Nanopartikel haben in der Medizin eine lange Geschichte. Mit der Entwicklung der Nanotechnologie entstand die Idee, dass sich die spezifischen Eigenschaften von Nanopartikeln auch medizinisch verwenden lassen. Dafür sind zwei Dinge maßgeblich: Zum einen muss das Präparat Partikel in Nanogröße enthalten, zum anderen muss es daraus nützliche Eigenschaften gewinnen, die weder mit größeren Partikeln noch mit gelösten Chemikalien erreicht werden können1.
Eine raffinierte Methode, Medikamente an genau den Ort zu bringen, wo sie wirken sollen, haben Forscher am Georgia Institute of Technology, Atlanta, entwickelt. Das Team um Younan Xia, Professor für Biomedizintechnik, füllt in Spezialkapseln mit einem Durchmesser von nur 200 Nanometern (ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter) eine Fettsäure, die bei Körpertemperatur fest ist. Darin eingeschlossen ist ein Krebsmedikament. Dazu kommt ein Farbstoff, der nah infrarotes Licht aufnehmen kann. Die Kügelchen werden am Zielort abgelegt und von einem Infrarotlaser, der minimal invasiv eingeführt wird, bestrahlt. Der rote Farbstoff absorbiert die Wärmestrahlen, sodass die Fettsäure um wenige Grad Celsius erwärmt wird. Dadurch wird der Wirkstoff frei und fließt durch ein winziges Loch in den Tumor.
BU: Das Rasterelektronenmikroskopbild zeigt die Nanokapseln, die sich nach dem Entfernen der Goldnanopartikel und der Polystyrolkügelchen gebildet haben, und dies hinterlässt eine Öffnung, die zum Befüllen der Kapseln mit einer Nutzlast verwendet werden kann. (Foto: gatech/Jichuan Qiu)
Für unterschiedliche Arzneimittel geeignet
"Diese neue Methode erlaubt es, Medikamente genau dorthin zu bringen, wo sie wirken sollen", sagt Xia. Unerwünschte Nebenreaktionen, wie sie bei normaler Medikation auftreten, gebe es nicht. Gesunde Zellen werden nicht angegriffen. Die Reste von Fettsäure, Farbstoff und Medikament verbleiben in der Kapsel, weil sie sich wieder verfestigen. Das Kügelchen selbst wird vom Körper abgebaut. Die Kapseln können Medikamente, deren Moleküle unterschiedlich groß sind, zum Wirkort bringen. Dazu variieren die Forscher die Größe des Lochs.
Vorgehensweise der Wissenschaftler
Im ersten Schritt stellten die Forscher kleine Hohlkugeln aus Kunststoff (Polystyrol) her. Darauf platzieren sie ein Goldblättchen, das so groß ist wie das spätere Loch in der Kapsel. Dann beschichten sie die Kunststoffkugel mit einer hauchdünnen Schicht aus einem siliziumbasierten Material. Es setzt sich überall auf der Oberfläche ab, außer an der Stelle, an der sich das Gold befindet. Das Befüllen der winzigen Kugeln findet im Vakuum statt, um zu verhindern, dass neben der Nutzlast noch Luft in den Kapseln zurückbleibt.
Höhere Dosierung für bessere Wirkung
Um die Wirkungsweise ihrer Methode zu testen, warfen die Forscher die Kügelchen in Wasser mit Körpertemperatur. Der Inhalt blieb fest. Erst bei einer leichten Erwärmung durch einen Laser wurde er planmäßig flüssig. Anders als bei einer Chemotherapie, die unerwünschte und qualvolle Nebenwirkungen haben kann, lasse sich die Dosierung des Medikaments beim Kapselverfahren erheblich erhöhen, sodass der Tumor schneller zerstört werde, sagt Teammitglied Jichuan Qiut.
Dieses Wissen wollen die Wissenschaftler nun nutzen, um weitere klinische Studien durchzuführen, um die Zulassung zu erhalten damit die Technik bei Menschen angewandt werden kann.
1 (Quelle: nanopartikel.info)
