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Vom Cocktail zur Verhütung

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Erkenntnisse in der Medizin und ihre Auswirkungen auf die Therapie von Menschen haben ihren Ursprung beinahe immer in der Grundlagenforschung der Physik, Chemie und Biologie sowie deren überschneidenden Wissenschaftsfeldern. Bahnbrechende neue Behandlungen schaffen es regelmäßig in die Schlagzeilen der internationalen Nachrichten, während Entdeckungen in der Grundlagenforschung oft nicht die Aufmerksamkeit erhalten, die sie verdienen. Unlängst fanden ForscherInnen der Nanchang University Inspiration zu einer solchen an einem unüblichen Ort: In einem Cocktail.

Verhütung – eine weibliche Bürde?

Wie der Ort ihrer Inspiration mit dem, durch die WissenschafterInnen beforschten Themengebiet der Empfängnisverhütung zusammenhängt, ist leider nicht überliefert. Klarer sind jedoch die Zahlen dazu: Jährlich finden in etwa 85 Millionen ungewollte Schwangerschaften statt, von denen die Hälfte in einem Abort und ca. 13% in einer Fehlgeburt enden. Frauen leiden nicht nur unter diesen ungewollten Schwangerschaften, sondern tragen auch größere Risiken durch die Verhütung von solchen. So erhöht die Langzeittherapie mit hormonellen Verhütungsmitteln beispielsweise die Inzidenz von venösen Thrombosen.
Während die Verhütungsmöglichkeiten für Männer faktisch kaum Nebenwirkungen besitzen, gibt es davon immer noch verhältnismäßig wenige: Neben dem Kondom und einigen, ihm ähnlichen Prinzipien stellt nur die Vasektomie derzeit eine, jedoch nur bedingt reversible, Alternative für Männer dar.
Um Frauen vor der Vielzahl an Risiken zu schützen, welche mit hormoneller Verhütung einhergehen und bei der Verantwortung für Verhütung auch Männer mehr in die Pflicht zu nehmen, gilt es also, deren Spektrum an Verhütungsmöglichkeiten zu vergrößern.

“The Universe” und die Vas deferens

Eine Idee dafür kam den ForscherInnen der Nanchang University, wie bereits erwähnt, durch einen Cocktail. Verantwortlich dafür war jedoch weniger dessen Konsum, als dessen Zubereitungsform. Bei dem, unter dem Namen “The Universe” bekannten Getränk, handelt es sich um eine raffinierte Kombination von verschiedenen, flüssigen Zutaten unterschiedlicher Dichte. Füllt man diese sorgfältig in ein Glas, sorgt die unterschiedliche Dichte dafür, dass sie sich nicht vermischen und von außen als gut abgrenzbare Schichten übereinander erscheinen. Um diese Schichtung zu zerstören und dem Cocktail sein namengebendes Erscheinungsbild vom schlierenhaften Universum zu verpassen, bedarf es einer physikalischen Kraft – dem Umrühren mittels Strohhalm. “Was, wenn man dieses Phänomen im männlichen Scrotum stattfinden lässt?”, muss der nächste Gedanken der WissenschafterInnen nun gewesen sein, wodurch “The Universe” seinen Weg in die Samenleiter (VD) fand.

Komplett dicht

Bei den Samenleitern, auch Vas deferens genannt, handelt es sich um die anatomische Verbindung des männlichen Nebenhodens mit der Harnröhre. Ihre Aufgabe ist es, die im Nebenhoden produzierten Spermien im Zuge eines Samenergusses an die Harnröhre weiterzuleiten. Der verhütende Ansatz, den das Team aus Nanchang in ihrer Studie verfolgte, ist jener einer mechanischen Blockade der Samenleiter. Eine solche führt dazu, dass das Ejakulat fortan nur noch aus dem, als Trägermedium dienenden Prostatasekret besteht, jedoch keine zeugungsfähigen Spermien mehr enthält.

Schicht für Schicht

Möglichkeiten zu einer solchen Blockade gibt es viele, das Ziel ist dabei jedoch immer deren Aufhebbarkeit. Hier kommt das erwähnte Phänomen der Schichtung der Cocktail-Zutaten ins Spiel. Die ForscherInnen injizierten im Tierversuch Ratten in einzelnen Schichten eine Abfolge von Hydrogel und Gold-Nanopartikeln, gefolgt von EDTA und einer weiteren Schicht Gold-Nanopartikeln in die Samenleiter.
Das Hydrogel dient dabei als die physikalische Barriere für die Spermien. Da dieses nach seinem Aushärten jedoch nur operativ wieder entfernt werden kann, war man auf der Suche nach einem einfacheren Weg, um die Samenleiter wieder durchgängig zu machen. Die Lösung dafür wurde in der Verbindung EDTA gefunden. EDTA reagiert chemisch mit ausgehärtetem Hydrogel und verflüssigt dieses wieder, wodurch es durch den Spermienfluss “ausspülbar” wird. Nun soll sich die Blockade jedoch nicht sofort wieder verflüssigen, sondern für die gewünschte Dauer der Verhütung erhalten bleiben. Dafür sorgt die Schicht an Gold-Nanopartikeln zwischen dem Hydrogel und dem EDTA. Die Nanopartikel härten nach Applikation ebenfalls aus und stellen dann eine physische Barriere dar, welche eine Verflüssigung des Hydrogels verhindert und die Samenleiter dicht hält.

Wärme löst Blockade

Die ideale Verhütungsform muss laut den ForscherInnen präzise steuerbar sein. So darf es keinen chirurgischen Eingriff brauchen, um die Fruchtbarkeit wiederherzustellen. Viel mehr muss die Möglichkeit dazu in der Hand des Anwenders liegen. Der Mechanismus, mit welchem die Blockade der Samenleiter wieder aufgehoben werden kann, ist aus diesem Grund so simpel wie er genial ist. Der Analogie zum Cocktail folgend, bei welchem der umrührende Strohhalm die Schichten vermischt, bediente sich das Team bei ihren Versuchen ebenfalls einer physikalische Kraft: der Wärme.

Diagnosia App

Die Gold-Nanopartikel besitzen die Eigenschaft, durch eine bestimmte Wellenlänge an Infrarot-Strahlung, welche für den Menschen ungefährlich ist, von ihrem festen zurück in einen flüssigen Zustand überzugehen, in welchem sie auch nach Entfernen der Wärmequelle verbleiben. 5 Minuten Infrarotstrahlung führen also dazu, dass sich die feste Gold-Trennschicht zwischen Hydrogel und EDTA verflüssigt, alle drei Substanzen beginnen, sich zu vermengen und das EDTA schlussendlich auch das feste Hydrogel wieder in einen flüssigen Zustand bringt. Das dadurch entstandene Gemenge an flüssigen Einzelsubstanzen wird nun durch den natürlichen Spermienfluss einfach aus den Samenleiter ausgespült und das Ejakulat ist fortan wieder spermienhaltig und damit fruchtbar.

Universell & Gleichberechtigend

Weiwei Bao, der Leiter des Teams, betont in der Studie die umfangreichen Möglichkeiten dieses Ansatzes zur Anwendung im biomedizinischen Bereich, weist gleichzeitig aber auch darauf hin, dass es noch eine Reihe an Folgeuntersuchungen braucht, bis das Prinzip seinen Weg vom Labor zur Anwendung am Menschen findet. Die Studie schließt mit der Hoffnung darauf, in der neuen Methode einen Weg gefunden zu haben, Frauen besser vor den Risiken von Verhütung schützen zu können und die Bürde der Schwangerschaftsverhütung im Namen der Fairness besser auf die Schultern beider Geschlechter zu verteilen.
Wir bei Diagnosia sind Verfechter dieser Gleichberechtigung und finden deshalb sowohl den gesellschaftlichen als auch den wissenschaftlichen Ansatz dieser Arbeit ausgesprochen spannend. Wir halten euch am laufenden – bis dahin, Cheers!

Quellen
  1. Science Daily
  2. Weiwei Bao, Lin Xie, Xuhui Zeng, Hang Kang, Shiqi Wen, Ben Cui, Wenting Li, Yisong Qian, Jie Wu, Ting Li, Keyu Deng, Hong-Bo Xin, Xiaolei Wang. A Cocktail-Inspired Male Birth Control Strategy with Physical/Chemical Dual Contraceptive Effects and Remote Self-Cleared Properties. ACS Nano, 2019;
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Über den Author

Dr. Lorenz Pichler
Arzt in Ausbildung mit der Ambition zum Unfallchirurgen und Orthopäden. Besitzt abseits vom Hammern, Schrauben und Sägen ein Faible für Skitouren, Fahrräder, die Berge und Evidence Based Medicine. Bei Diagnosia schreibt er über rezente Forschung, therapeutische Guidelines und spannende Patient-Cases.