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Forschung

Spinnenseide lässt Mediziner hoffen

Das Material ist künstlich herstellbar und belastbar. Bald könnte es für Herzgewebe und Implantate verwendet werden.
Von Adriane Lochner, dpa

Spinnenseide ist elastisch, reißfest und extrem leicht. Mehrere Firmen und Forscher versuchen sich an der Herstellung von Spinnenseide. Foto: dpa

Bayreuth.Spinnennetze sind in vielen Häusern ein Ärgernis. Zeugen sie doch irgendwie davon, dass schon lange nicht mehr geputzt wurde. Anders sehen das Materialexperten der Universität Bayreuth. Spinnenseide ist für sie ein extrem spannendes und vielseitiges Material. Gemeinsam mit der Universitätsklinik Erlangen konnte der Bayreuther Professor Thomas Scheibel Ansätze zeigen, wonach Spinnenseide sich eignen könnte, um Herzgewebe für Herzinfarkt-Patienten wiederherzustellen.

Thomas Scheibel beobachtet eine Spinne im Netz. Foto: dpa

Genauer gesagt geht es um die Proteine, die der Seide Struktur und Festigkeit verleihen. Prof. Felix Engel aus Erlangen konnte zeigen, dass sich die Seide des Indischen Seidenspinners besonders gut als Gerüstmaterial für Herzgewebe eignet. Bisher war es nicht möglich, das Protein in großer Menge und gleichbleibender Qualität herzustellen. Doch kürzlich war es so weit: „Uns ist es gelungen, ein rekombiniertes Seidenprotein der Gartenkreuzspinne in größeren Mengen und bei gleichbleibender hoher Qualität zu produzieren“, sagt Scheibel.

Am Thema Tissue Engineering, also Gewebekonstruktion oder -züchtung, werde intensiv gearbeitet, sagt Prof. Wolfram-Hubertus Zimmermann vom Deutschen Zentrum für Herzkreislaufforschung (DZHK) an der Universitätsmedizin Göttingen. Es werde mit vielen Materialien geforscht. Die Ergebnisse aus Bayreuth und Erlangen seien ein „sehr früher Ansatz“. Neu sei die Herstellung der Seide außerhalb des Spinnenkörpers. Es sei richtig, Spinnenseide in diesem Kontext weiter zu testen.

Sogar belastbarer als Nylon

Spinnenseide ist belastbarer als Nylon, Kevlar und alle anderen bekannten Fasermaterialien. Die Idee, sie als Werkstoff zu nutzen, gab es bereits in den 80er Jahren. Doch namhafte Chemiekonzerne sind an der Großproduktion gescheitert. „Damals hat jeder gesagt, das schafft man nicht“, erinnert sich Scheibel. Spinnen in großer Schar zu züchten und diese zu melken sei unwirtschaftlich. Zudem nehme die Qualität der Seide von Spinnen in Gefangenschaft ab. Verantwortlich für die mechanischen Eigenschaften von Spinnenseide sind ihre kleinsten Bausteine, die Proteine. Es genüge daher, diese in großer Menge zu produzieren.

Nur ist Protein nicht gleich Protein. Und bei den Proteinen der Spinnenseide gibt es ein gravierendes Problem: Sie sind so aufgebaut, dass ein kleiner Anstoß von außen genügt, damit sie sich zu extrem festen Strukturen zusammenlagern. „Das ist essenziell für den Spinnprozess in der Natur, beim Rühren und Reinigen ist das eher hinderlich“, erklärt Scheibel.

Schuhe aus abbaubaren Materialien

  • Wissenschaft

    Nicht nur die Medizin, auch die Wirtschaft interessiert sich für die Spinnenseide.

  • Adidas

    So hat zum Beispiel der Sportartikelhersteller Adidas im vergangenen Jahr Thomas Scheibels Spinnenseide für sich entdeckt.

  • Prototyp

    Bisher gibt es nach Angaben eines Firmensprechers lediglich einen Prototypen eines Schuhs, der aus biologisch abbaubaren Materialien besteht. Man plane ihn aber auf den Markt zu bringen.

Gemeinsam mit zwei Mitarbeitern aus seiner damaligen Arbeitsgruppe an der Technischen Universität München gründete Scheibel 2008 das Start-up-Unternehmen AMSilk. Drei Jahre hat es gedauert, bis sie ein Protein aus der Dragline-Seide der Gartenkreuzspinne in einem 120 000 Liter großen Fermenter herstellen konnten. Dazu mussten die Forscher die Spinnenproteine über sogenanntes „protein engineering“ ein wenig verändern und einen besonderen Reinigungs- und Spinnprozess entwickeln. Auf diese Weise entsteht nun ein weißes Garn, das sich äußerlich kaum von anderen Fasermaterialien unterscheidet. Der Unterschied zu synthetischen Polymeren ist aber, dass der biologische Werkstoff komplett recycelbar ist. „In der Natur frisst die Spinne ihre Netze auf.“

Spinnenseide hat noch eine andere Eigenschaft, die sie für die Medizin so interessant macht: Sie ist steril. „Spinnenseide ist in der Natur deshalb so beständig, weil sie bakteriostatisch ist“, sagt Scheibel. Ihre Oberfläche ist so aufgebaut, dass sich Bakterien oder Pilze nicht daran festhalten können. Bereits der griechische Philosoph Aristoteles wusste, dass Spinnennetze gute Wundpflaster abgeben.

Seidenprotein auf Brustimplantaten

Eine Gartenkreuzspinne (Araneus diadematus) baut ihr Netz. Die Fäden von Spinnen sind stark. Foto: Matthias Hiekel/dpa

Die Bayreuther Forscher haben einen Weg gefunden, mit den Seidenproteinen Brustimplantate zu beschichten. Philip Zeplin, Facharzt für Plastische und Ästhetische Chirurgie an der Schlosspark Klinik Ludwigsburg erklärt: „Silikon wird vom Körper nicht so gut akzeptiert.“ Werden unbehandelte Silikonkissen eingesetzt, besteht bei gesunden Menschen ein zehnprozentiges Risiko einer sogenannten Kapselfibrose. Der Körper reagiert mit einer Abstoßungsreaktion und verkapselt das Implantat. Bei Brustkrebspatientinnen liegt das Risiko aufgrund der Bestrahlung bei 26 Prozent. Spinnenproteine allerdings sind im Körper besser verträglich als Silikon.

Im Tierversuch hat die Methode alle Voraussetzungen erfüllt. In Kürze beginnen die Tests am Menschen. Zeplin glaubt, die Methode wird künftig auch für andere Implantate geeignet sein wie etwa Gefäßprothesen, Dialysekatheter oder Herzklappen. Doch wie steht es um die Haltbarkeit? „Spinnennetze halten ewig“, sagt Scheibel. In alten Gebäuden könne man durchaus 500 Jahre alte Exemplare finden.

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