Technology Review > Materie > Mit Nano-Transportern gegen Krankheiten
Mit Nano-Transportern gegen Krankheiten
11.10.06 – Kevin Bullis
![Bild 1 [180 x 180 Pixel @ 36,9 KB]](/tr/imgs/08/2/5/3/5/4/3/5a2ce0d14615cdd4.jpg)
Quelle: Patrick Hunziker, Universität Basel
Schweizer Forschern arbeiten an einer Methode, Teile lebender Bakterienzellen in einem intelligenten Nanotechnologie-System zu verwenden. Das Ergebnis ist ein so genannter "Nano-Carrier", mit dem spezifische Zelltypen im Körper erreicht werden können sollen - entweder als Wirkstofflieferant oder Diagnoseinstrument.
Die Arbeit ist Teil einer ganzen Reihe ähnlicher Forschungsvorhaben, bei denen Nanokomponenten entwickelt werden, die im Blutkreislauf zirkulieren und das Immunsystem des Körpers überwinden können, um sich dann an Entzündungsherde oder Krebszellen anzubinden und dort gezielt Medikamente abzugeben. Anwendungsgebiete sind ein möglicher Ersatz der wenig sanften Chemotherapie sowie die Bekämpfung von entzündlichen Krankheiten wie Arthritis oder Arteriosklerose.
Frühe Varianten solcher Nano-Behandlungen wurden bereits für die Brustkrebstherapie zugelassen. Patrick Hunziker, Arzt am Universitätskrankenhaus Basel und Wolfgang Meier, Chemieprofessor an der Universität Basel, wollen solche Verfahren nun noch deutlich verfeinern. Wirkstoffe sollen präziser angeliefert und genauer dosiert abgegeben werden, um gegen Krankheitsbilder effizient zu wirken.
Ein viel versprechender Ansatz sind die Nano-Carrier auch deshalb, weil sie auf konkrete Gegebenheiten in ihrer Umgebung reagieren können, ähnlich wie lebende Zellen ihre Membranporen öffnen und schließen. Die beiden Schweizer Forscher haben Details zu ihrer Technik kürzlich im Fachjournal Nano Letters veröffentlicht. Darin beschreiben sie die Verwendung von Bakterienproteinen, die solche Poren bilden.
Anfänglich bauten die Forscher ein Polymer auf, das sich selbst zu einer leeren Kugelhülle herausbilden kann - mit einem Durchmesser von 200 Nanometern. Beim Ausbildungsprozess werden die Porenproteine ergänzt, die Kanäle in den Polymerkugeln erzeugen. Wie bei Bakterien können diese Poren die Zellen vor einer sauren Umgebung schützen - die Kanäle öffnen und schließen sich in Reaktion auf Veränderungen beim pH-Wert.
Die Schweizer Forscher demonstrierten dann, wie der so entstandene Nano-Carrier die Position und Dauer eines fluoreszierenden Signals bestimmen kann - eine Technik, die sich in der Labordiagnose verwenden ließe. Um dies zu erreichen, wurde noch ein weiteres biologisches Molekül ergänzt, das in der Polymerkugel von einem Enzym umgeben ist. Es zersetzt bestimmte Stoffe, die dann fluoreszieren. Anschließend wurde der Nano-Carrier solchen Stoffen in einer Lösung ausgesetzt.
Gaben die Forscher die Enzyme direkt in die Lösung, ohne die Nano-Carrier zu verwenden, fluoreszierten die Stoffe nur diffus und nur für wenige Minuten. Durch die Nano-Carrier konzentrierte sich das Licht hingegen in den Kugeln und das Signal blieb deutlich länger vorhanden - bis zu drei Stunden. Kombiniert mit der Möglichkeit, die Nano-Carrier an bestimmte Zellen andocken zu lassen, könnte sich somit im Labor die Möglichkeit ergeben, einen "Zellenfinder" zu erstellen.
Ebenfalls möglich ist ein Nano-Carrier, der auf die jeweiligen Umgebungsbedingungen reagiert. So fluoreszierten die Kugeln im Experiment beispielsweise nur dann, wenn die Lösung den gleichen Säuregrad wie die Lysosome in den Zellen besaß. Der Grund dafür liegt unter anderem in der pH-Wert-Empfindlichkeit der verwendeten Enzyme, gleichzeitig öffnen sich die Poren nur bei diesem Säuregrad. Theoretisch ließe sich diese Empfindlichkeit dazu verwenden, das Fluoreszieren nur innerhalb einer Zelle zu aktivieren.
Die Schweizer Forscher testen derzeit die Toxizität der Nano-Carrier im Tierversuch und arbeiten parallel an einem System, mit dem sich auch Wirkstoffe zu gewünschten Zellen bringen lassen sollen. Künstliche Kanäle wären dazu statt der Bakterien-Proteine verwendbar. Sie würden sich dann nur öffnen, wenn sie sich in der Zielzelle befinden.
Robert Langer, Chemieingenieur am MIT, hält die Arbeit für interessant, sieht sie aber noch in einem sehr frühen Stadium. Noch müssten Tierversuche zeigen, ob sie funktioniere. Theresa Allen, Professorin für Pharmakologie an der University of Alberta in Kanada, sieht hingegen die Gefahr einer Immunreaktion im Körper, sollten tatsächlich Bakterienproteine verwendet werden. Als Labortestverfahren sei der Schweizer Nano-Carrier hingegen möglicherweise sehr nützlich.
Selbst wenn es den beiden Schweizer Forschern gelingen sollte, einen Wirkstoff-Carrier zu entwickeln, hätten sie es mit ziemlich viel Konkurrenz zu tun. So werden etwa bereits zugelassene Ansätze derzeit umgearbeitet, um ihre Fracht erst dann auszuschütten, wenn sie die Lysosome erreichen. Ihr Konzept zeigt aber: Komplexe, "intelligente" Nano-Carrier könnten den Weg zu ganz neuen Diagnostik- und Behandlungsmethoden weisen.
Übersetzung: Ben Schwan.
Permalink: http://heise.de/-279015
Technologie-Partner
- 3D
- 3D-Drucker
- App
- Auto
- Autoindustrie
- Batteriechemie
- Bildung
- Biosensoren
- Datenschutz
- Energie
- Erneuerbare Energien
- Fab Lab
- Fernsehen
- Gentechnik
- GPS
- Halbleiter
- Handy
- Hardware
- Hotspot
- Hybridantrieb
- Innovation
- Internet
- Internet-Geschichte
- Japan
- Klimaschutz
- Laser
- Logistik
- Maschinenbau
- Medizin
- Memristor
- Nanotechnologie
- Navigation
- Netzneutralität
- Objektiv
- Patente
- Pharmaindustrie
- Photonik
- Placebo
- Produkte
- Prozessor
- Raumfahrt
- Roboter
- Sicherheit
- Smartphone
- Social Network
- Solarenergie
- Start-ups
- Themenmolekül
- Web 2.0
- WLAN
- Blog
- Service
