Vorbilder aus der Natur: Hydrogel kopiert Quallenstruktur

Der Struktur einer Qualle nachempfunden ist ein neues Hydrogel, das seit kurzem Anwendung insbesondere in Operationssälen findet. Das Gel, das zu 99 Prozent aus Wasser besteht, wurde von einem Team aus Wissenschaftlern um den Molekularbiologen Shughuang Zhang vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt. Mit einer Spritze können ohne Probleme auch Blutungen an eigentlich schwer zu erreichenden Arealen gestoppt werden.

Die unmittelbare Stillung des Blutflusses funktioniert durch im Hydrogel enthaltene Proteine, die sich nach dem Auftragen auf die Wunde zu einem dichten Netz verknüpfen, das sogar Wassermoleküle einfangen kann. Dieser Mechanismus ist es, der den Medusen nachempfunden ist – Quallen, die zu 95 Prozent aus Wasser bestehen, sparen so Material. Die Vernetzung der Proteine findet dabei automatisch statt. Selbstassemblierung nennt sich dieser Prozess, der im Mittelpunkt der Forschung stand. Die Gleichheit des chemischen Aufbaus sorgt für die Entstehung einer komplexen Struktur. „Wenn man Öl in Wasser gießt, finden sich die Fettmoleküle von alleine zusammen. Das gleiche geschieht umgekehrt mit Wassermolekülen, wenn man sie in Öl gießt“, so der Wissenschaftler.

Momentan arbeitet Zhang an der Forschung bestimmter Membranproteine, den G-Protein-gekoppelten-Rezeptoren. Diese sind für die Kommunikation zwischen Zellinnenraum und Umgebung zuständig. Ein besseres Verständnis dieser Proteine soll in Zukunft bei der Bekämpfung verschiedener Krankheiten eine Rolle spielen. „Wenn wir die Funktionsweise unseres Proteins verstehen, könnten wir eine Menge neuer Wirkstoffe entwickeln“, meint der Biologe. „Gerade bei typischen Alterskrankheiten wie Alzheimer oder anderen neurologischen Erkrankungen sind sie entscheidend. Durch unsere Forschung könnten wir neue Mechanismen entdecken, mit denen sie sich leichter bekämpfen lassen. Und auf diese Weise ließe sich die Lebensqualität vieler Menschen verbessern.“