Biobasiertes Verbundmaterial Wie Elastin für die Haut - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Biobasiertes Verbundmaterial

Wie Elastin für die Haut

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Spuren der Zeit: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von Elastinfasern der Haut eines 6– (l.) und 90-jährigen (r.) Probanden (Bild: Fraunhofer IMWS)
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Forscher nutzen die einzigartigen Eigenschaften der natürlichen Faserproteine Elastin und Kollagen, um neue Biomaterialien für dermale Anwendungen zu entwickeln. Diese könnten zum Beispiel für eine bessere Wundheilung nach Brandverletzungen sorgen.

Die Versorgung schlecht heilender Hautverletzungen, beispielsweise bei chronischen Wunden oder Brandwunden, ist eine medizinische Herausforderung: Neben menschlichen und tierischen Hautlappen, die nur in sehr begrenztem Maße zur Verfügung stehen, kommen vor allem Gerüststrukturen aus synthetischen Polymeren zur Wundabdeckung zum Einsatz. Diese Materialien können jedoch meist nur temporär auf der Wunde verbleiben und sind nicht elastisch wie die unversehrte Haut: Es kommt zu Kontraktionen und Spannungen. Das ist nicht nur unangenehm für den Patienten, sondern erhöht auch das Risiko, dass die Wundheilung nicht richtig funktioniert.

Vorbild sind natürliche Faserproteine

Hier setzt das Projekt „Skinnext“ an, das sich die Entwicklung neuartiger Biomaterialien für dermale Anwendungen zum Ziel gesetzt hat. Vorbild sind dabei die natürlichen Faserproteine Elastin und Kollagen. Dass Haut, Lungengewebe, Blutgefäße oder Knorpel zugleich so elastisch, robust und widerstandsfähig sind und die Belastungen eines ganzen Lebens bewältigen, ist in erster Linie dem Zusammenspiel dieser beiden Proteine zu verdanken: Fasern aus Kollagen weisen eine äußerst hohe Zugfestigkeit auf und verleihen auf diese Weise den Geweben Stabilität. Elastin besitzt dazu komplementäre Eigenschaften und ist als Hauptbestandteil elastischer Fasern für die Elastizität und Dehnungsfestigkeit vieler Gewebe verantwortlich.

Bei Beschädigung wird Elastin nicht erneuert

Dr. Christian Schmelzer, der das Projekt Skinnext am Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle betreut, befasst sich seit Jahren mit der Bildung elastischer Fasern in menschlichen Geweben und ihrer Schädigung durch Alterungsvorgänge sowie Krankheiten und ist ein international ausgewiesener Experte auf diesem Gebiet. „Elastin ist ein faszinierendes Protein mit außergewöhnlichen mechanischen und biochemischen Eigenschaften. Es gehört allerdings zu den wenigen Proteinen, die vom Körper nur einmal gebildet werden. Auch im Falle einer Beschädigung wird Elastin praktisch nicht mehr erneuert. Deshalb hat Narbengewebe nicht dieselben Eigenschaften wie unverletzte Haut. Vor allem bei großflächigen Verletzungen führt das häufig zu Problemen“, sagt der 39-Jährige.

Das Ziel: gute Heilung und möglichst günstig

Gemeinsam mit seinem Team will er im auf fünf Jahre angelegten Projekt Ausgangsstoffe, die auf Kollagen und Elastin basieren, zu neuartigen Biomaterialien kombinieren. „Diese natürlichen Ausgangsstoffe vereinen immunologische Verträglichkeit, Haltbarkeit und biologische Abbaubarkeit mit günstigen mechanischen Eigenschaften“, umschreibt Schmelzer die Vorteile des Ansatzes. Nach und nach sollen Biomaterialien entstehen, die bisherigen Lösungen überlegen und möglichst günstig herstellbar sind.

www.imws.fraunhofer.de

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