// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Aus Sojaabfall wird 3D-druckbares Material für Wundauflagen
Sojareste aus der Tofuherstellung könnten künftig Bestandteil individuell geformter Wundauflagen werden. Forscher haben aus dem proteinreichen Rückstand Okara einen biologisch aktiven Zusatz für einen 3D-druckbaren Kunststoff gewonnen. In Versuchen mit menschlichen Hautzellen förderte das gedruckte Material die Zellwanderung und schwächte Entzündungsreaktionen ab. Ob es auch bei echten Wunden hilft, ist noch offen.
Mailand (Italien). Bei der Herstellung von Tofu und Sojagetränken bleibt ein feuchter, eiweißreicher Rückstand zurück. Dieses sogenannte Okara wird oft nur wenig genutzt, obwohl es noch zahlreiche verwertbare Inhaltsstoffe enthält. Besonders seine Proteine könnten für medizinische Werkstoffe interessant sein, wenn sich daraus biologisch aktive Eiweißbausteine gewinnen lassen.
Eine Wundauflage soll verletztes Gewebe schützen und könnte im Idealfall zugleich die Reparatur der Haut fördern. Dafür sind Materialien gefragt, die sich an die jeweilige Körperstelle anpassen lassen und dabei ihre biologische Wirkung behalten. Der 3D-Druck bietet die Möglichkeit, solche individuellen Formen herzustellen, stellt aber auch hohe Anforderungen an die verarbeiteten Wirkstoffe.
Forscher der Università degli Studi di Milano um Prof. Carmen Lammi haben deshalb untersucht, ob sich Bestandteile aus Okara in einen druckbaren Kunststoff einarbeiten lassen. Zunächst prüften sie die Wirkung der gewonnenen Eiweißbruchstücke auf menschliche Hautzellen und anschließend die Eigenschaften und biologischen Effekte des fertigen Materials.
Das Team hat Proteine aus dem Sojarückstand mit Enzymen in kürzere Ketten zerlegt, sogenannte Peptide. Diese mischten die Wissenschaftler mit Polycaprolacton (PCL), einem biologisch abbaubaren Kunststoff, aus dem sich Filamente für den 3D-Drucker herstellen lassen. Der neue Werkstoff bestand zu 80 Prozent aus PCL und zu 20 Prozent aus dem Okara-Proteinhydrolysat.
Die Mischung ließ sich zu dreidimensionalen Strukturen verarbeiten, ohne die wesentlichen mechanischen und thermischen Eigenschaften des Kunststoffs einzubüßen. Aus dem gedruckten Material wurden die eingelagerten Peptide über längere Zeit freigesetzt. Damit erfüllte es zwei wichtige Voraussetzungen für eine mögliche Wundauflage: Es war formbar und konnte biologisch aktive Stoffe abgeben.
Für die Wirksamkeitsprüfung nutzte das Team menschliche Fibroblasten, die am Aufbau und an der Reparatur des Bindegewebes beteiligt sind. Die Forscher versetzten einige Zellkulturen in einen künstlich entzündeten Zustand und erzeugten dann einen schmalen Spalt in der Zellschicht. Anschließend beobachteten sie, wie weit die Zellen diese Lücke innerhalb von 24 Stunden wieder schlossen.
Unter dem Einfluss des gedruckten Mischmaterials war der Spalt nach dieser Zeit im Mittel zu 83,5 Prozent geschlossen. In den entzündeten Vergleichskulturen ohne den Okara-Zusatz waren es dagegen 65,5 Prozent. Nicht entzündete Zellen erreichten 91,4 Prozent, während der reine Kunststoff keine deutliche Verbesserung gegenüber der entzündeten Kontrollgruppe bewirkte.
Weitere Versuche zeigten, dass das Material oxidativen Stress und bestimmte Entzündungsreaktionen in den Zellen abschwächte. Solche Vorgänge können die Wanderung von Hautzellen behindern und damit Reparaturprozesse verzögern. Die Resultate sprechen dafür, dass die Peptide ihre Wirkung auch nach der Herstellung des Druckfilaments und dem anschließenden 3D-Druck zumindest teilweise behalten.
Das Verfahren könnte künftig nicht nur flache Auflagen, sondern auch an einzelne Körperstellen angepasste Formen ermöglichen. Prof. Serena Graziosi vom Politecnico di Milano (Polimi), die an der Untersuchung beteiligt war, verweist dabei auf mögliche medizinische Anwendungen.