Ultraschall aktiviert Proteinspalter

Das Projekt TriggerINK in Aachen untersucht, wie sich beschädigtes Knorpelgewebe mithilfe eines Stützgerüsts aus einer Hydrogel-Tinte zum Nachwachsen anregen lässt. Nun haben die Forschenden einen wichtigen Puzzlestein dafür entwickelt: ein biochemisches System, mit dem sich Hydrogele nach Bedarf steifer oder biegsamer machen und in neue Formen bringen lassen.

Menschen, die unter Arthrose leiden, wissen aus leidvoller Erfahrung: Geschädigter Knorpel kann nicht ohne weiteres heilen – das führt oft zu chronischen Gelenkschmerzen, die mit der Zeit immer schlimmer werden. Abhilfe schaffen könnte das von der Werner Siemens-Stiftung unterstützte Projekt TriggerINK. Forschende am DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen arbeiten dabei an einer visionären Methode zur Knorpel-Regenerierung.

Dreh- und Angelpunkt des innovativen Konzeptes ist die Entwicklung eines Hydrogels, das mithilfe eines 3D-Druck-Roboters direkt in den beschädigten Knorpel gedruckt wird. Bei einem Hydrogel handelt es sich um eine gelatineartige Substanz, die zum grossen Teil aus Wasser und zu einem kleineren Teil aus einem biokompatiblen Polymer besteht. Diese «Bio-Tinte» bildet eine Art Stützgerüst, entlang dessen das körpereigene Knorpelgewebe nachwachsen kann. Sie wird mit Komponenten angereichert, die durch äussere Signale wie Wärme, Vibration oder Schall so angeregt werden können, dass sie das Zellwachstum fördern.

Nun hat ein Team um Andreas Herrmann, Wissenschaftlicher Direktor am DWI, eine Methode entwickelt, die mithelfen wird, die Eigenschaften dieser Bio-Tinte gezielt zu verändern. Dazu entwickelten die Forschenden einen ausgeklügelten biochemischen Mechanismus. Die in Zusammenarbeit mit einem Forschungsteam aus China durchgeführte Studie wurde kürzlich im renommierten Fachmagazin «Nature Communications» veröffentlicht.

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