Mit DNA und Nanopaste

Wissenschaftler aus Essen und Duisburg beschichten winzige Partikel mit körpereigenem Material, das die Neubildung von Knochen und Blutgefäßen anregt.

So funktioniert die Nanopaste.

Foto: AG Epple

Seit rund 20 Jahren wird Hydroxilapatit genutzt, um Knochendefekte zu reparieren. Das Material, das Kalzium und Phosphor enthält, wurde ursprünglich aus Algen gewonnen. Es ist dem Körper bestens bekannt, denn Knochen bestehen aus Kalk mit eingelagerten Partikeln aus Kalziumphosphat (andere Schreibweise: Calciumphosphat). Professor Matthias Epple von der Universität Duisburg-Essen und sein Team haben das Material jetzt entscheidend verbessert.

Sie haben synthetisch hergestelltes Kalziumphosphat gewissermaßen zermahlen, sodass die Partikel einen Durchmesser von nur noch einigen Millionstel Millimeter haben. Diese beschichteten die Wissenschaftler mit Desoxyribonukleinsäure, die besser unter dem Kürzel DNA bekannt ist, und stellten daraus eine Paste her.

Nach Operationen, bei denen Knochenteile entfernt werden müssen, weil sie von Krebs befallen sind, oder nach Unfallverletzungen lässt sich diese Paste in Zukunft nutzen, um Löcher und Spalte in den Knochen zu schließen. Bisher setzen die Chirurgen bei größeren Schäden häufig Knochenteile des Patienten ein, die sie vor allem dem Becken entnehmen.

Auch bisher wird schon synthetisches Material genutzt, wenn eine Eigenknochenverpflanzung nicht möglich ist. Ehe dieses Kalziumphosphat fest mit dem umgebenden Knochen verwächst, vergeht aber eine relativ lange Zeit. Außerdem besteht eine hohe Infektionsgefahr. Beides verhindert die Beschichtung der Nanopartikel mit DNA. „Das Kalziumphosphat löst sich auf, und die freigesetzte DNA regt die Bildung von zwei Proteinen an, die für eine Heilung wichtig sind“, erklärt Epple. Dabei handelt es sich um das Bone Morphogenetic Protein, das die Knochenneubildung beschleunigt, und den Vascular Endothelial Growth Factor A, der dafür sorgt, dass sich Blutgefäße bilden.

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Labortest bestanden

Epple, Professor für Anorganische Chemie in Duisburg, arbeitet bei diesem Projekt eng mit Medizinern am Essener Universitätsklinikum zusammen. Bisher ist die Paste noch nicht an Patienten erprobt worden sondern nur an lebenden Zellen im Labor. Hier hat sie ihre Wirksamkeit schon bewiesen. „Wir hoffen“, so Epple, „dass unsere Entwicklung in einigen Jahren auch in der Unfallchirurgie und bei der Behandlung von Osteoporose helfen kann.“

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Wolfgang Kempkens

Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.