Wenn sich Zellen breit machen

21.02.2006

Der Physiker Dr. Ulrich Schwarz vom Zentrum für Modellierung und Simulation in den Biowissenschaften (BIOMS) forscht an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg im Grenzbereich von Physik und Biologie an der Frage, wie Zellen an Oberflächen haften und wie sie sich bewegen. "In biologischen Systemen finden viele Prozesse statt, die etwas mit Mechanik zu tun haben", betont Dr. Ulrich Schwarz vom Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen der Universität Heidelberg. Als Nachwuchsgruppenleiter des Zentrums für Modellierung und Simulation in den Biowissenschaften (BIOMS) erforscht er vor allem, wie Zellen sich an Oberflächen festheften.

Deshalb umfasst seine Forschung mehrere Wissenschaftsgebiete. Die theoretische Physik stellt die Methoden bereit, um die Zelladhäsion quantitativ zu beschreiben. Die Physik der weichen Materie erklärt, wie die dabei wirkenden Kräfte aus den speziellen Eigenschaften biologischer Materie folgen. Und die Biologie von Zelladhäsion und Zellmechanik ist notwendig, um überhaupt zu verstehen, wie es Zellen gelingt, an Oberflächen anzuhaften oder wie sie auf einwirkende Kräfte wie Zug oder Druck reagieren.

In den letzten Jahren wurde in verschiedenen experimentellen Studien gezeigt, dass es für Zellen ein gewaltiger Unterschied ist, ob sie auf einer harten oder einen weichen Oberfläche anhaften. Harte Oberflächen sind eigentlich untypisch, denn in einem Organismus herrschen weiche Oberflächen innerhalb des Gewebes vor. Haben Zellen die Auswahl, bevorzugen sie aber die harten Oberflächen. Zu diesen stellen sie relativ schnell einen Kontakt her, der noch stärker ist als auf weichen Substraten. Auch die Form der Zellen ist anders. Während auf einem weichen Untergrund die Zelle in der Aufsicht eher rundlich erscheint, ist sie auf einer harten Oberfläche eher eckig und nimmt eine größere Fläche ein.

Sollten sich derartige Erkenntnisse in Zukunft durchsetzen, könnte sich auch die Art und Weise, wie Zellen unter dem Mikroskop studiert werden, grundsätzlich ändern, da dazu im Moment meistens noch harte Glas- oder Plastikunterlagen verwendet werden. Auch für biomedizinische Anwendungen wie Implantate im menschlichen Körper könnten diese Beobachtungen zukünftig eine große Rolle spielen. Denn vielleicht wäre es in manchen Fällen günstiger, weichere Implantate zu nehmen als bisher.

https://www.bionity.com/de/news/52436/wenn-sich-zellen-breit-machen.html