Wussten Sie, dass der Bolzplatz unter den Füßen Ihrer Kinder nicht nur aus Rasen und Erde besteht, sondern dass sich in jedem Klumpen Dreck ein Stück Hightech verbirgt? Denn im Boden leben winzige Mikroorganismen, die helfen können, einen kaputten Gelenkknorpel künftig durch besonders gut verträgliche und stabile Implantate zu ersetzen.

Die kleinste Fabrik der Welt

Mikroorganismen stellen über ihren Stoffwechsel viele nützliche Stoffe für uns her, zum Beispiel Waschmittelenzyme oder Vitamine. Jedes Bakterium, jeder Pilz benötigt Energie zum Überleben. Falls genügend Nahrung vorhanden ist, wird diese in einer chemischen Verbindung gespeichert - ähnlich den Fettreserven beim Menschen. Die Herstellung dieser Stoffe läuft im Mikroorganismus wie in einer chemischen Fabrik ab. Forscher sprechen auch gerne vom ihm als "Cell-Factory", der Zellfabrik. In ihr gibt es einen "Wareneingang" für Zucker oder Stärkeabbauprodukte. Der Stoffwechsel eines Bakteriums setzt den Zucker dann in andere Stoffe um. Diese werden dann im "Warenausgang" als fertige Produkte gespeichert oder ausgeliefert.

Eine Schaufel voll Erde

Bisher nutzt die chemische Industrie ungefähr einhundert verschiedene Mikroorganismen für solche biotechnologischen Prozesse. Doch alleine in jeder Schaufel Gartenerde können vier Millionen verschiedene Bakterienarten leben. Da jede von ihnen zwischen 700 und 6000 Gene besitzt, von denen jedes wiederum einen anderen Stoff bilden kann, ist das Potenzial der Bakterien unglaublich groß. Ein Gebiet, auf dem es noch viel zu entdecken gibt!

Bakterien tunen

So erforschen Wissenschaftler zum Beispiel Bakterien, die optimales Ersatzgewebe für Knorpel herstellen. Solche Implantate aus einem speziellen Kunststoff müssen zahlreiche Anforderungen erfüllen: Sie müssen elastisch sein und gleichzeitig starken Belastungen standhalten. Vor allem aber müssen sie vom Körper gut vertragen werden. Auf der Suche nach diesem optimalen Knorpelersatz wurden bereits große Fortschritte erzielt. Dies gelang mithilfe gentechnischer Verfahren, wodurch der Stoffwechsel der Mikroorganismen in die gewünschte Richtung verändert werden konnte. Nur so können Bakterien auch Stoffe mit ganz speziellen Eigenschaften bilden.

Optimale Werkstoffe für die Medizin

Dieser Produktionsweg für Kunststoffe ist übrigens nicht neu: Mikroorganismen stellen zum Beispiel Biokunststoffe aus Polymilchsäure her. Diese werden bereits erfolgreich in der Medizin eingesetzt. Aus Polymilchsäure stellt man Werkstoffe für medizinische Schrauben, Nägel und Platten zur Stabilisierung von Brüchen her. Diese müssen nicht mehr chirurgisch entfernt werden, da der Körper sie aus eigener Kraft abbauen kann.

Vom Bakterium, das erst aus dem Boden gebuddelt werden muss, bis hin zum künstlichen Meniskus ist es ein langer Weg. Den Großteil dieses Weges haben die Wissenschaftler schon zurückgelegt. Deutlich verbesserte Implantate sind in  Sichtweite. So tragen gute Ideen und moderne Technologien dazu bei, dass Patienten ein besseres Leben führen können.