Starke Blutungen lassen sich oft nur schwer kontrollieren – vor allem dann, wenn die Blutgerinnung zu langsam oder nicht stabil genug ist. Forscher der McGill University in Montreal haben jetzt ein Verfahren entwickelt, das genau hier ansetzt und Blutungen schneller stoppen soll.

Die natürliche Blutgerinnung entsteht vergleichsweise langsam und gestoppte Blutungen reißen leicht wieder auf. Die neue Methode verstärkt die entstehenden Strukturen in den Gefäßen. Das Team um Jianyu Li, Hauptautor der Studie und Professor für Maschinenbau sowie Inhaber des kanadischen Forschungslehrstuhls für Gewebereparatur und -regeneration, nutzt dafür eine chemische Reaktion, die Proteine auf der Oberfläche roter Blutkörperchen miteinander verbindet.

Innerhalb von nur fünf Sekunden soll so ein gelartiges Netzwerk entstehen. Die Forscher bezeichnen das Verfahren als „Click-Clotting“. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin „Nature“ erschienen.

In den Untersuchungen zeigten die erzeugten „Gerinnsel“ eine bis zu 13-fach höhere Bruchfestigkeit und eine vierfach stärkere Haftung im Vergleich zu natürlich vorkommenden Blutgerinnseln. „Diese sind mechanisch fragil und begrenzen oft die Wundheilung“, wird Li in einer Meldung zitiert. „Wenn wir rote Blutkörperchen gezielt verändern, können sie eine tragende Struktur bilden und stabilere Biomaterialien ermöglichen.“

Den Grundstein für die Arbeit legte Shuaibing Jiang während seiner Promotion. Jiang leitete die Forschungsarbeiten an der McGill University. Inzwischen arbeitet er an der Harvard Medical School weiter an dem Thema. An der Studie waren außerdem Forscher mehrerer Universitäten beteiligt, unter anderem der University of British Columbia und der University of Toronto.

Frühere Versuche, Blutgerinnsel künstlich zu verstärken, setzten auf Chitosan – ein Polymer aus Krustentierschalen. Dabei kam es jedoch zu spröden Strukturen, geplatzten Zellen und ungleichmäßiger Gerinnung.

Das Verfahren basiert auf einer schnellen, körperverträglichen „Click“-Reaktion. Dabei verbinden die Forscher gezielt Proteine auf der Oberfläche roter Blutkörperchen miteinander. So entsteht innerhalb weniger Sekunden ein stabiles, gelartiges Netzwerk. Die Reaktion verändert die Zusammensetzung des Blutes nicht, sondern ergänzt den natürlichen Gerinnungsprozess. Das entstehende Material, ein sogenanntes Zytogel, lässt sich mit Vollblut kombinieren und fügt sich im Körper in das bestehende Fibrin-Gerinnsel ein.

„Unsere Arbeit zeigt, dass rote Blutkörperchen, wenn sie entsprechend modifiziert werden, eine zentrale strukturelle Rolle spielen und so die Entwicklung stärkerer und funktionalerer Biomaterialien ermöglichen“, so Li.

Die künstlichen Gerinnsel lassen sich in kurzer Zeit herstellen: aus dem Eigenblut des Patienten in etwa 20 Minuten oder aus blutgruppenkompatiblem Spenderblut in rund zehn Minuten. „Angesichts der üblicherweise im klinischen Alltag herrschenden Zeitvorgaben bietet dieses Verfahren großes Potenzial für die stationäre Notfallversorgung, die Wundbehandlung und ähnliche Bereiche.“

Die Methode wurde in Laborversuchen und in Tierversuchen an Nagetieren getestet. Dabei unterstützte das Zytogel die Blutstillung und die Regeneration von geschädigtem Gewebe, auch in der Leber. Analysen zeigten geringe Immunreaktionen und keine Hinweise auf Toxizität in wichtigen Organen.

Bevor die künstlichen Blutgerinnsel beim Menschen eingesetzt werden können, müssen Forscher sie weiter untersuchen. Bisher liegen ausschließlich präklinische Daten vor. „Künstliche Blutgerinnsel haben Potenzial für einen breiten klinischen Einsatz“, sagt Li.

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