Technologie aus dem Star Trek-Science-Fiction-Universum infiltriert weiterhin unser wirkliches Leben. Wir haben bereits über den medizinischen Tricorder gelesen, von der Entwicklung des Warp-Antriebs gehört und Lebensmitteldrucker evaluiert. Jetzt ist die Zeit für einen "Hautregenerator" gekommen - ein kleines Gerät, das Wunden und Verbrennungen heilen und die ursprüngliche Struktur des Epidermisgewebes wiederherstellen kann. Wissenschaftler der University of Arizona unter der Leitung von Kaushal Rege entwickeln gerade ein ähnliches Gerät.
In einem Artikel, der in der Zeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht wurde, berichten die Forscher über die erfolgreiche Wiederherstellung beschädigter tierischer Hautgewebe mithilfe von Seiden- und Goldnanopartikeln mithilfe von Laserstrahlen. Im Rahmen eines experimentellen Tests ermöglichte die Technologie die schnelle Heilung der geschädigten Weichteile des Schweinedarms sowie des geschädigten Bereichs der Maushaut. Wissenschaftler stellen fest, dass im Fall von Schweinedärmen die erzeugte Narbe, die zwei Bereiche beschädigten Gewebes vereint, fast siebenmal stärker war als bei der üblichen Methode zum Nähen von Wunden.
Wissenschaftler stellen fest, dass Wunden häufig mit herkömmlichen Reparaturmethoden wie Stichen, medizinischem Klebstoff und Heftklammern wieder geöffnet werden, was die Gewebereparatur verlangsamt. Ihre Entwicklung verspricht, dieses Problem zu beseitigen.
Von links nach rechts: Vergleich des Wundzustands nach Verwendung einer herkömmlichen Naht, eines medizinischen Klebers und eines Lasers an den Tagen 0 und 2 nach der Verletzung.
Bei Verwendung eines "heilenden" Laserstrahls muss dieser auf die Wundstelle fokussiert werden. Tatsächlich heilt der Strahl nichts, sondern löst nur eine Reaktion aus, die zu einer schnellen Wundheilung führt. Wissenschaftler verwenden Goldnanoröhren, die in eine Seidenproteinmatrix aus Seidenraupenkokons eingebettet sind, als Bindematerial. Auf der Haut bildet ein Protein namens Fibroin eine Bindung mit Kollagen, einem Protein, das die Grundlage für das Bindegewebe zwischen Hautzellen bildet. Wenn sie auf Goldnanoröhren Strahlung im nahen Infrarot ausgesetzt werden, erzeugen sie Wärme, wodurch das Seidenprotein neue zelluläre Bindungen bildet und dadurch eine starke Bindung zwischen beschädigten Bereichen bildet.
Die verwendete Länge des Nahinfrarotlasers beträgt etwa 800 Nanometer. Dies reicht aus, um die Goldnanopartikel zu erwärmen, ohne die Haut zu schädigen.
Die Entwickler haben zwei Arten von heilendem "Versiegelungsmittel" entwickelt: eine für eine feuchte Umgebung, die nicht unter dem Einfluss von Wasser absorbiert, die andere für eine trockene Umgebung, die von Wasser geätzt wird. Die ersten Wissenschaftler testeten während der Heilung von Schweinedarmgewebe. Nach dem Auftragen des Heilmittels stellten die Forscher fest, dass das Gewebe an der Heilungsstelle siebenmal stärker war als bei herkömmlichen Stichen und medizinischem Klebstoff. Laut Ghosh funktioniert das reparierte Gewebe ebenso wie das intakte Gewebe ganz normal.
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Die Wissenschaftler testeten dann ein Heilmittel für trockene Umgebungen, indem sie es auf die Haut eines Labornagetiers auftragen. Nach dem Auftragen einer Paste auf den Einschnitt und dem Überprüfen der Wunde nach 2 Tagen stellten die Wissenschaftler eine signifikant höhere Heilungseffizienz im Vergleich zu Zahnspangen und medizinischem Klebstoff fest. Darüber hinaus dauerte der Antrags- und Startvorgang selbst sehr wenig Zeit - etwa vier Minuten.
Da nahes Infrarotlicht tief in das Gewebe eindringen kann, hoffen Ghosh und seine Kollegen, ihre Technologie in Zukunft zur Reparatur von Blutgefäßen und Nervenkanälen einsetzen zu können - Gewebe, die sich normalerweise tief unter der Haut befinden und deren Reparatur erheblich länger dauert als normales Gewebe.
Wissenschaftler glauben, dass die Kosten für Seiden-Gold-Material nicht übermäßig hoch sein werden und die Hauptkosten für medizinische Zentren in diesem Fall auf Lasergeräte fallen werden.
Wissenschaftler beobachten derzeit, wie sich das laseraktivierte medizinische Versiegelungsmittel bei lebenden Ratten verhält. Wenn die Tests erfolgreich sind, werden die Wissenschaftler zu Schweinen und schließlich zu Menschen übergehen.
Nikolay Khizhnyak