Kleben wie ein Salamander

Forscher bauen Biohaftstoffe nach

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SWR2 Campus. Von Klaus Herbst

Ingenieure und Materialwissenschaftler suchen intensiv nach biologischen Klebstoffen. Als Vorbild dienen Tiere und Pflanzen. Profitieren soll vor allem die Medizin. In Wien hat sich nun zum ersten Mal das Europäische Netzwerk für Bioadhäsion getroffen.

Nicht nur Heimwerker brauchen zuverlässigen Klebstoff – auch in der Medizin spielen Kleber eine wichtige Rolle: Chirurgen können damit Wunden verschließen, Zahnärzte fixieren so Implantate. Im Moment sind die meisten medizinischen Klebstoffe noch synthetisch, das heißt, sie sind nicht abbaubar und können allergische Reaktionen hervorrufen. Eine Ausnahme ist Fibrin als Gewebekleber – es wird aus menschlichem Blutplasma gewonnen und ist als biologisches Produkt bestens verträglich.
Der Wiener Zoologe Doktor Janek von Byern sieht im Tierreich für die Entwicklung von Bioklebstoffen ein noch nicht ausgeschöpftes Potenzial:
Wir wollen jetzt nicht den Salamander nehmen und in die Tube reinquetschen oder den Salamander so lange ärgern, bis wir genug Klebstoff haben für die Welt. Sondern wir wollen schauen: Was hat die Natur zu bieten? Wie funktioniert es in der Natur? Und dann suchen wir uns die Bestandteile raus, die relevant sind. Und die werden einfach nachgebaut.

Naturkleber nachbauen

“Reverse Engineering” nennt man den biochemischen Nachbau von bioadhäsiven Klebstoffen, also von Klebstoffen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften aus der Tier- und Pflanzenwelt. Medizin- und Kosmetikprodukte etwa enthalten Bindemittel. Sie sind oft gesundheitsschädlich, können Allergien auslösen. Sie könnten durch ungiftige Naturstoffe ersetzt werden, so Janek von Byern. Tiere setzen die Stoffe oft ein, um sich gegen Feinde zu wehren. Wird beispielsweise der Salamander von einer Schlange angegriffen, verteidigt er sich mit einem klebrigen Sekret, das er der Schlange entgegenspritzt:

Die Schlange kann sich nicht mehr befreien und der Salamander kann abhauen. Und das ist ein Klebstoff, der genauso schnell, genauso hart ist wie der normale Sekundenkleber, den man kaufen kann. Also wirklich ein absolut schnelles Klebstoffsystem, was natürlich auch schnell funktionieren muss. Ansonsten wird der Salamander gefressen.

Brauner Bachsalamander (Desmognathus fuscus) (Foto: IMAGO, Imago/Fotograf XY -)
Brauner Bachsalamander (Desmognathus fuscus) Imago/Fotograf XY -

Klebefäden von Pilzmücken

Dieser – gewissermaßen: Sekundenkleber ist so stark, als käme er aus der Chemiefabrik. Die Klebewirkung lässt allerdings rasch nach. Anders bei Neuseeländischen Pilzmücken, die ebenfalls ein klebriges Sekret absondern. Sie verwenden es aber nicht zur Verteidigung sondern bei der Suche nach Nahrungsmitteln. Diese Tiere leben in Höhlen. Ähnlich wie Glühwürmchen nutzen sie Bioluminiszenz. Von Netzen an der Höhlendecke sondern die Mückenlarven blau leuchtende Fäden ab, die Insekten anlocken. Die den Mückenlarven buchstäblich auf den Leim gehen.

Leuchtende Klebefäden der Pilzmücke Arachnocampa luminosa (Foto: IMAGO, Imago/Fotograf XY -)
Leuchtende Klebefäden der Pilzmücke Arachnocampa luminosa Imago/Fotograf XY -

Dann sind diese Klebefäden wie so eine Perlenketten-Schnur aufgereiht. Die Beute verfängt sich und die Tiere fressen dann die Beute. Der Klebstoff ist dauerhaft über Wochen oder Monate und funktioniert aber trotzdem noch in dem Moment, wenn die Beute gefangen wird.

Bioklebstoff als Träger für Medikamente

Von solchen Biosubstanzen versprechen sich die Wiener Forscher einen besonders dauerhaften, langlebigen Klebstoff. Für die Grundlagenforschung und Medizin sind Biokleber ebenfalls interessant. Sie könnten als Trägersubstanz für Medikamente dienen, findet Professor Heinz Redl vom Zentrum für Geweberegeneration der Allgemeinen Unfallversicherungsanstalt Wien: Für langsame Freisetzung von Wachstumsfaktoren, für Freisetzung von Antibiotika, als Trägersubstanz für Zelltherapie. Dass ich eben Zellen damit wo platzieren kann, die dann neues Gewebe bilden. Die Zellen kommen, nehmen das auf, lösen das auf und produzieren zu diesem Zeitpunkt dann selbst den benötigten Wachstumsfaktor.

Wunden verkleben

Redl erforscht bioadhäsive Klebstoffe an der Technischen Universität Wien. Sie könnten helfen, bei einer Zelltherapie Wachstumsfaktoren in den Körper zu transportieren und an den gewünschten Stellen zu fixieren. Bioadhäsive Klebstoffe zeichnen sich durch bessere mechanische Eigenschaften aus als Fibrinfasern, also Klebesysteme die schon in den Siebziger Jahren - ebenfalls in Wien - entwickelt wurden und noch Standard sind.

Ärzte mit Kitteln und Mundschutz während einer Operation (Foto: Getty Images, Thinkstock -)
Wunden können auch gut verklebt statt vernäht werden Thinkstock -

Mit den biologischen Alternativen könnten auch Wunden eleganter, schneller und sicherer heilen und sie könnten Knochen komplikationsfrei und extrem robust verbinden, hofft Heinz Redl: Hier gibt es eben Beispiele von Muscheln, aber auch vielen anderen Tieren oder Pflanzen, die einfach höhere Haftkraft der Kleber haben. Und die es ermöglichen würden, Gewebekleber, die wir jetzt schon verwenden, auch in Gebieten zu verwenden, wo höhere mechanische Beanspruchung stattfindet.

Geeignet wären biologische, klebrige Schleime wohl auch zum besonders sanften Wiederverschluss der empfindlichen Fruchtblase einer Schwangeren nach einer Biopsie.

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