Forschung zu verbesserten Nähten für Wunden
Tiefe Schnittwunden durch Unfälle oder Operationen erfordern normalerweise Nähte, gefolgt von oralen entzündungshemmenden Medikamenten wie Ibuprofen. Diese Medikamente helfen bei Schmerzen, wirken jedoch nicht gezielt auf die Wunden. Daher kann die Stelle der Nähte entzündet werden, was die Heilung verlangsamen und zu Narben führen kann. Forscher an der Ouachita Baptist University entwickeln nun Nähte, die mit entzündungshemmenden Medikamenten beladen sind, um die Medikamente direkt an die Verletzung abzugeben.
Mieya Kirby, eine studentische Forscherin, die mit der Chemikerin Sharon K. Hamilton zusammenarbeitet, wird ihre Ergebnisse auf der Frühjahrstagung der American Chemical Society (ACS) präsentieren. Die ACS Spring 2026 findet vom 22. bis 26. März statt und umfasst nahezu 11.000 Präsentationen zu verschiedenen Wissenschaftsthemen.
Die Motivation hinter der Forschung
Als Kirby ein Kind war, durchlief ihre Mutter eine Brustrekonstruktionsoperation. Bei diesem Verfahren werden Blutgefäße miteinander vernäht.
„Wenn es Entzündungen an der Nahtstelle gibt, kann dies das Blutgefäß schnell verschließen, und die Nähte können versagen.“
Mieya Kirby, studentische Forscherin
Dies kann zu Narben, einer Wiedereröffnung von Wunden, Infektionen oder, wie im Fall der Brustrekonstruktionsoperation, zum Absterben des umgebenden Gewebes führen. Die Erfahrung ihrer Mutter inspirierte Kirby, nach Alternativen zu suchen, die die Entzündung der genähten Gefäße minimieren würden.
Wissenschaftliche Ansätze zur Verbesserung der Wundheilung
In Hamiltons Labor arbeitet Kirby mit elektrogesponnenen Polymeren, die sich als attraktives Material für Technologien zur Wundheilung herausgestellt haben. Unter hoher Spannung werden Polymerlösungen zu empfindlichen Nanofasern gezogen, die in unterschiedliche Formen gebracht werden können, einschließlich löslicher Nähte, und eine Oberfläche für die Regeneration von Gewebe bieten.
Ein Beispiel ist Polydioxanon, ein Polymer, das bereits für lösliche chirurgische Nähte verwendet wird. Das Material reagiert nicht mit lebenden Geweben und behält mehrere Wochen lang seine Stärke. Nachdem die Wunde verheilt ist, zersetzen sich diese Nähte und verwandeln sich in einfachere Biomoleküle, die vom Körper metabolisiert oder im Urin ausgeschieden werden.
Probleme mit der Wirkstofffreisetzung
In früheren Arbeiten haben Wissenschaftler Polydioxanon-Nähte mit entzündungshemmenden Medikamenten beschichtet, indem sie die Fäden in Lösungen mit diesen Medikamenten tauchten. Allerdings halten die Wirkstoffmoleküle nicht gut an den Polymeren, was für Wunden, die länger heilen, nicht ideal ist. Zudem geben die getauchten Fäden das entzündungshemmende Medikament schnell im Körper ab, was die Synthese von Kollagen stören kann – das Protein, das den Geweben die notwendige Struktur für die Wundheilung gibt. „Neues Kollagen wird im Zeitraum von zwei bis vier Wochen gebildet“, sagt Kirby. „Also benötigt man etwas, das sich nicht sofort löst.“
Die Forscher haben das Problem der schnellen Wirkstofffreisetzung gelöst, indem sie Polydioxanon mit einem anderen Polymer mischten, das entzündungshemmende Medikamente während des Elektrospinnprozesses bindet. Die Medikamente sind durch kovalente Bindungen an das neue Polymer gebunden. Diese Bindungen zerfallen allmählich, sodass das angehängte entzündungshemmende Medikament langsam über Wochen in die Wunde abgegeben wird.
Zukünftige Entwicklungen
Das Team experimentiert mit verschiedenen Polymeren, um herauszufinden, wie schnell sie Medikamente abgeben und wie anpassbar diese Freisatzraten sind. Diese neuen Nähte könnten die Notwendigkeit beseitigen, orale Schmerzmedikamente einzunehmen. Darüber hinaus könnten sie durch Reduzierung von Entzündungen und Begrenzung von Narben die Erfolgsquote von Anastomoseverfahren erhöhen.
In Zukunft planen die Forscher, ihre Lösung von dünnen elektrogesponnenen Polymeren auf eine Faser zu skalieren, die stark und flexibel genug ist, damit Chirurgen sie verwenden können. Das Team sucht nach Kooperationen, die es ihnen ermöglichen, die neuen Nähte an Tiermodellen zu testen. Dies wäre ein entscheidender Schritt in Richtung Kommerzialisierung, da es testen würde, wie sich die Wirkstofffreisatzrate mit der Skalierung ändert und ob andere Vorerkrankungen ihre Verwendung in bestimmten Patientengruppen beeinträchtigen könnten.
Die Forscher untersuchen auch, wie andere biomedizinische Polymere in Nähte elektrogesponnen werden können. Beispielsweise könnte die Beimischung eines antibakteriellen Polymers die Nähte gegen bakterielle Infektionen resistent machen. Ebenso sagt Hamilton: „Wir könnten das medikamentenbeladene Polymer mit anderen Materialien kombinieren, um nicht nur eine entzündungshemmende Naht herzustellen, sondern auch eine, die die Kollagenbildung noch schneller unterstützt.“
Die Forschung wurde durch das Arkansas IDeA Network of Biomedical Research Excellence-Programm mit einem Stipendium des National Institute of General Medical Sciences und einem Stipendium der National Institutes of Health finanziert.
Quellen: