Spermien lieben Diamantbeschichtung

In Diamant-beschichtete Schalen gebettet – so mögen es Spermien gern. Nanotechnologisch behandelte Petri- schalen bescheren  Spermien bei der künstlichen Befruchtung ein gesünderes, längeres Leben – was dem Erfolg der künstlichen Befruchtung hilft.

Die Petrischale, eine Erfindung des deutschen Bakteriologen Richard Julius Petri Ende des 19. Jahrhunderts, war aus Laborglas gefertigt, und seitdem in der Medizin, der Biologie und der Chemie als Hilfsmittel für Laborversuche und später bei der künstlichen Befruchtung eingesetzt. Die einzige wirkliche Veränderung erfuhr sie vor fast 70 Jahren, als man begann, die Petrischale aus dem Kunststoff Polystyrol zu fertigen.

Und erst jetzt wird sie wieder einer Veränderung unterzogen, die der Rede wert ist, zumindest im Bereich der Reproduktionsmedizin. Denn Forscher vom Institut für Mikro- und Nanomaterialien der Universität Ulm haben nun eine spermienfreundlichere Alternative entwickelt, die aus Nanodiamant-beschichtetem Quarzglas besteht.

Die Versuchsreihen des Institutsleiters Dr. Andrei Sommer, des Gynäkologen Dr. Friedrich Gagsteiger (Kinderwunsch-Zentrum Ulm) und der Biomaterial-Spezialistin Dan Zhu aus Nanjing haben gezeigt, dass Spermien in dieser neuartigen Petrischale länger überleben können und daher auch länger intakt bleiben – ein wesentlicher Faktor zum Gelingen einer künstlichen Befruchtung.

Zellkulturen werden im Labor mit Wasser versetzt, das – wie man kürzlich nachweisen konnte – das bisher verwendete Material Polystyrol weicher macht und eine dünne zelltoxische Sauerstoffschicht entstehen lässt, was wiederum die Zellen in der Petrischale beeinträchtigt. Bei Glas, Silizium oder Diamant gibt es jedoch keine Reaktion mit Wasser und somit auch keine negative Beeinflussung des Zellwachstums.

Zur Herstellung dieser erfolgversprechenden Entwicklung werden serienmäßig hergestellte Quarzschalen verwendet, die durch chemische Bedampfung bei 700 Grad Hitze mit künstlichem Diamant beschichtet werden. Dieser Vorgang dauert rund zehn Stunden, und am Ende wird aus einem ca. fünf Euro teuren Massenartikel ein 100-Euro Produkt, ein Umstand, der nur wenige Zellen qualifiziert, darin behandelt zu werden.

Spermien wertvoll genug

Für den Bereich der künstlichen Befruchtung bringen Spermien diese Qualifikation eindeutig mit. Und die Versuche, die zusammen mit dem Ulmer Reproduktionsmediziner Friedrich Gagsteiger durchgeführt wurden, zeigten, dass Spermien sich in den Diamant-beschichteten Petrischalen sehr wohl fühlen. Da für eine In-vitro-Fertilisation die Spermien bis zu fünf Tagen in einer Petrischale aushalten müssen, ist es wichtig, dass die Umgebungsbedingungen optimal sind – umso mehr, wenn die Spermienqualität nicht optimal ist. Und da die Gesamtkosten einer künstlichen Befruchtung mehrere Tausend Euro betragen, werden Paare mit Kinderwunsch es wohl nicht an den verhältnismäßig geringen Zusatzkosten für die neuen Petrischalen scheitern lassen.

Versuche zur künstlichen Befruchtung selbst wurden in den neuen Petrischalen noch nicht durchgeführt, da erst die Zustimmung der Zentralen Ethikkommission eingeholt werden muss. Bis dahin werden tierische Zellen für Versuche eingesetzt.

Als weitere Einsatzgebiete für das mit Nanodiamanten beschichtete Quarzglas sieht sein Entwickler Andrei Sommer den Bereich der Stammzelltherapie, die Grundlagenforschung und die Pharmazeutik. Also insgesamt eine Erfindung, der man nur baldigen Erfolg wünschen kann.