Hoe heel je een gebroken hart?

Op kusten met wind en golfslag hechten ze stoïcijns aan rotsen, boten en steigers: zeemosselen. Met superkrachten houdt de mosselvoet vast aan het oppervlak. Dat komt doordat hun klieren fijne draden produceren die onder water stevig blijven en toch zeer elastisch. Dit komt door twee eiwitten, mfp-3 en de bijzonder zwavelige mfp-6. Als structurele eiwitten zijn ze vooral interessant voor biomedisch onderzoek vanwege hun fascinerende mechanische eigenschappen en hun biocompatibiliteit.

Het onderzoeksteam van Claudio Toncelli zocht naar een biocompatibele weefsellijm die zich aan het kloppende hart zou hechten en toch elastisch zou blijven, zelfs onder de meest uitdagende omstandigheden. Immers, als hartspierweefsel beschadigd is, bijvoorbeeld door een hartaanval of een aangeboren aandoening, moeten de wonden kunnen genezen, ook al blijft de spier samentrekken.

"Eigenlijk is collageen een geschikte basis voor een wondlijm, een eiwit dat ook voorkomt in menselijk bindweefsel en pezen," zegt Toncelli. "Gelatine bestaat bijvoorbeeld uit verknoopt collageen dat zeer aantrekkelijk zou zijn voor een weefsellijm. De structuur van gelatine komt al heel dicht in de buurt van enkele van de natuurlijke eigenschappen van menselijk bindweefsel. Het hydrocolloïde is echter niet stabiel bij lichaamstemperatuur, maar vloeibaar." Om een hechtend materiaal te ontwikkelen dat gewonde gebieden op interne organen veilig kan verbinden, moesten de onderzoekers een manier vinden om extra eigenschappen in gelatine op te nemen.

De gespierde voet van mosselen scheidt sterk hechtende draden af, waarmee de mossel zich op allerlei oppervlakken in water kan hechten. In deze ‘zeezijde’ werken verschillende eiwitten nauw op elkaar in. Geïnspireerd door de oplossing van de natuur voor het omgaan met turbulente krachten onder water, rustten de onderzoekers gelatine-biopolymeren uit met functionele chemische eenheden vergelijkbaar met die van de zeezijde-eiwitten mfp-3 en mfp-6. Zodra de gelatine zeezijde-gel contact maakt met weefsel, verknopen de structurele eiwitten met elkaar en zorgen voor een stabiele verbinding tussen de wondoppervlakken.

De onderzoekers hebben al onderzocht hoe goed de nieuwe hydrogel zich houdt aan laboratoriumexperimenten die meestal worden gebruikt om technische normen voor zogenaamde barststerkte te definiëren. "De weefsellijm kan een druk weerstaan die gelijk is aan menselijke bloeddruk", aldus onderzoeker Kongchang Wei. De wetenschappers waren ook in staat om de uitstekende weefselcompatibiliteit van de nieuwe lijm te bevestigen in celkweekexperimenten. Ze doen nu hun best om de klinische toepassing van de ‘mossellijm’ te bevorderen.