Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin
Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin

Mission Power-Pflaster

Im Projekt StellarHeal entwickeln Forscher eine innovative Wundversorgung für den Weltraum. Eine Idee, von der auch viele Menschen auf der Erde profitieren können.

© Generated with OpenAI (DALL-E)

Projekt StellarHeal

Weiche Bewegungen, schwebende Körper, ein Vorankommen wie in Zeitlupe: Im All wirkt alles ganz leicht. Doch das täuscht: Auch in der Schwerelosigkeit verletzen sich Astronauten im Raumschiff oder an Bord der Weltraumstation ISS mitunter, etwa durch scharfe Gegenstände oder Verbrennungen. 


Wunden, die auf der Erde kaum mehr als Desinfektionsspray und ein Pflaster erfordern, können im Weltall schnell zum Problem werden. Strahlung schädigt die DNA und hemmt die Zellteilung, während Mikrogravitation die Zellbewegung und das Zellwachstum abbremst, was eine verzögerte Wundschließung und schlechte Narbenbildung zur Folge hat. Die Bedingungen im All schwächen außerdem die körpereigene Immunaktivität, sodass das Infektionsrisiko erhöht ist. 

Ein High-Tech-Pflaster für die Wundheilung im Weltraum

Erste Hilfe für den Alltag im All: In dem Projekt StellarHeal arbeitet ein Forschungsteam an den Fraunhofer-Instituten für Silicatforschung ISC und für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM an einer Art »Superpflaster« für die Wundversorgung bei Astronauten – gemeinsam mit dem Dresdner Institut für Luft- und Kältetechnik ILK und der Medizinischen Hochschule Hannover.

»Das Pflaster basiert auf vier bereits bestehenden Technologien, von denen drei aus den Fraunhofer-Laboren stammen und eine vom ILK«, erklärt Projektleiter Dr. Dieter Groneberg, der am Fraunhofer ISC in Würzburg das Thema Skin-Research verantwortet. Die Idee ist, die Wunde nicht einfach mit einem schützenden Pflaster zu verschließen, sondern vorab eine spezielle Watte aufzulegen, die aus stabilisierenden Kieselgel-Fasern besteht und die Blutung stoppt. Zusätzlich wird nach dem Stoppen der Blutung die Watte mit stammzellbasierten Fibroblasten und Makrophagen angereichert, die sich in einem Schutzgel befinden. Dies enthält ausreichend Nährstoffe, sodass die Fibroblasten und Makrophagen überleben und ihrer Aufgabe nachkommen können, bevor sie an die normale Blutversorgung angedockt werden. Während Makrophagen – auch bekannt als Fresszellen – Krankheitserreger abwehren und Zellreste beseitigen sowie aktiv die Wundheilung steuern, spielen Fibroblasten eine entscheidende Rolle für die Reparatur von Gewebeschäden und beim Neuaufbau von Gewebe. Ein solches Power-Pflaster unterstützt die Heilung im All somit gleich mehrfach: Die Wunde schließt sich schneller, das Infektionsrisiko wird gesenkt und weniger Narbengewebe gebildet.

Eine Weltraumtechnologie mit großer Wirkung auf der Erde

»Ein weiterer Bonus ist, dass das Nährmedium, in dem die Fibroblasten und Makrophagen eingebettet sind, kryokonserviert werden kann – also haltbar gemacht durch Einfrieren«, so Biochemiker Groneberg. »Eine Wundheilpaste, die über Jahre sicher aufbewahrt werden kann, ist ein großer Vorteil für Raumstationen, die nicht mal schnell von der Erde aus versorgt werden können.«

Etwas weiter in die Zukunft gedacht, könnte die innovative Pflaster-Technologie sogar eine personalisierte Wundversorgung von Astronauten und damit eine noch bessere Heilung ermöglichen: Vor dem Start ins All müssten hierfür Körperzellen des Weltraumpersonals durch Reprogrammierung in pluripotente Stammzellen umgewandelt und diese dann als Quelle für die benötigten Fibroblasten und Makrophagen verwendet werden. Noch ein bisschen weiter in die Zukunft gedacht, könnte dies eine spannende Lösung sein, um eine Besiedelung von Mond oder Mars sicherer zu gestalten. Aber auch auf Erden gibt es ausreichend Menschen, die von StellarHeal profitieren könnten. »Alleine in Deutschland leiden mehr als 400 000 Menschen unter chronischen Wunden, etwa infolge von Diabetes oder Dekubitus«, erklärt Dieter Groneberg. »Die Kosten für die medizinische Wundversorgung dieser Patientinnen und Patienten belaufen sich auf rund acht Milliarden Euro pro Jahr.« Gut 40 Prozent dieser Summe entstehen durch Wundversorgungsmaterial. Schätzungen zufolge werden die Kosten für chronische Wunden bis 2030 auf knapp zehn Milliarden Euro in Deutschland ansteigen. Die Hoffnung der Forschenden ist, dass das neue Super-Pflaster hier sowohl Leid lindern als auch die Ausgaben im Gesundheitswesen senken kann. Die darin eingebetteten Makrophagen lassen sich gezielt polarisieren und so an unterschiedliche Wundheilungsszenarien anpassen, erläutert Projektleiter Groneberg: »Da Wunden im Weltall mit überschießender Narbenbildung reagieren, setzen wir hier anti-fibrotisch polarisierte Makrophagen ein, um einer übermäßigen Gewebefibrose entgegenzuwirken. Bei diabetischen Wunden, bei denen oft eine unzureichende Kollagenbildung besteht, könnten dagegen profibrotisch wirkende Makrophagen helfen, die Geweberegeneration zu fördern.« Aktuell sind die Forschenden dabei, die einzelnen Komponenten des Weltraum-Pflasters bestmöglich zu kombinieren, bevor dann die Phase der klinischen Tests startet.