{"id":78954,"date":"2020-09-22T07:20:23","date_gmt":"2020-09-22T05:20:23","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=78954"},"modified":"2020-09-17T13:12:46","modified_gmt":"2020-09-17T11:12:46","slug":"infektionen-verhindern-heilungsprozesse-foerdern-bayreuther-forscher-entwickeln-neue-biomaterialien-aus-spinnenseide","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/infektionen-verhindern-heilungsprozesse-foerdern-bayreuther-forscher-entwickeln-neue-biomaterialien-aus-spinnenseide\/","title":{"rendered":"Infektionen verhindern, Heilungsprozesse f\u00f6rdern: Bayreuther Forscher entwickeln neue Biomaterialien aus Spinnenseide"},"content":{"rendered":"

Neue, an der Universit\u00e4t Bayreuth entwickelte Biomaterialien beseitigen Infektionsrisiken und f\u00f6rdern Heilungsprozesse: Einem Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Thomas Scheibel ist es gelungen, diese f\u00fcr die Biomedizin hochrelevanten Materialeigenschaften zu kombinieren. Die nanostrukturierten Materialien basieren auf Spinnenseide. Sie verhindern die Ansiedlung von Bakterien und Pilzen, aber unterst\u00fctzen gleichzeitig proaktiv die Regeneration von menschlichem Gewebe. Daher eignen sie sich hervorragend f\u00fcr Implantate, Wundverb\u00e4nde, Prothesen, Kontaktlinsen und andere Hilfsmittel des Alltags. In der Zeitschrift \u201eMaterials Today\u201c<\/em> stellen die Wissenschaftler ihre Innovation vor<\/a>.<\/strong><\/p>\n

\"Bildschirmfoto
Prof. Dr.-Ing. Gregor Lang bei der rasterelektronenmikroskopischen Betrachtung der Materialoberfl\u00e4chen. Foto: UBT \/ Christian Wi\u00dfler.<\/figcaption><\/figure>\n

Es ist ein weithin untersch\u00e4tztes Infektionsrisiko: Mikroben setzen sich auf den Oberfl\u00e4chen von Gegenst\u00e4nden fest, die f\u00fcr medizinische Therapien oder f\u00fcr die Lebensqualit\u00e4t im Alltag unentbehrlich sind. Allm\u00e4hlich bilden sie einen dichten, oftmals unsichtbaren Biofilm, der sich auch durch Reinigungsmittel nicht ohne Weiteres entfernen l\u00e4sst und meist sogar resistent gegen Antibiotika und Antimykotika ist. So k\u00f6nnen Bakterien und Pilze leicht in das angrenzende Gewebe des Organismus eindringen. Dann st\u00f6ren sie nicht nur Heilungsprozesse, sondern k\u00f6nnen sogar lebensgef\u00e4hrliche Infektionen hervorrufen.<\/p>\n

Mit einem neuartigen Forschungsansatz haben Wissenschaftler der Universit\u00e4t Bayreuth jetzt eine L\u00f6sung f\u00fcr dieses Problem gefunden. Aus biotechnologisch hergestellten Proteinen der Spinnenseide haben sie ein Material entwickelt, das krankheitserregende Mikroben darin hindert, sich an den Oberfl\u00e4chen anzulagern. Sogar multiresistente Streptokokken (MRSA) haben keine Chance, sich auf der Oberfl\u00e4che des Materials einzunisten. Biofilme auf medizinischen Instrumenten, Sportger\u00e4ten, Kontaktlinsen, Prothesen und weiteren Alltagsgegenst\u00e4nden geh\u00f6ren dadurch der Vergangenheit an.<\/p>\n

Gleichzeitig aber sind die Materialien so beschaffen, dass sie die Anhaftung und Vermehrung menschlicher Zellen auf ihren Oberfl\u00e4chen f\u00f6rdern. Werden sie beispielsweise f\u00fcr Wundabdeckungen, Hautersatz oder Implantate verwendet, unterst\u00fctzen sie proaktiv die Regeneration von besch\u00e4digtem oder fehlendem Gewebe. Im Unterschied zu anderen Materialien, die bislang zur Wiederherstellung von Gewebe eingesetzt werden, ist das Infektionsrisiko von vornherein gebannt. Mikrobiell-resistente Beschichtungen in einer Vielzahl biomedizinischer und technischer Anwendungen r\u00fccken damit in greifbare N\u00e4he.<\/p>\n

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Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen den entscheidenden Unterschied. Links: Auf Oberfl\u00e4chen von Polycaprolacton, einem biologisch abbaubaren und in der Medizin h\u00e4ufig angewendeten Kunststoff, bildet sich ein Biofilm. Rechts: Spinnenseide l\u00e4sst die Entstehung eines Biofilms nicht zu. Bilder: Gregor Lang.<\/figcaption><\/figure>\n

Die Bayreuther Forscher haben die mikrobenabweisende Funktion bisher an zwei Arten von Spinnenseidenmaterialien erfolgreich getestet: an Folien und Beschichtungen, die nur wenige Nanometer dick sind, und an Hydrogelen mit der Struktur eines dreidimensionalen Netzwerks. Dieses kann als Ger\u00fcst f\u00fcr neu wachsendes Gewebe verwendet werden.<\/p>\n

\u201eUnsere bisherigen Untersuchungen haben zu einer Erkenntnis gef\u00fchrt, die f\u00fcr k\u00fcnftige Forschungsarbeiten wegweisend ist: Die mikrobenabweisenden Eigenschaften der von uns entwickelten Biomaterialien basieren nicht auf toxischen, also nicht auf zellt\u00f6tenden Wirkungen. Entscheidend sind vielmehr Strukturen im Nanometerbereich, welche die Spinnenseidenoberfl\u00e4chen mikrobenabweisend machen.Krankheitserregern ist es dadurch unm\u00f6glich, sich auf diesen Oberfl\u00e4chen festzusetzen\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Dr. Thomas Scheibel, der an der Universit\u00e4t Bayreuth den Lehrstuhl f\u00fcr Biomaterialien innehat.<\/p>\n

\u201eFaszinierend an diesen Forschungsergebnissen ist auch, dass sich die Natur wieder einmal als ideales Vorbild f\u00fcr extrem anspruchsvolle Materialkonzepte erwiesen hat. Nat\u00fcrliche Spinnenseide ist hochgradig resistent gegen den mikrobiellen Befall, und die Reproduktion dieser Eigenschaften auf biotechnologischem Weg sehe ich als bahnbrechend\u201c, sagt Prof. Dr.-Ing. Gregor Lang, einer der beiden Erstautoren und Leiter der Forschungsgruppe Biopolymerverarbeitung an der Universit\u00e4t Bayreuth.<\/p>\n

In den Bayreuther Laboratorien wurden Spinnenseidenproteine gezielt mit unterschiedlichen Nanostrukturen ausgestattet, um die biomedizinisch relevanten Eigenschaften anwendungsbezogen zu optimieren. Dabei bew\u00e4hrten sich erneut die vernetzten Forschungsstrukturen auf dem Bayreuther Campus. Zusammen mit dem Bayerischen Polymerinstitut (BPI) waren drei weitere interdisziplin\u00e4re Forschungseinrichtungen der Universit\u00e4t Bayreuth an diesem Forschungserfolg beteiligt: das Bayreuther Materialzentrum (BayMAT), das Bayreuther Zentrum f\u00fcr Kolloide und Grenzfl\u00e4chen (BZKG) sowie das Bayreuther Zentrum f\u00fcr Molekulare Biowissenschaften (BZKG).<\/p>\n

Forschungskooperation<\/h3>\n

Bei der jetzt in \u201eMaterials Today\u201c ver\u00f6ffentlichten Studie hat das Team der Universit\u00e4t Bayreuth mit Forschungspartnern an der Universit\u00e4t des Saarlandes und der Justus-Liebig-Universit\u00e4t Gie\u00dfen zusammengearbeitet.<\/p>\n

Forschungsf\u00f6rderung<\/h3>\n

Die Forschungsarbeiten an der Universit\u00e4t Bayreuth wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des TRR 225 (\u201eVon den Grundlagen der Biofabrikation zu funktionalen Gewebemodellen\u201c) und des SFB 840 (\u201eVon partikul\u00e4ren Nanosystemen zur Mesotechnologie\u201c) gef\u00f6rdert.<\/p>\n

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Grafik: Gregor Lang. Ver\u00f6ffentlichung und erkl\u00e4rende Grafik zum Download: Sushma Kumari, Gregor Lang, Elise DeSimone, Christian Spengler, Vanessa Trossmann, Susanne L\u00fccker, Martina Hudel, Karin Jacobs, Norbert Kr\u00e4mer, Thomas Scheibel: Engineered spider silk-based 2D and 3D materials prevent microbial infestation. Materials Today (2020), DOI: 10.1016\/j.mattod.2020.06.009<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

Kontakte<\/h3>\n

Prof. Dr. Thomas Scheibel
\nLehrstuhl f\u00fcr Biomaterialien
\nFakult\u00e4t f\u00fcr Ingenieurwissenschaften
\nUniversit\u00e4t Bayreuth
\nTelefon: +49 (0)921 \/ 55-6700 und -6701
\n\u200bE-Mail:\u00a0Thomas.Scheibel@bm.uni-bayreuth.de<\/a><\/p>\n

Prof. Dr. Gregor Lang
\nLehrstuhl f\u00fcr Biomaterialien
\nFakult\u00e4t f\u00fcr Ingenieurwissenschaften
\nUniversit\u00e4t Bayreuth
\nTelefon: +49 (0)921 \/ 55-4620
\nE-Mail:\u00a0Gregor.Lang@uni-bayreuth.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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