Insekten liefern neues Human-Implantatmaterial

16. Oktober 2005, 08:00
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Resilin lässt Flöhe hüpfen und Insektenflügel schwingen: Der Stoff ist elastischer als jeder andere Gummi

St. Lucia/Australien - Resilin treibt Forschern den Schweiß auf die Stirn: das ultraelastische Molekül sorgt dafür, dass Flöhe Weltmeister im Weithüpfen sind und dass Insektenflügel sich bis 500 Mio. Mal im Laufe eines Lebens ohne Abnützungserscheinungen bewegen lassen. Resilin ist ein Gummi-ähnliches Protein, das sich elastisch verformen lässt und elastische Energie speichert. Australische Wissenschaftler wollen diesen Stoff nun künstlich herstellen, da er für die Humanmedizin bisher unerreichte Möglichkeiten bieten würde - vor allem als Implantate, berichtet das Wissenschaftsmagazin Nature.

"Code" zur Schaffung von künstlichem Resilin

"Resilin ist elastischer als jeder andere Gummi", erklärt der Biochemiker Chris Elvin vom CSIRO Livestock Industries im australischen St. Lucia, der am Projekt zur Schaffung von künstlichem Resilin arbeitet. "Elastisch bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Material gestreckt werden kann ohne seine Elastizität zu verlieren", so der Experte. Das Forschungsteam hat zur Herstellung von künstlichen Resilin einen Teil der Resilin-Gene der Fruchtfliege Drosophila in ein Escherichia Coli Bakterium geschleust. Daraus entstanden einige Gramm des Pro-Resilin-Proteins, einem direkten Vorprodukt des Gummi-Moleküls selbst. Die Wissenschaftler vermengten Pro-Resilin mit einem Ruthenium-Katalysator unter Licht. Dieses verknüpfte die Teile der Aminosäure Tyrosin mit den Molekülen. Nach nur 20 Sekunden verwandelte sich die Flüssigkeit in einen festen gummiartigen Stoff, der genau die gleichen Eigenschaften aufwies wie das natürliche Resilin. Obwohl die Gene, die zur Herstellung des Resilins in der Fruchtfliege bereits identifiziert waren, war der genaue "Code" zur Herstellung des Materials unbekannt. Die australischen Forscher haben diese Abschnitte entdeckt.

Problemstellungen

Resilin war von anderen Insekten her bereits bekannt. Der Bionikexperte Stanislav Gorb vom Max-Planck-Institut für Metallforschung hatte vor einigen Jahren Libellen untersucht, um hinter die Geheimnisse der geschickten Flugfähigkeiten zu kommen. Dabei stieß er auch auf das elastische Protein. "Der wahrscheinlich beste Einsatzbereich des Resilins wird in der Herstellung von Dichtungen im feuchten Milieu sein", so Gorb im pressetext-Interview. Der Einsatz im humanmedizinischen Bereich insbesondere als Implantate werfe nämlich einige Probleme auf wie der Wissenschaftler glaubt. "Proteine sind schwierig für die medizinische Anwendung, da sie häufig unverträglich sind." Dazu eigne sich Silikon wesentlich besser. Ein weiteres Problem sieht der Forscher auch bei der Herstellung in größerem Rahmen.

Anwendungen im mikroelektromechanischen Systemen

"Resilin ist als Stoff allerdings höchst interessant", so Gorb, der davon ausgeht, dass es zu keiner "Revolution" durch das Protein kommen werde. "Resilin besteht zu 80 Prozent aus Wasser. Wenn es zu trocken ist funktioniert es nicht, allerdings ist das Hydrogel sofort wieder elastisch, wenn es in feuchte Umgebung kommt", erklärt der Forscher, der eventuell auch Anwendungen im mikroelektromechanischen Systemen für möglich hält. (pte)

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Bericht in Nature
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Max-Planck-Institut für Metallforschung
  • Chris Elvin von CSIRO-Livestock- Industries mit einem Stück Resilin.
    foto: csiro.au

    Chris Elvin von CSIRO-Livestock- Industries mit einem Stück Resilin.

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