Künstliche Blutzellen müssen flexibel sein

Chapel Hill (USA) - Die roten Blutkörperchen verdanken ihre lange Verweildauer im Blut nicht zuletzt ihrer hohen Flexibilität. Erst wenn sie sich mit zunehmendem Alter immer weniger verformen können, werden sie aus dem Blut entfernt und abgebaut. Diesen Zusammenhang haben amerikanische Forscher jetzt mit künstlich erzeugten Partikeln unterschiedlicher Festigkeit bestätigt. Die aus einem Hydrogel hergestellten künstlichen Zellen ähnelten in Form und Größe den roten Blutkörperchen der Maus. Je höher ihre Flexibilität, desto länger blieben sie im Blutkreislauf von Mäusen erhalten, schreiben die Wissenschaftler im Fachjournal "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)". Hydrogelpartikel könnten als Sauerstoffträger eingesetzt werden, oder um Medikamente über einen längeren Zeitraum zu verabreichen.

"Es war von Anfang an eine große Herausforderung, Partikel für die Verabreichung von Medikamenten zu entwickeln, die längere Zeit im Blut zirkulieren", sagt Joseph DeSimone von der University of North Carolina in Chapel Hill. Bisher eingesetzte, mit Wirkstoff beladene Mikropartikel hatten meist eine zu kurze Verweildauer im Blut. DeSimone und seine Kollegen haben jetzt erstmals künstliche Partikel in der Größe von roten Blutkörperchen mit unterschiedlicher Flexibilität hergestellt und ihr Verhalten im lebenden Tier untersucht. Mit einer Halbwertszeit von 93 Stunden zirkulierten die flexibelsten Partikel 30mal länger im Blut von Mäusen als diejenigen, die am wenigsten verformbar waren. Wenig flexible Partikel blieben häufiger in den Kapillaren der Lungen und anderer Organe hängen. Die anderen konnten sich auch durch enge Blutgefäße zwängen und wurden erst später - wie die natürlichen Blutzellen auch - in der Milz aus dem Blut entfernt.

Das von den Forschern erzeugte geformte Hydrogel bestand hauptsächlich aus 2-Hydroxyethylacrylat, das je nach gewünschter Festigkeit mehr oder weniger stark mit Polyethylenglycoldiacrylat vernetzt wurde. Die Bedeutung der Flexibilität von medizinisch verwendeten Mikrokapseln sei bisher unterschätzt worden, so die Forscher. Diese Erkenntnis könnte auch für die Entwicklung künstlicher Blutersatzstoffe von großer Bedeutung sein. Mit Hämoglobin oder anderen Sauerstoffträgern beladene künstliche Blutzellen müssen ebenfalls längere Zeit im Blut zirkulieren, um - ähnlich wie Blutkonserven - bei starkem Blutverlust die Sauerstoffversorgung verbessern zu können.