21 November 2017

Superklebstoff aus Darmbakterien

Um einen Bio-Klebstoff zu finden, der Knochenbrüche heilen könnte, programmieren Forscher Bakterien aus Muscheln um – eine Ausgründung ist geplant

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Mehr auf dem YouTube-Kanal @TUBerlinTV © TU Berlin/PR/Tobias Rosenberg

 

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Exzellenzclusters UniCat haben Stämme des Darmbakteriums Escherichia coli so umprogrammiert, dass mithilfe der Bakterien der biologische Unterwasserklebstoff von Miesmuscheln produziert werden kann. Das Besondere an dem neuen biogenen Superklebstoff: Die Klebeeigenschaften können durch Bestrahlen mit Licht angeschaltet werden. Dadurch ergeben sich lang ersehnte Möglichkeiten zum Kleben von gebrochenen Knochen oder Zähnen, die mit diesem Bioklebstoff wieder zusammenwachsen könnten. Die Erkenntnisse sollen nun in eine Aus­gründung überführt werden.

Die regenerative Medizin benötigt dringend leistungsfähige Klebstoffe, die biokompatibel sind – also gut verträglich für den Organismus, in den sie eingesetzt werden. Damit könnten oberflächliche Hautwunden behandelt oder auch der Einsatz von Platten und Schrauben bei Knochenbrüchen überflüssig gemacht werden. Biologische Haft-Proteine könnten zukünftig nicht nur Knochenfragmente kleben, sondern auch das Zusammenwachsen des Knochens ermöglichen.

Die UniCat-Mitglieder Prof. Dr. Nediljko Budisa von der TU Berlin, Prof. Dr. Holger Dobbek von der HU Berlin und Prof. Dr. Andreas Möglich, -mittlerweile an der Universität Bayreuth, haben das innovative Verfahren entdeckt, mit dem der biologische Klebstoff hergestellt werden kann.

Miesmuscheln leben hauptsächlich in den Gezeiten- und Schelfbereichen der Meere. Dort müssen sie den starken Strömungen und dem Salzwasser standhalten. Sie benutzen einen Superkleber, um sich am Meeresboden festhalten zu können. Dieser muss auch noch bei Niedrig-wasser funktionieren, wenn -Muschelbänke nicht mehr von Wasser bedeckt sind.

Mithilfe dieses Klebers kann sich die lebende Muschel beinahe an allen Oberflächen festhalten. An ihrem Fuß scheidet sie Fäden aus, die aus einem Proteinkleber bestehen. Der wichtigste Bestandteil dieses Proteinklebers ist die Aminosäure 3,4-Dihydroxyphenylalanin, kurz „DOPA“ genannt.

„Um diese Muschelproteine herzustellen, benutzen wir Darmbakterien, die wir umprogrammiert haben, die Bakterien Escherichia coli und Methanocaldococcus jannaschii spielen dabei eine entscheidende Rolle, ebenso wie bestimmte Aminosäuren“, erläutert Nediljko Budisa. „Sie sind unsere Chemiefabrik, mit der wir den Superleim produzieren.“ Ein so umgebautes Protein kann zielgerichtet als Klebstoff verwendet werden.

Zwei Wissenschaftler der Arbeitsgruppe Budisa wollen sich mit dieser umweltfreundlichen und für die Menschheit nützlichen Idee ausgründen. „Diese Strategie bietet neue Wege zur Herstellung von DOPA-basierten Nassklebstoffen für die Anwendung in Industrie und Biomedizin mit dem Potenzial, Knochenchirurgie und Wundheilung zu revolutionieren“, davon sind Christian Schipp und Dr. Matthias Hauf überzeugt. Zur Verwirklichung ihrer Geschäftsidee wollen sie Labore des Inkulab nutzen, des Ausgründungslabors des Exzellenzclusters UniCat an der TU Berlin, und an seinem Inkubationsprogramm teilnehmen.

Der Initiator des Ausgründungslabors Inkulab, Prof. Dr. Reinhard Schomäcker, freut sich: „Genau für solche innovativen Ideen haben wir gemeinsam mit der Berliner Wirtschaft das Inkulab gegründet. Der Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Berlin wird durch Firmengründungen wie diese extrem bereichert. Ganz Deutschland profitiert von diesem Gründergeist.“

 

Publikation

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cbic.201700327/full

Source: Technische Universität Berlin, Pressemitteilung, 2017-11-10.

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