Aktualisiert: 09.11.2021 | Lesezeit: 3 Minuten
Wie es wohl wäre, wenn der Mensch Mikroorganismen, lebendige Zellen und Werkstoffe kombinieren und damit Krankheiten behandeln könnte? Wenn er auf diese Weise Diagnosen stellen könnte? Lange kann es nicht mehr dauern, bis die Welt die Antwort auf diese Frage erhält. Die Entwicklung dieser sogenannten „Engineered Living Materials“ hat zwar gerade erst begonnen, ist aber schon jetzt vielversprechend.
Engineered Living Materials – Der Begriff
Die proklamierte Zukunft manch eines Science-Fiction-Films mag die Technik noch nicht eingeholt haben, denn das Material lebt nicht im biologischen Sinne. Der Begriff sammelt vielmehr aktuelle Ansätze, die herkömmliche „tote“ Werkstoffe mit neuen Funktionen verbinden. Eine Materialsynthese findet statt und das Ergebnis ist erstaunlich: Unbelebtes Material erhält lebensähnliche Fähigkeiten wie die Herstellung und Abgabe eines Wirkstoffs, die Diagnose oder Therapie einer Erkrankung. Organismen reagieren auf ihre Umgebung und passen sich an wechselnde Lebensbedingungen an. Für Werkstoffe galt das bislang nicht. Engineered Living Materials jedoch interagieren active und responsive mit dem Körper.
Engineered Living Materials – Die Einsatzgebiete
Die Entwicklung der ELM steht am Anfang, doch schon jetzt lässt sich erahnen, wie vielseitig mögliche Einsatzgebiete sind. Eine gelungene Variante ist ein Enzyme-produzierender Verband, der in der Lage ist, gegen Keime wie Staphylococcusaureus anzukommen. Dahinter stecken Bakterien, genauer gesagt eine genetisch veränderte Version des Bakteriums Bacillus subtilis. Hydrogele, die bereits aus der Brandwundversorgung bekannt sind, bilden auch hier die Grundlage. Wird diesem Wundverband eine Säure hinzugefügt, reagiert er mit der Produktion von Lysostaphin. Das Wundheilpflaster kann also bei Bedarf Antibiotika und therapeutische Moleküle produzieren. Ein Schachzug sondergleichen, denn so ist eine günstige und sichere Wirkstoffversorgung möglich.
Andere Ansätze verfolgen die Verwendung von ELM als Implantat. Die Folge ist eine Reaktion auf Veränderungen im Körper. Schlagen bestimmte Marker an, deutet das etwa auf eine unerwünschte Verschlechterung des Gesundheitszustand der Patienten hin. Sei es eine Entzündung oder Einblutung, wie es in der Darmkrebsfrüherkennung relevant ist– diese Technik kann Patientinnen und Patienten eine zeitnahe Behandlung ermöglichen und im anderen Fall aufwendigere Untersuchungen ersparen. In der Vorstellung einiger beteiligter Forschender soll das zukünftig sogar ein Pflaster übernehmen können.
Engineered Living Materials – Die Zukunft
Kaum ein Forschungsgebiet schafft es, so viele Fachbereiche zu versammeln wie ELM. Synthetische Biologie und Nanotechnologie sind daran ebenso beteiligt wie Werkstofftechnik, Biomaterialien und künstliche Intelligenz. Beschränkungen gibt es wenige, – die Engineered Living Materials gehen über natürliche Biopolymere und -Materialien hinaus. Diese Biohybridmaterialien inspirieren Forschende auf der ganzen Welt und auch die „Defense Advanced Research Projects Agency“, die zum US-Verteidigungsministerium gehört, ist aufmerksam geworden.
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