Forscher haben aus Proteinen der Spinnenseide hochleistungsfähige Kapseln hergestellt. In ihnen sind Enzyme vor zersetzenden Proteasen geschützt – und können gleichzeitig von außen gesteuert und beobachtet werden.
Die Biomedizin hat ein zunehmend starkes Interesse an Kapseln, die geeignet sind, um Enzyme darin einzuschließen. Dabei geht es einerseits um therapeutische Zwecke wie den sicheren Transport von Wirkstoffen, andererseits um die Verwendung von Enzymen im Rahmen medizinischer Diagnosen. Einer Forschungsgruppe um Prof. Dr. Thomas Scheibel an der Universität Bayreuth ist es jetzt gelungen, aus Proteinen der Spinnenseide hochleistungsfähige Kapseln herzustellen, die erstmals zwei Funktionen gleichzeitig erfüllen: Sie schützen die Enzyme vor zersetzenden Proteasen und machen es trotzdem möglich, die Aktivität der eingeschlossenen Enzyme von außen zu steuern und zu beobachten.
Mit dieser Doppelfunktion eröffnen die Kapseln neue Perspektiven für die medizinische Diagnostik. So können beispielsweise geringste Mengen von schädlichen Inhaltsstoffen im Blut dadurch nachgewiesen werden, dass sie bei den eingeschlossenen Enzymen zu bestimmten Reaktionen führen, wenn sie in die Kapsel eindringen. Zugleich sind die im Blut enthaltenen Proteasen nicht in der Lage, die Kapseln zu durchdringen und die Enzyme zu spalten.
Die Kapseln wurden aus einem künstlich hergestellten Spinnenseidenprotein, dem Protein eADF4(C16), gebildet. Hierfür haben die Bayreuther Forscher ein neues Verfahren entwickelt: Für die Formung der Kapseln wurde ein ungiftiges, in medizinischer Hinsicht unbedenkliches Silikonöl verwendet; in einem weiteren Schritt erhielten die Kapseln mithilfe einer Nachbehandlung mit Ethanol eine hohe strukturelle Festigkeit.
Die daraus resultierenden runden Kapseln sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Denn sie haben einen Durchmesser zwischen 1 und 30 µm, also zwischen 0,001 und 0,03 mm. Ihre mechanische Festigkeit ist hoch. Sie liegt zwischen 0,7 und 3,0 Gigapascal und übertrifft damit die Festigkeit von Kapseln aus vielen anderen in Frage kommenden Materialien.
Weitere Informationen: www.uni-bayreuth.de
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