Freitag, 15.12.2017
StartseiteForschung aktuellMiesmuscheln als Vorbild für Superkleber01.12.2017

Haftproteine und DarmbakterienMiesmuscheln als Vorbild für Superkleber

Ob auf dem Meeresboden oder auf Stein: Miesmuscheln haften überall und das auch unter Wasser. Diesen biologischen Unterwasserklebstoff haben Forscher jetzt mithilfe anderer Organismen hergestellt - und zwar durch spezielle Darmbakterien. In Zukunft könnten damit Wunden und Knochen zusammengehalten werden.

Von Maren Schibilsky

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Miesmuscheln, Mytilus edulis | Verwendung weltweit  (dpa)
Miesmuscheln haben ein Haftprotein, das jeder Brandung stand hält (dpa)
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Muscheln Kleber aus dem Meer

Muscheln Flexible Fasern aus dem Meer

Eigentlich war ein Zahnarztbesuch Schuld, dass der Biochemiker Nediljko Budisa die Suche nach einem Superklebstoff begann. Sein Zahnarzt wünschte sich einen Kleber, der zur Reparatur von Zähnen und Knochen auch im feuchten Milieu, im Mund funktioniert. Nediljko Budisa wusste, dass Miesmuscheln im Wasser einen Proteinkleber produzieren, den sie in Form von Fäden ausscheiden. Damit haften die Muscheln auch bei starker bei starker Strömung fest am Meeresboden. Diesen natürlichen Nasskleber wollte der kroatische Biochemiker für medizinische Anwendungen nutzbar machen. Also suchte er nach einem geeigneten Herstellungsverfahren.   

"Man kann diesen Kleber aus Muscheln isolieren. Aber was man nicht machen kann: Man kann das nicht kontrollieren. Und am Ende wird man auch nie ein homogenes Material bekommen."

Hinzu kommt, dass sich aus 10.000 Muscheln gerade mal ein bis zwei Gramm Haftproteine gewinnen lassen. Deshalb suchte Nediljko Budisa zusammen mit seinem Team vom Exzellenzcluster UniCat an der TU Berlin nach einer Möglichkeit, diesen biologischen Unterwasserklebstoff mithilfe anderer Organismen herzustellen. Die Wahl fiel auf die Darmbakterien "Escherichia coli". Dazu mussten die Forscher die Bakterien so umprogrammieren, dass sie wie kleine Chemiefabriken funktionieren."

Der Biotechnologe Matthias Hauf öffnet im Labor einen Brutschrank, in dem die Darmbakterien gezüchtet werden.

"Das sind unsere Mikroorganismen, die wir benutzen, um unseren Klebstoff herzustellen. Wir geben ihnen die Erbinformation, den Bauplan für den Muschelklebstoff und wir geben ihnen auch ein neues Enzym. Das haben wir hier im Labor entwickelt. Mit diesem neuen Enzym können sie dann diesen Baustein, den wir hinzu füttern in diesen Muschelklebstoff einbauen und dann wird er in den Bakterien angesammelt.Und nach einer gewissen Zeit kann man diese Bakterien ernten. Und dann kann man aus den Bakterien den Klebstoff rausholen."

Superleim im Bioreaktor in größeren Mengen herstellen

Fünf Jahre hat die Entwicklung dieser Technologie gedauert. Jetzt ist sie zum Patent angemeldet - erzählt Matthias Hauf. Noch sind die produzierten Klebstoffmengen aber winzig klein - gesteht der Berliner Biotechnologe.

"Im Milligrammbereich liegt das alles noch, d.h. sie können damit schon erste Tests machen. Das haben wir auch schon gezeigt, dass er auf einer Oberfläche klebt. Dass in größeren Mengen herzustellen ist dann das große Ziel."

Das Besondere an dem Superleim ist: Er ist nicht nur biokompatibel und damit für Menschen ungiftig. Seine Klebeeigenschaften lassen sich durch das Bestrahlen mit Licht quasi "anschalten"

"Und das kann sich so ein bisschen vorstellen wie eine Schutzfolie, die man auf so einem Abziehbild hat, d.h. solange die Schutzfolie drauf ist, klebt das noch nicht. Wenn man die Schutzfolie abzieht, dann klebt es. In unserem Fall wäre Schutzfolie abziehen: Ich bestrahle meinen Muschelklebstoff, den ich produziert habe, mit Licht und dann klebt es."

Künftig wollen die Berliner Forscher den neuen Superleim in einem Bioreaktor in größeren Mengen herstellen und ihn zu einem marktfähigen Produkt entwickeln. Dazu haben sie das Ausgründungslabor "Inkula"  ins Leben gerufen. Dort werden sie den Klebstoff auch an künstlichen Organen testen, die aus einem 3-D-Drucker kommen. Erst dann sind klinische Studien geplant. Die Einsatzmöglichkeiten des neuen Nassklebstoffs sind vielversprechend, meint Matthias Hauf von der TU Berlin.

"Da können sie daran denken, einfach Hautwunden zu kleben. Sie können daran denken, Gefäße im Körper, die verletzt sind, zu verkleben. Oder die noch weiter gehende Vision: Knochenbrüche wieder verkleben zu können, ohne dass sie Schrauben oder Nägel einsetzen müssen. Und da für den Kleber einen verträglichen Klebstoff zu haben, der in so einer wässrigen Umgebung funktioniert - das wäre natürlich ganz toll."

Und auch der Zahnarzt hätte endlich eine Lösung, um im Mund Zähne und Knochen zu kleben.

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