Klebeband für den Darm, schallsensible Proteine und ein Dinosaurier mit einer Atemwegsinfektion: Unsere drei aktuellen Lieblingsstudien liefern euch Fun Facts zum Wochenende.
Stellt man eine Perforation des Magens oder des Darms fest, muss es schnell gehen: Um den weiteren Austritt von Magen- bzw. Darminhalt in die Bauchhöhle zu unterbinden, muss die Durchbruchstelle schnell geschlossen werden. Wäre es nicht schön, wenn man anstatt einer Naht, die Präzision braucht und natürlich auch reißen kann, einfach und unkompliziert ein Pflaster draufkleben könnte? Das müssen sich Ingenieure des MIT gedacht haben, die diese fixe Idee in die Tat umsetzten. Im Science Translational Medicine stellen sie ihre neue Entwicklung vor: Ein flexibles und biokompatibles Klebeband, das Wunden im gastrointestinalen Trakt flicken kann.
Das transparente Pflaster besteht aus zwei Schichten: Einer äußeren, glatten Polyurethan-Schicht und einer inneren, klebenden Schicht. Als Adhäsiv nutzten die Forscher Polyacrylsäure – ein Polymer, das in der Lage ist, Feuchtigkeit zu absorbieren, und an nassen Oberflächen haftet. Um die Klebewirkung an Gewebe noch zu verbessern, wurden dem Kunststoff zusätzlich NHS-Ester hinzugefügt, die durch ihre besondere Reaktivität die Bindung an Proteine erleichtern.
Im Tiermodell überzeugte das „chirurgische Duct Tape“: Sowohl bei Ratten als auch bei Schweinen konnte es schnell auf große Risse und Einstiche in Magen und Darm aufgeklebt werden, und hielt dicht, während die Verletzungen ausheilen konnten. Nach etwa einem Monat löste sich das Klebeband von alleine auf, ohne Entzündungen zu verursachen oder an umliegendem Gewebe hängen zu bleiben. Dank seiner dehnbaren Struktur war es auch in der Lage, sich den Bewegungen der Organe anzupassen. Überdies zeigten sich weder im Tiermodell noch in Experimenten mit menschlichen Zellkulturen toxische Effekte.
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Ein Bericht in Nature Communications lässt aufhorchen: Forschern gelang es, Zellen so zu programmieren, dass sie sich durch Ultraschall aktivieren lassen. Ermöglicht wird dies durch das Kanalprotein TRPA1. Dieses kann eine Reihe verschiedener Zellen im menschlichen Körper aktivieren und ist in der Lage, auf schädliche Stoffe zu reagieren. Offenbar reagiert es aber nicht nur auf Moleküle, sondern auch auf Ultraschall. Die Forscher schleusten das Protein in HEK-Zellen ein und beschallten diese mit einer Frequenz von 7 MHz, woraufhin sich der Kanal öffnete.
Die Zellaktivierung per Ultraschall gelang nicht nur in vitro an den humanen Zellen, auch im Tierversuch waren die Forscher erfolgreich. Schleusten sie Gene für humanes TRPA1 in spezifische Gehirnzellen lebender Mäuse ein, wurden genau diese Neuronen durch die Ultraschallbehandlung aktiv.
Die Hoffnung der Forscher: Langfristig könnte man so nicht-invasive tiefe Hirnstimulationen ermöglichen, um Parkinson und andere neurologische Krankheiten zu behandeln. Lassen sich auch Herzzellen auf diese Art markieren und aktivieren, wären in Zukunft ebenso nicht-invasive Herzschrittmacher denkbar.
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Atemwegserkrankungen haben eine lange Geschichte, wie es scheint: In den versteinerten Überresten eines Dinosauriers fanden Forscher möglicherweise den ersten Beweis für eine Atemwegsinfektion bei einem nicht-aviären Dinosaurier. Das untersuchte Skelett ist etwa 150 Mio. Jahre alt und wurde 1990 im US-Bundesstaat Montana entdeckt. Bei Dolly – so der liebevolle Spitzname des Fossils – handelt es sich um ein Jungtier der Gattung Diplodocus: langhalsige Pflanzenfresser, die (wie beispielsweise auch der Brachiosaurus) zu den Sauropoden gehören.
In der Zeitschrift Scientific Reports berichten die Forscher von der Entdeckung einiger auffälliger Knochenvorsprünge in den Halswirbeln des Dinosauriers. Sie befinden sich in einem Bereich der Knochen, in dem sich Luftsäcke befanden, die mit der Lunge verbunden waren und so einen Teil des komplexen Atmungssystems bildeten. Anhand bloßer Knochen lässt sich die Pathologie zwar unmöglich sicher entschlüsseln, aber dennoch vermuten die Forscher eine Entzündung ebenjener Luftsäcke als Ursache der ungewöhnlichen Strukturen: Diese könnte sich auf die Halswirbel ausgebreitet und so die Knochenwucherungen verursacht haben.
Das Atmungssystem von Dinosauriern scheint dem von heutigen Vögeln ähnlich zu sein. Daher spekulieren die Forscher weiter, dass die Infektion durch einen Pilz verursacht sein könnte, ähnlich zur Aspergillose – einer bei Vögeln und Reptilien häufigen Atemwegserkrankung, die auch zu Knocheninfektionen führen kann. Bei solch einer Aspergillose-ähnlichen Erkrankung dürfte der Dinosaurier vor vielen Millionen Jahren wohl ähnliche Symptome durchgemacht werden, wie wir heutzutage bei Grippe oder Lungenentzündung: Husten, Fieber und Atembeschwerden. Die Infektion könnte sogar der Grund für Dollys vorzeitiges Verscheiden gewesen sein: Unbehandelt kann die Aspergillose tödlich enden.
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Bildquelle: Michael Van Kerckhove, unsplash.