DT News - Germany - Nanotechnik mittels Tiefseebiomineralien

Universitätsmedizin und Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Mo. 29. März 2010

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MAINZ/PEKING - Universitätsmedizin und Johannes Gutenberg-Universität Mainz starteten eine inter-nationale Forschungskooperation mit der Tsinghua University und der Chinese Academy of Geological Sciences in Peking. Aufgabe des wissenschaftlichen Exzellenzzentrums "Joint Lab: Bio-Nano-Komposite" ist die Entwicklung neuartiger Materialien für den Zahn- und Knochenersatz.

Dabei werde auf neuesten Erkenntnissen über die Biosynthese anorganischer Verbindungen durch Tiefseeorganismen aufgebaut, heißt es in einer Presseerklärung der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Zunächst sollen im Rahmen des Projektes die molekularen Mechanismen untersucht werden, die der Bildung von Metalloxiden durch Tiefseeorganismen zugrunde liegen. Anschließend sei geplant, die Gene der beteiligten Enzyme zu identifizieren, zu klonieren und zu exprimieren. Sobald das geschehen ist, könnten die rekombinant hergestellten Enzyme bzw. Proteine zur Synthese neuartiger Komposit-Materialien verwendet werden, die dann bei Knochenbrüchen und -erkrankungen eingesetzt werden sowie als Zahnersatz dienten. Nach erfolgreicher Durchführung entsprechender klinischer Studien hoffen die Forscher schließlich, dass sie aus ihren Ergebnissen einen neuartigen Therapieansatz für Osteoporose-Patienten entwickeln können.

Das Gemeinschaftsprojekt ist eingebettet in die Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) "Konzeptions- und Vorbereitungsmaßnahmen deutscher Hochschulen zur Etablierung gemeinsamer Forschungsstrukturen mit Partnern im asiatisch-pazifischen Forschungsraum" und steht unter dem Dach des "Deutsch-Chinesischen Jahres der Wissenschaft und Bildung 2009/10" (DCJWB). Die Koordination liegt in den Händen von Prof. Dr. Werner E. G. Müller vom Institut für Physiologische Chemie und Pathobiochemie der Universitätsmedizin Mainz. Er und sein am selben Institut tätiger Kollege Prof. Dr. Dr. Heinz C. Schröder sind weltweit führende Experten für die Identifizierung, Klonierung und gentechnologische Herstellung von Enzymen, die den Tiefseeschwämmen die Synthese ihres Silikatskelettes ermöglichen. Diese Meeresbewohner besitzen die einzigartige Fähigkeit, Silikat enzymatisch zu synthetisieren ("Biosilikat"). Die "Hybrid-Zusammensetzung" aus anorganischen und organischen Komponenten verleihe dem Material exzellente mechanische Eigenschaften und macht es hochinteressant, auch für die Nanotechnologie.

Die Universität Mainz profiliert sich auf dem Gebiet der Nanobiotechnologie, die zukünftig vor allem in der Medizin für Furore sorgen könnte. Dementsprechend interessieren sich die Mainzer Forscher insbesondere für die klinischen Erfahrungen der chinesischen Kollegen. So wurde in China bereits 2002 ein nanomedizinisches Knochenersatzprodukt patentiert und in klinischen Studien getestet. Seitdem wurden mehr als 3.000 Patienten erfolgreich mit dem sogenannten "Nano-Bone", ein hochporöses und aus extrem feinem Nano-Hydroxylapatit aufgebautes Knochenersatzmaterial, behandelt. Diese Struktureigenschaft ermöglicht ein Anheften der Zellen und Einwachsen in den Knochen. Wie Tierversuche ergaben, ist Nano-Bone bioaktiv und biologisch abbaubar. Das vielversprechende Material wurde von Prof. Dr. Fu-Zhai Cui entwickelt, dem Direktor des Biomaterials Lab am Department of Materials Science & Engineering der Tsinghua University in Peking, der sich seit Jahren auf Entwicklungen im Bereich Tissue Engineering konzentriert.

Zukünftig soll das Joint Lab auch für den Beitritt weiterer Partner aus anderen Ländern der Asian Pacific Research Area (APRA) offen stehen.