stuffmatters (Andere)Dieser Artikel ist Teil einer fortlaufenden Besprechung des Buchs “Stuff Matters: Exploring the Marvelous Materials That Shape Our Man-Made World”* von Mark Miodownik. Jeder Artikel dieser Serie beschäftigt sich mit einem anderen Kapitel des Buchs. Eine Übersicht über alle bisher erschienenen Artikel findet man hier.

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Die bisher im Buch vorgestellten Materialien waren all mehr oder weniger dazu da, verschiedenste Dinge zu konstruieren: Stahl, Beton, Aerogel, Plastik, Papier, SchokoladeGlas, Graphit und Porzellan. Im vorletzten Kapitel geht es aber nun um ein ganz besonderes “Ding”: Unseren Körper! Mit welchen Materialien funktioniert der eigentlich? Und können wir ihn ebenso verbessern, wie wir das mit den Dingen im Rest der Welt getan haben? Vielleicht sogar bis zur Unsterblichkeit?

Miodownik beginnt dieses Kapitel mit Kindheitserinnerungen an die Fernsehserie “Der Sechs-Millionen-Dollar-Mann” und seine Enttäuschung darüber, dass er bei einem Beinbruch in der Kindheit einfach nur einen Gips bekam und danach nicht – so wie die Hauptfigur der Serie – mit verbesserten Gliedmaßen nach Hause gehen konnte. Er erzählt auch von den diversen anderen “Reparaturen” die im Laufe der Zeit an seinem Körper nötig wurde: Zahnersatz, weitere Knochenbrüche und sogar ein paar Titan-Schrauben, die nach einem Bänderriss notwendig wurden. Das führt direkt zu der Frage: Was kann man in einen Körper eigentlich einbauen? Und warum muss man das tun?

Heutzutage basteln wir auch an unserem Körper rum (Bild: Fjacquot, CC-BY-SA 3.0)

Heutzutage basteln wir auch an unserem Körper rum (Bild: Fjacquot, CC-BY-SA 3.0)

Normalerweise ist unser Körper recht gut darin, sich selbst zu erhalten. Die Knochen zum Beispiel bestehen aus einem porösen Material, das es den Zellen erlaubt, sich darin zu bewegen. So kann der Knochen bei Bedarf und ständiger Belastung stärker werden. Gleiches gilt für Muskeln – und im Gegensatz zu unbelebten Maschinen wird die Maschinerie unseres Körpers eben durch Belastung (im Normalfall) nicht abgenutzt. Im Gegenteil: Ein gewisses Training ist sogar nötig, damit Knochen und Muskeln nicht zu schwach werden und der Körper leistungsfähig bleibt. Aber manches lässt sich eben nicht ersetzen. Zähne zum Beispiel wachsen nur in der Kindheit nach. Wer später Löcher in den Zähnen hat, der hat Schmerzen. Die meiste Zeit der Geschichte über musste man mit diesen Schmerzen entweder leben – oder sich den Zahn ausreißen. Mittlerweile gibt es Ersatz wie das Amalgam, das viele von uns im Mund haben. Diese Mischung aus hauptsächlich Silber, Zinn und Quecksilber war ideal, um Löcher zu füllen. Das Material war bei Zimmertemperatur flüssig (und wer will schon heißes Metall in Zahnlöcher gegossen bekommen!). Gibt man aber noch ein paar andere Stoffe dazu, bilden Silber, Zinn und Quecksilber feste Kristalle. Dabei dehnt sich das Amalgam auch aus und füllt so die letzten Lücken. Mittlerweile verwendet man auch keramische Materialien zur Füllung oder macht gleich ganze Zähne daraus. Das ist zwar nicht immer billig, aber dafür sind die Ersatzzähne dann genau so fest wie die echten (Ich weiß wovon ich spreche – seit einem Fahrradunfall in der Kindheit habe ich gleich vier künstliche Zähne im Mund).

Aber nicht alles ist so unkompliziert zu ersetzen wie ein Zahn. Die Bänder zum Beispiel, die beim Sport gerne reißen… Die sind enorm wichtig, aber sie werden nicht durchblutet und man kann sie auch nicht so einfach nach- oder zusammenwachsen lassen. Dann muss man sie irgendwie künstlich befestigen und dazu braucht es das richtige Material. Unser Körper ist sehr wählerisch wenn es um Sachen geht, die man in ihn hineinstecken will und verträgt das meiste davon nicht. Titan allerdings funktioniert und es wächst noch dazu bereitwillig mit den Knochen zusammen. Außerdem ist es haltbar und reagiert chemisch nicht mit den anderen Stoffen im Körper. Das ideale Material also für diverse Ersatzteile… Noch besser aber wäre es, wenn man echte Körperteile nachwachsen lassen könnte. Und überraschenderweise geht das teilweise sogar schon. Dazu braucht man Stammzellen von dem Organ, das man nachbilden will. Und die muss man dann überreden, auf genau die richtige Art und Weise zu wachsen. Das tun sie, wenn man ihnen ein passendes Gerüst bietet: Miodownik berichtet von einem Fall, in dem ein Patient eine neue Luftröhre brauchte. Dazu hat man die ursprüngliche Luftröhre im Körper zuerst einmal ganz genau gescannt. Mit einem 3D-Drucker wurde eine exakte Kopie der Luftröhre erstellt, aus einem speziellen Material, auf dem sich die Stammzellen wohl fühlen. Sie wuchsen um das Gerüst herum, und – das ist der eigentliche Trick – gleichzeitig löste sich die gedruckte Kopie der Luftröhre auf so dass am Ende nur eine neue Röhre aus original Körperzellen des Patienten übrig bleibt. Die kann man dann implantieren, ohne das man den Rest seines Lebens Medikamente zur Unterdrückung der Immunabwehrreaktionen nehmen muss, mit denen der Körper normalerweise auf fremde Organe reagiert.

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Kommentare (19)

  1. #1 Dr. med. Franz Amberg
    15. Januar 2015

    “Aber dabei kommt es eben immer wieder zu kleinen Fehlern und deswegen werden wir alt”, diese und andere die Funktionsweise und den Bau des menschlichen Organismus betreffenden Bemerkungen zeigen deutllich, dass die Autoren von Biologe und Medizin sehr wenig verstehen und kaum vom Fach sein können. Diesbezüglich sind Ausflüge in Gebiete, von denen man kaum etwas versteht immer problematisch und ist deshalb davon abzuraten. Überlassen Sie so ein Thema besser den Fachleuten.

    Freundliche Grüsse

    Dr. Amberg

  2. #2 Phero
    15. Januar 2015

    Na, dann zeigen Sie doch mal auf, wie es richtig ist. Arrogante Kommentare ablassen kann ich auch, Herr Dr. med. Franz Amberg

  3. #3 Zhar
    15. Januar 2015

    @Amberg

    diese und andere einen Blogartikel betreffenden Bemerkungen zeigen deutlich, dass der Kommentierender sehr wenig von einem Blog versteht und kaum viele gelesen haben dürfte. Es ist abzuraten in einem Medium substanslos zu meckern, von das man kaum etwas versteht.
    Konstrukitve Kritik wäre uU wirklich mal ein Mehrwert, da sie ja immerhin vom Fach zu sein scheinen, aber anscheinend wollen sie nur etwas stänkern und uns nicht ein krümelchen ihrer übermenchlichen erhabene Weisheit abgeben. Und kommen sie mir nicht mit, das ist viel zu komplex, denn eine gewisse Übersicht ist sicherlich in einen Absatz zu geben, wenn man denn wollte.

  4. #4 Florian Freistetter
    15. Januar 2015

    @Dr.med. Franz Amberg (ernsthaft – sie kommentieren mit kompletten akademischen Grad?): “Diesbezüglich sind Ausflüge in Gebiete, von denen man kaum etwas versteht immer problematisch und ist deshalb davon abzuraten. Überlassen Sie so ein Thema besser den Fachleuten.”

    Ihnen ist sicherlich aufgefallen, dass ich hier ein populärwissenschaftliches Buch rezensiere, oder? Das steht auch direkt in der Einleitung des Textes. Mein Artikel ist also ganz explizit KEINE biologische Facharbeit und KEINE umfassende Darstellung all dessen, was die Biologen zum Thema “Alter & Tod” herausgefunden haben. Mit freundlichen Grüßen – Dr. rer. nat. Florian Freistetter

  5. #5 rolak
    15. Januar 2015

    Falls abgestimmt werden soll: Bei ‘produktiv’ #2 und #4, bei ‘hehe!’ #3, bei ‘gut gebremst’ #4.

  6. #6 MartinB
    15. Januar 2015

    Das hier verstehe ich nicht:
    “Die Knochen zum Beispiel bestehen aus einem porösen Material, das es den Zellen erlaubt, sich darin zu bewegen. ”
    Es gibt drei Arten Zellen im Knochen: Osteocyten sind ortsfest und bwegen sich nicht. Osteoblasten bauen Knochen auf, dazu schaffen aber vorher Osteoklasten einen tunnel, in dem die Osteoklasten sich anlagern können.
    Porös ist normaler kompakter Knochen nicht sehr – die Porosität beträgt 5-10%, soweit ich weiß hauptsächlich für Blutgefäße, die Hohlräume, in denen die osteocyten sitzen, und die zu jedem Zeitpunkt gegrabenen tunnel der Osteoklasten.
    Insofern verstehe ich nicht ganz, was mit dem Satz gemeint ist – bezieht der sich auf die osteoklasten-tunnel?

  7. #7 MartinB
    15. Januar 2015

    PS: Oh, sorry, hätte ich Priv.-Doz. Dr. rer nat. schreiben sollen?

  8. #8 Ing. 7.Kyu Tz.Gold Bm.G Gefr. Franz, Bsc
    15. Januar 2015

    Der obere Franz vertritt vielleicht die Esofraktion nach der bei der Geburt eine bestimmte Menge Lebensenergie, abhängig vom Karma, von der Mutter auf das Kind übergeht und wenn dieses verbraucht ist, der Mensch stirbt. Wurde mir zumindest mal so erklärt.

  9. #9 Florian Freistetter
    15. Januar 2015

    @MartinB: “ätte ich Priv.-Doz. Dr. rer nat. schreiben sollen”

    Natürlich! Ich beantworte nur die Fragen von Akademikern mit Titeln! Auch hier kann ich das nur so wiedergeben, wie ich es im Buch gelesen habe:

    “… this inner core [vom Knochen] is made of a porous, mesh-like structure, and that this allows the cells within the bone to move about constantly, breaking down the bone and remodeling it.”

  10. #10 MartinB
    15. Januar 2015

    @Florian
    Ah, das ergibt sinn: Innen sind die meiste Knochen hohl (deswegen heißen die der Extremitäten ja auch Röhrenknochen). Aber das remodelling findet im ganzen Knochen statt, auch im kompakten bereich. Siehe auch hier:
    http://scienceblogs.de/hier-wohnen-drachen/2012/02/25/wie-knochen-wachst-und-sich-umbaut/

  11. #11 Ludger
    15. Januar 2015

    Zum Thema Amalgam:

    Florian Freistetter: “Gibt man aber noch ein paar andere Stoffe dazu, dann reagieren Silber, Zinn und Quecksilber chemisch und bilden feste Kristalle. Dabei dehnt sich das Amalgam auch aus und füllt so die letzten Lücken.” Soweit ich weiß, gilt für Amalgam nicht http://de.wikipedia.org/wiki/Gesetz_der_konstanten_Proportionen . Es ist eher eine Legierung als eine chemische Verbindung.

  12. #12 Hirk
    15. Januar 2015

    Viel spannender fände ich das Nachrüsten des Körpers mit Dingen, die zunächst nicht vorhanden sind. Ich hätte gerne einen Flash Speicher auf dem mein Hirn Daten ablegen kann. Dann könnte ich .. äh.. Verdammt jetzt hab ich vergessen was ich schreiben wollte.

  13. #13 Hans
    16. Januar 2015

    @Hirk, #12:
    Frag doch mal bei Jonny Mnemonic nach. 😉

    Wie, geht nicht!?
    Ach ja, ist ja ‘ne Filmfigur aus ‘nem 80er Jahre Science Fiction…

  14. #14 PDP10
    16. Januar 2015

    @Hans:

    “Ach ja, ist ja ‘ne Filmfigur aus ‘nem 80er Jahre Science Fiction…”

    … alte Nachteule …

    Die Figur ist aus den 80ern … aus einer Kurzgeschichte von Gibson … der Film ist von 1995 …

    … Aber so eine Buchse im Kopf für ssd oder flash cards hätte ich auch gerne.
    Dann müsste ich mir solche vollkommen nutzlosen Informationen nicht auch noch unbeabsichtigt merken, sondern könnte die Card einfach in irgendeine Schublade packen und nur bei Bedarf wieder rausholen … 😉

  15. #15 Hans
    16. Januar 2015

    @Hans:
    … alte Nachteule …

    Ja danke, bin auch eine. 😉

    Die Figur ist aus den 80ern … aus einer Kurzgeschichte von Gibson … der Film ist von 1995 …

    Echt!? – Das kommt davon, wenn man es nicht vorher recherchiert. :-/ Hab den Film selbst auch erst vieeel später gesehen, als der mal im TV gezeigt wurde.

    … Aber so eine Buchse im Kopf für ssd oder flash cards hätte ich auch gerne.
    Dann müsste ich mir solche vollkommen nutzlosen Informationen nicht auch noch unbeabsichtigt merken, sondern könnte die Card einfach in irgendeine Schublade packen und nur bei Bedarf wieder rausholen … 😉

    Vorausgesetzt, Du findest die Karte dann rechtzeitig wieder… :GGG:
    Ansonsten brauchst Du vieel Speicherplatz für die Datenbank mit den Meta-daten, die u.a. den Ablageort der Speicherkarten enthalten….

    scnr

  16. #16 Till
    16. Januar 2015

    Da Herr Dr. med. Franz Amberg sich mit Informationen (im Gegensatz zur Kritik) so zurückgehalten hat möchte ich hier mal noch einige Infos zur Biologie des Alterns ergänzen:

    In Florians Artikel steht:

    Die Zellen unseres Körpers werden ständig ersetzt und erneuert. Aber dabei kommt es eben immer wieder zu kleinen Fehlern und deswegen werden wir alt.

    Das ist zwar sehr stark vereinfacht aber eigentlich gar nicht so falsch. Dieser Satz beschreibt nach meinem Verständnis die Kombination mehrerer Prozesse:

    1) Bei jeder Zellteilung (ausgenommen der Teilung der Keimzellen die für den Nachwuchs sorgen) wird die Erbinformation der Zelle kopiert. Dabei wird jedoch ein kleiner Teil der Information in einem speziellen Bereich der Erbinformation (den sogenannten Telomeren) nicht mitkopiert. Dadurch werden diese Telomere bei jeder Teilung kürzer und wenn irgendwann die Telomere einer Zelle aufgebraucht sind, kann sich diese Zelle nicht mehr teilen. Das führt dazu, dass irgendwann nicht mehr genug Stammzellen zur Verfügung stehen, die beschädigte Zellen ersetzen könnten. Das ist kein Fehler in der Zellteilung (simple Bakterien teilen sich ohne Informationen wegzulassen und können sich so beliebig oft teilen so lange sie genug Nahrung finden) sondern hat sich für höhere, vielzellige Organismen in der Evolution als vorteilhaft herausgestellt. Es ist für eine Population nämlich wichtig, dass ältere Individuen irgendwann platz für ihre Kinder machen und nicht unnötig Ressourcen verbrauchen.

    2) Bei der Zellteilung passieren immer mal wieder auch Kopierfehler (zufällige Mutationen), die dann zu Schäden und irgendwann auch zu Krebs führen. Krebs ist nichts anderes als Evolution der einzelnen Zellen unseres Körpers. Durch Mutation und Selektion kann eine einzelne Zelle irgendwann egoistisch werden und anfangen sich unkontrolliert zu teilen. Dadurch sie allerdings den gesamten Organismus und der stribt dann, falls es das Immunsystem oder die Medizin es nicht schaffen das ungehinderte Wachstums der Krebszellen nicht doch noch unter Kontrolle zu bekommen.

    3) Auch wenn bei der Zellteilung keine Fehler passieren, kann nicht jede Zelle perfekt ersetzt werden. Zellen haben sich im Laufe ihres Lebens an ihre Funktion im Körper angepasst, Diese Anpassungen muss eine neue Zelle erst nachholen, und das klappt nicht immer perfekt. Besonders schwierig ist das ersetzen von Nervenzellen, da die Nervenzellen sehr viele Vernetzungen mit anderen Nervenzellen (und z.B. auch Muskeln) eingehen und dafür teilweise meterlange Fortsätze bilden (aus diesen Fortsätzen bestehen die Nervenbahnen). Stirbt eine Nervenzelle, so kann die Zelle, die sie ersetzt nicht so einfach auch die ganzen Vernetzungen ersetzen. Dadurch entsteht dann z.B. Altersdemenz.

    MfG

    Dr. rer. nat. Till Korten

  17. #17 Franz
    16. Januar 2015

    @Till
    Stimmt die Aussage, dass sich unsere Zellen so alle sieben Jahre komplett ersetzt haben ? Dass quasi mein heutiger Körper komplett ein anderer ist als vor 7 Jahren und nur mein Netzwerk im Gehirn noch (fast) gleich ist und deshalb ich noch ‘ich’ bin ?

    Das triggert auch immer die philosophische Frage: Wenn ich mein Netzwerk im Gehirn in einem Computer übertrage und diesen in meinen Kopf implantiere (über Nacht), bin das dann ich oder ein Computer der glaubt er sei ich 🙂

  18. #18 Till
    16. Januar 2015

    @Franz: Stimmt die Aussage, dass sich unsere Zellen so alle sieben Jahre komplett ersetzt haben ?

    Das würde ich so pauschal nicht sagen. Die verschiedenen Zelltypen unseres Körpers erneuern sich alle mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. So erneuern sich z.B. unsere roten Blutkörperchen normalerweise ca alle 4 Monate, während die meisten Nervenzellen in unserem Gehirn genauso lange leben wie wir selbst.

    Das triggert auch immer die philosophische Frage: Wenn ich mein Netzwerk im Gehirn in einem Computer übertrage und diesen in meinen Kopf implantiere (über Nacht), bin das dann ich oder ein Computer der glaubt er sei ich 🙂

    Das ist wie Du schon sagst eine philosophische Frage. Ich persönlich denke aber, dass unsere Identität nicht nur über unser Gehirn definiert sondern auch über unseren Körper. Unser Gehirn ist zwar der Ort in dem wir alle Informationen verarbeiten (so etwas wie das Rechenzentrum einer Firma). Aber unser Körper ist es mit dem wir mit unserer Umwelt interagieren und der all die Informationen generiert, die unser Gehirn verarbeitet (Also Customer Relation, Produktion Verkauf etc. einer Firma). Ein Computer in den wir unser Bewusstsein übertragen müsste also nicht nur unser Gehirn simulieren, sondern auch unsere gesamte Interaktion mit unserer Umwelt (so etwa wie in dem Film “Matrix”). Ansonsten stelle ich mir die Existenz als isoliertes Bewusstsein in einem Computer, etwa wie in einem Wachkoma, ziemlich schrecklich vor.

  19. #19 Till
    16. Januar 2015

    @Franz: kurze Info meine Antwort ist im Moment in der Moderation bitte also noch etwas Geduld 🙂