#318 Spinnenseide für die Medizin

Spinnenseide ist belastbarer als Stahl, leicht, wasserfest, enorm elastisch und antibakteriell. Daher forscht man seit Jahren weltweit, wie man die Spinnenseide künstlich herstellen und wo man sie in der Medizin einsetzen kann.

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Die Fäden des Spinnennetzes bestehen Spinnenseide. Diese Spinnenseide ist „belastbarer als Nylon, Kevlar und alle anderen bekannten Fasermaterialien“ (wiwo.de). Der Standard beschreibt die Vorteile sogar noch genauer: „Spinnenseide ist, gemessen an ihrer Masse, fast viermal so belastbar wie Stahl und gleichzeitig enorm elastisch, leicht, wasserfest und mitunter sogar antibakteriell“.  Aus diesem Grund versuchen ForscherInnen und Chemiekonzerne seit Jahrzehnten, Spinnenseide künstlich herzustellen.

Im Mai 2017 haben z.B. ForscherInnen der University of Pennsylvania in Philadelphia das Genom der Goldenen Seidenspinne entschlüsselt und den Bauplan im Fachmagazin „Nature Genetics“ veröffentlicht. 2013 berichtete die Welt vom damals frisch gegründeten Unternehmen AMSilk, einer Ausgründung der Technischen Universität München (TUM), welches die Produktion von Spinnenseide namens „Biosteel“ beginnen konnte – für Kleidungsstücke. Christine Radtke, plastische Chirurgin und Leiterin der Klinischen Abteilung für Plastische und Rekonstruktive Chirurgie der MedUni Wien entwickelt mit ForschungskollegInnen am Einsatz von Spinnenseide, um beschädigtes und defektes Nervengewebe neu zu bilden, wie Kurier Ende Juli dieses Jahres berichtete.

Auch die Materialexperten der Universität Bayreuth sind vom Einsatz der Spinnenseide in der Medizin überzeugt. Thomas Scheibel (auf dessen 2001 veröffentlichte Forschungsarbeit übrigens AMSilk aufbaut) ist Professor in Bayreuth und konnte gemeinsam mit der Universitätsklinik Erlangen aufzeigen, dass sich der Stoff dafür eignet, das Herzgewebe für Herzinfarkt-PatientInnen wiederherzustellen. Vor allem die Seide des Indischen Seidenspinners funktioniert gut als Gerüstmaterial fürs Herzgewebe. Den ForscherInnen gelang es, das Seidenprotein in größeren Mengen und in gleichbleibend hoher Qualität zu produzieren. Ebenfalls gelang es, Brustimplantate mit Seidenproteinen zu beschichten – Spinnenproteine sind deutlich besser verträglich als Silikon.


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#315 Die Energiewende bis 2050 ist möglich

Die globale Energiewende muss bis zum Jahr 2050 passieren – die Erderwärmung soll dadurch bei zwei Grad Celsius eingebremst werden. Was heute noch sehr utopisch klingt, kann aber gelingen. Eine Studie von ForscherInnen der Stanford Universität haben für 139 Nationen „Fahrpläne“ ausgearbeitet.

Der Klimawandel zeigt schon heute seine Folgen – gerade deshalb ist wichtig, dass die Weltgemeinschaft gemeinsam an einer globalen Energiewende bis zum Jahr 2050 arbeitet. Bis dahin soll die Erderwärmung bei zwei Grad Celsius eingebremst werden – durch eine Nullbilanz beim CO2-Ausstoß.

Was heute noch sehr utopisch klingt, kann aber gelingen. Eine Studie von ForscherInnen der Stanford Universität haben für 139 Nationen „Fahrpläne“ ausgearbeitet. Das Pariser Klimaabkommen wurde 2015 von allen 195 Ländern unterzeichnet. Warum also nur 139 Nationen? Weil diese für 99 Prozent des globalen CO2-Aufkommen verantwortlich sind. Der Forscher Mark Z. Jacobson und seine KollegInnen ist also die Umsetzung des Klimaabkommens möglich. Es ist nicht der einzige Weg für diese Länder, aber eben einer, der funktionieren kann.

Dabei soll auf der ganzen Welt der Energiebedarf um rund 42,5 Prozent sinken. Zusätzlich entstehen 24 Millionen neue Jobs und pro Jahr werden 4 Millionen Menschen davor bewahrt, aufgrund der Luftverschmutzung zu sterben. Allein für Österreich würde das 80.600 neue Jobs bedeuten – „bereits abzüglich jener Tätigkeitsbereiche, die durch einen Ausstieg aus der fossilen Energiewirtschaft gefährdet sind.“ (science.orf.at)


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#201 „leaf republic“ macht aus Blättern Geschirr

Das deutsche Start-Up „leaf republic“ produziert aus Blättern Geschirr – und bietet damit 100 % abbaubare Alternativen zum tagtäglichen Einwegplastik.

Das Münchner Start-up „leaf republic“ hat zugegebenermaßen keine neue Idee: Im asiatischen Raum kennt man schon lange die Vorteile von Pflanzenblättern als Essensunterlage und Geschirr. Doch die Deutschen wollen die Arbeit mit Blättern weiterdenken und auch in Europa zeigen, was in ihren Fasern steckt: Das Produkt von „leaf republic“ ist eine mehrschichtige Naturschale aus Laubblättern, wasserfestem Laub-Papier und noch einer Schicht Laubblätter. Darin befinden sich, wie das Unternehmen betont, keine synthetischen Zusätze, keine Farbe, kein Kleber und außerdem musste kein Baum dafür gefällt werden. Und innerhalb von 28 Tagen ist dieser Schale auch schon wieder verschwunden – und damit vollkommen biologisch abgebaut.

Die Idee zum Produkt kam den GründerInnen von „leaf republic“ während einer Weltreise, wo sie selbst das Pflanzengeschirr in Aktion erlebten – und natürlich im Gedanken, den Plastikmüll zu verringern. Produziert wird in Deutschland, doch das Unternehmen steht aktuell noch vor einem Problem: Europäischem Laub fehlt es bislang an der Formstabilität und Biegsamkeit. Doch die ForscherInnen im Team suchen bereits nach einer Lösung. Solange importieren sie passendes Laub aus Indien.

So sieht die Produktpalette aus:

PULS, das junge Programm des Bayerischen Rundfunks, hat erst kürzlich über die Teller aus Laubblättern berichtet:


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#100 Studie: Gleichbleibende Nahrungsmittel-Produktion in Frankreich trotz Pestizid-Reduktion möglich

Eine neue Studie erklärt, dass Pestizide in Frankreichs Landwirtschaft zu einem großen Teil reduziert werden könnten. Dies würde weder zu Einbrüchen bei der Nahrungsmittelproduktion noch zu geringerem Profit führen.

Alle französischen Bauernhöfe und Farmen könnten ihre Pestizidnutzung massiv herunterfahren und würden dabei immer noch gleich viel Nahrungsmittel produzieren wie zuvor. In Wahrheit könnten sogar Dreiviertel aller Farmen komplett auf chemische Pestizide verzichten, ohne dabei finanzielle Einbußen zu spüren. Zu diesen Schlüssen kam eine Forschungsgruppe der COMUE Université Bourgogne Franche-Comté und des French National Institute for Agricultural Research. Sie hat die Ergebnisse ihrer neuen Studie Anfang März 2017 im Fachjournal (mit peer-review) „Nature Plants“ präsentiert.

Die Forscher analysierten für ihre Studie die Pestizidnutzung, Produktivität und Profitabilität von 946 Farmen jeglicher Größe in ganz Frankreich. Dabei erkannten sie z.B., dass eine höhere Pestizidnutzung bei 77 % der Farmen nicht mit größeren Gewinnen einhergingen – hier könnte sowohl Pestizide als auch Geld eingespart werden.

Selbstauferlegtes Ziel

Für Frankreich(s Politik) ist diese Studie natürlich spannend: Eigentlich beschloss man 2008 die Pestizidnutzung bereits bis 2018 um 50 Prozent zu reduzieren. Vor zwei Jahren, als man erkannte, dass das Ziel nicht nur nicht erreicht, sondern sogar mehr Pestizide genutzt wurden, verlegte man das Ziel auf 2025. Frankreich zählte 2014 bei zum zweitgrößten Pestizidkäufer in Europa: Von den 395.944,4 Tonnen für die 28-EU-Mitgliedsstaaten entfielen 75.287,5 Tonnen auf Frankreich, 78.818,3 Tonnen auf Spanien, 64.071,1 Tonnen auf Italien und 46.078,5 Tonnen auf Deutschland.

Bereits seit 1. Jänner 2017 ist der Einsatz von Pestiziden an öffentlichen Orten wie z.B. Wäldern, Parks oder Gärten verboten – einzig auf Friedhöfen dürfen sie noch eingesetzt werden. Ab 2019 soll es auch einen Pestizidverbot für private Gärten geben.

Bei all den Einsparungsüberlegungen und -umsetzungen in Frankreich gibt es natürlich jemanden, die damit nichts anfangen kann: die „milliardenschwere Pestizidindustrie“, wie Journalist Damian Carrington sie im The Guardian nennt. Diese nutzt sehr gern das Argument, dass durch das immer noch rapide Bevölkerungswachstum (2050 sollen 9 Milliarden Menschen auf der Erde leben) der Einsatz von Pestiziden unumgänglich ist, damit ausreichend Nahrungsmittel produziert werden können. Doch es keimt Widerstand auf: UN-Experten bezeichnen dieses Argument als Mythos – in einem Bericht der Vereinten Nationen sprechen sie von einer „systematischen Verleugnung von Schäden“ durch Pestizide und „aggressiven, unethischen Marketing-Taktiken“.


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#45 Fortschritte mit Ultraschall in der Alzheimer-Forschung

Forschungsteams in Australien und den USA berichten regelmäßig von Fortschritten in der Alzheimerforschung durch den Einsatz von Ultraschall – hier eine kleine Zusammenfassung des aktuellen Forschungsstandes.

Im März 2015 überraschte ein Forschungsteam des Queensland Brain Institute (QBI) an der australischen Universität von Queensland, als es in einem Forschungsartikel erklärte, dass durch gezielte, nicht-invasive Ultraschalltechnologie die Speicherfunktion von Gehirnen mit Alzheimer zu 75 Prozent wieder aktiviert werden konnte. Damals gelang ihnen dies bei Versuchen mit Mäusen.

Was ist Alzheimer?

Die Alzheimer-Krankheit (AK, lateinisch Morbus Alzheimer) ist eine neurodegenerative Erkrankung, die in ihrer häufigsten Form bei Personen über dem 65. Lebensjahr auftritt und durch zunehmende Demenz gekennzeichnet is

Charakteristisch ist eine zunehmende Verschlechterung der kognitiven Leistungsfähigkeit, die in der Regel einhergeht mit einer Abnahme der Fähigkeit, die Aktivitäten des täglichen Lebens zu bewältigen, mit zunehmenden Verhaltensauffälligkeiten und verstärkt auftretenden neuropsychiatrischen Symptomen.

Bereits viele Jahre bevor erste klinische Symptome sichtbar werden, bilden sich im Gehirn des Betroffenen Plaques, die aus fehlerhaft gefalteten Beta-Amyloid-(Aβ-)Peptiden bestehen. Zusammen mit den Plaques sind Neurofibrillen, die sich in Form von Knäueln in den Neuronen ablagern, kennzeichnend (pathognomonisch) für die Erkrankung. (de.wikipedia.org)

Aktuell gibt es keine Medikament oder Präventivmaßnahme, um gegen Alzheimer anzukämpfen. In ihrem wissenschaftlichen Artikel im Journal „Science Translational Medicine“ beschreibt das Forschungsteam seine Arbeit. Durch fokussierten therapeutischen Ultraschall werden Schallwellen in das Hirngewebe geschickt. Durch superschnelle Schwingungen gelingt es dabei, die sogenannte Blut-Hirn-Schranke zu öffnen. Diese kann man als Barriere zwischen den Flüssigkeitsräumen im Blutkreislauf und dem Zentralnervensystem verstehen. Danach werden die Mikrogliazellen aktiviert – diese agieren als Fresszellen zur Immunabwehr im zentralen Nervensystem. Diese Zellen lösen die toxischen Beta-Amyloid-Klumpen auf, die für die schlimmsten Alzheimer-Symptome verantwortlich sind. Das klingt jetzt zwar alles sehr kompliziert – der Vorgang ist aber, zusammengefasst, vielversprechend, weil er nicht-invasiv ist und bei dieser Behandlung die anderen, noch gesunden Gehirnzellen nicht angegriffen werden. In diesem Jahr (2017) sollen nun Tests an Menschen durchgeführt werden.

Dasselbe Forschungsteam erklärte im Oktober 2016, dass Ultraschall zudem das Altern von gesunden Gehirnen verlangsamen kann. Eigentlich war die Studie zur Erforschung der Sicherheit von Ultraschall gedacht, aber statt Schäden zeigte die Untersuchung rasch positive Auswirkungen auf die Gehirne der untersuchten Mäuse. Forscher Dr. Robert Hatch erklärt den Fortschritt: „In a normal brain the structure of neuronal cells in the hippocampus, a brain area extremely important for learning and memory, is reduced with age. What we found is that treating mice with scanning ultrasound prevents this reduction in structure, which suggests that by using this approach we can keep the structure of the brain younger as we get older.“

Und im Februar 2017 hat das Forschungsteam der QBI erneut etwas verlautbart: Es gelinge nun zu verstehen, wie Tau, ein Schlüsselprotein bei Alzheimer, Fehlfunktionen von Neuronen verursacht. Tau ist grundsätzlich ein Protein mit normaler Funktion in den Gehirnzellen. Bei neurodegenerativen Zuständen wie z.B. bei Erkrankung mit Alzheimer oder Parkinson sorgen jedoch abnorme Formen von Tau für einen Aufbau von unlöslichen Aggregaten innerhalb der Neuronen und schließlich zum Absterben dieser Neuronen.

Biomedizinische Ingeneure an der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland (USA) erklärten im Jänner 2017 übrigens ebenfalls einen Fortschritt dank Ultraschall: Ihnen gelang es, mittels Ultraschall konzentrierte Mengen von Medikamenten in das Gehirn von Ratten lokalisiert freizusetzen. Dabei wird das Medikament zuerst in winzige, biologisch abbaubare Nanopartikel „verpackt“ und dann mittels Schallwellen gezielt freigesetzt.


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#16 Neue chemische Verbindung reduziert Ausbreitung von Hautkrebs

Forscher der Michigan State University fanden nun eine chemische Verbindung, welche die Ausbreitung von Melanomzellen um bis zu 90 % reduziert.

Forscher der Michigan State University fanden nun eine chemische Verbindung, welche die Ausbreitung von Melanomzellen um bis zu 90 % reduziert. Das „maligne Melanom“ wird umgangssprachlich auch als schwarzer Hautkrebs bezeichnet. Das gefährliche an dieser Krebsart ist, dass es hier bereits sehr früh zu Metastasenbildung kommt.

Die chemische Verbindung bzw. das potentielle Medikament wurde eigentlich für die Behandlung von Sclerodermie, eine anderen, bislang unheilbaren Hauterkrankung entwickelt. Der gleiche Vorgang, der bei dieser Krankheit zur Hautverdickung führt, trägt zur Verbreitung der Krebszellen bei.

Doch wie funktioniert diese chemische Verbindung? FOCUS hat es recht verständlich zusammengefasst:

Unsere Gene besitzen die Eigenschaft, Ribonukleinsäure und bestimmte Proteine im Tumor zu produzieren. Ein Vorgang, der zur Ausbreitung von Krebs im Körper beiträgt. Hier greift der neue Wirkstoff, der noch keine genaue Bezeichnung hat, ein und blockiert den Prozess.


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Bildquelle: CC0 Public Domain, Fermi, Pixabay