Biopolymer-Forschung

Künstlicher Schleim soll Infektionen verhindern

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen synthetischen Schleim entwickelt, der einen besseren Schutz vor Krankheitserregern bieten soll.

hand covered in yellow slime
Schleim (Symbolbild): Synthetisch erzeugte Muzine sollen künftig bei der Verhinderung von Infektionen helfen

Bildquelle: Pexels/cottonbro

Basismaterial des Schleims sind Muzine - Biopolymere, die durch Aufnahme von Wasser Kolloide und Hydrogele bilden. Laura Kiessling und Richard Schrock konnten Muzine synthetisch im Labor herstellen. Grundlage ist ein Kunststoff. Tests haben gezeigt, dass diese Muzine beispielsweise das Bakterium Vibrio cholerae, Auslöser der gefährlichen Infektionskrankheit Cholera, wirkungsvoll bekämpfen. Anhand der synthetischen Muzine versuchen die Forscher jetzt herauszufinden, welche Bestandteile der Muzine unabdingbar sind für ihre Funktionen, insbesondere für die antibakterielle Wirkung. Dann sei der Weg frei für die Behandlung und Vorbeugung von Infektionskrankheiten, die heute mit Antibiotika bekämpft werden.

Die Wissenschaftler berichten über ihre Forschung im Fachjournal ACS Central Science.

Der Einsatz synthetischer Muzine könne das Problem der Resistenzen lösen, dass Bakterien immun gegen eine Behandlung werden. Natürliche Muzine sind lange, flaschenbürstenartige Proteine mit vielen Zuckermolekülen, die als Glykane oder Polysaccharide bezeichnet werden. Ribbeck hat entdeckt, dass diese Muzine viele Schlüsselfunktionen infektiöser Bakterien stören, einschließlich ihrer Fähigkeit, Toxine abzusondern, miteinander zu kommunizieren und sich an Zelloberflächen zu binden.

Mit diesen Rasterkraftmikroskop-Aufnahmen veranschaulichen die Forscher das...
Mit diesen Rasterkraftmikroskop-Aufnahmen veranschaulichen die Forscher das Konzept ihres Designer-Schleims

Bildquelle: Kruger et al., ACS Central Science 2021 (CC BY-NC-ND 4.0)

Der Nachbau der Muzine war bisher wegen der hochkomplexen Struktur nicht möglich. Es ist ein sehr langes Molekül aus tausenden Aminosäuren, an die sich ebenso viele Glykane binden. Die Forscher haben daher beschlossen, sich auf die lange Kette aus Aminosäuren zu konzentrieren. Sie nutzten ein Verfahren namens Ringöffnungsmetathese-Polymerisation, das zum Beispiel genutzt wird, um bestimmte Kohlenwasserstoffe zu langen Ketten zu formen, die synthetischen Kautschuk bilden. Genauso bildeten die MIT-Forscher synthetische Muzin-Moleküle. Den dabei aktiven Katalysator hatte Schrock entwickelt und dafür 2005 den Nobelpreis für Chemie bekommen. Diese Ketten reicherten die Entwickler mit Glykanen an. Sie sind zwar noch nicht so effektiv wie echter Schleim. "Doch es ist ein wichtiger Schritt, um zu verstehen, was wirklich relevant ist", so Kiessling.


Quelle: Massachusetts Institute of Technology/pressetext

04.04.2021

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