Die Forschung am seidenen Faden Wundauflagen und Medikamentenhüllen aus Seide entwickeln

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Die Fäden der Seidenspinnerraupe sind nicht nur seit Jahrtausenden ein begehrter Stoff für edle Kleider. Ihre biologische Zusammensetzung fasziniert auch Wissenschaftler der Biopharmazie, die Wundauflagen oder Medikamentenbeschichtungen auf Basis dieses Naturstoffs entwickeln wollen.

Der Seidenspinner (Bombyx mori) und verwandte Arten gehören zu den ältesten Nutztieren des Menschen. Seit ca. 5.000 Jahren wird die faszinierende Fähigkeit dieser Insekten genutzt, einen hunderte Meter langen Faden spinnen zu können. Dieser Faden wird zu einem Kokon versponnen, in dessen schützender Hülle sich die Raupe ungestört verpuppen kann. Vom Menschen gewonnen, sind die feinen Fäden die Grundlage edler Stoffe und Gewänder.

Seit einigen Jahren rücken weitere Eigenschaften der Seide in den Fokus. Sie wird in der Medizin eingesetzt, um Wunden abzudecken oder Operationsschnitte zu verschließen. „Seide hat ein enormes Potenzial für vielfältige weitere Anwendungen“, sagt Prof. Dr. Philipp Seib, leitender Professor für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie an der Friedrich-Schiller-Universität. Seit 2009 beschäftigt er sich mit dem Naturstoff Seide. Seibs Ziele: Verstehen, welche biochemischen Prozesse ablaufen, während die Seidenspinnerraupe in aller Seelenruhe ihren Faden spinnt und verarbeitet – und diese Prozesse beherrschen, um passgenaue Lösungen für weitere medizinische Anwendungen kreieren zu können.

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Bis der Forscher mit dem Seidenspinnerraupen mithalten kann, ist es aber noch ein weiter Weg. „Wir können sagen, dass die Seidenraupen im Moment etwa 1.000 Mal effizienter sind als wir“, sagt Seib. Mit verblüffend einfachen „Zutaten“ seien diese Insekten in der Lage, einen Faden von faszinierender Stärke zu produzieren, der unmittelbar nach dem Verlassen der Spinndrüsen aushärtet. Dabei sei Wasser das einzige Lösungsmittel, sagt Seib. Zudem verklebten die Spinndrüsen trotz minimalem Energieeinsatz nicht.

Ließen sich diese Fähigkeiten kopieren, könnten etwa andersartige Fäden oder – besser – 3D-Druckverfahren für die Medizin entwickelt werden. Eine andere Idee: Medikamente in Nanogröße mit Seide ummanteln, um sie gezielt im Körper einbringen zu können. „Der Vorteil von Seide ist, dass sie biologisch verträglich und abbaubar ist und sie sich deshalb nicht im Körper anreichert“, erklärt Seib.

Und es gebe immer wieder neue Überraschungen. Ein tiefgekühlter Seidenfaden sei beispielsweise widerstandsfähiger gegenüber mechanischen Belastungen als ein Faden bei Normaltemperatur. Manche der Lösungen des Rätsels Seide lassen sich nur finden, wenn die Gensequenzen ausgelesen werden. Das sei zudem der Schlüssel, um neue Bio-Polymere herstellen zu können. Seib bestätigt, vieles sei noch Grundlagenforschung, aber in Kooperation mit dem Uniklinikum werde parallel bereits an konkreten Anwendungen gearbeitet.

Literatur:

F. Philipp Seib: Assembling silk into nanomedicines, In book: Silk-Based Biomaterials for Tissue Engineering Regenerative and Precision Medicine (pp.689-708) January 2024; DOI:10.1016/B978-0-323-96017-5.00013-3

Gemma Egan, Aiden J. Hannah, Sean Donnelly, Patricia Connolly, Patricia Connolly: The Biologically Active Biopolymer Silk: The Antibacterial Effects of Solubilized Bombyx mori Silk Fibroin with Common Wound Pathogens, Wiley, Advanced Biology, 8(5):e2300115; DOI:10.1002/adbi.202300115

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