Kleine Teilchen - große Wirkung?

15.10.2010: „Nano“ kommt vom griechischen „nanos“ und bedeutet übersetzt „Zwerg“. Dass Nanopartikel also kleine Teilchen sind, lässt sich leicht ableiten. Auch wenn die Zwerge heute schon in vielen Bereichen eingesetzt werden, bergen sie für die Wissenschaft noch viele Geheimnisse. Doch gerade für medizinische Anwendungen beim Menschen müssen sie gelüftet werden.

Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena, dem Universitätsklinikum Jena und dem Institut für Photonische Technologien haben sich zusammen mit verschiedenen Unternehmen diese Aufgabe zum Ziel gesetzt. „NanoMed - Toxikologische Charakterisierung von Nanomaterialien für die diagnostische Bildgebung in der Medizin“ heißt ein neues Forschungsprojekt, das das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit fast zwei Millionen Euro Gesamtvolumen finanziert.

„Nanopartikel werden heute bereits in vielen Bereichen eingesetzt, etwa als Werkstoff in der Informationstechnik oder als Farben und Beschichtungen in der chemischen Industrie“, sagt Projektleiterin Prof. Dr. Dagmar Fischer vom Institut für Pharmazie der Universität Jena. „Die größte Herausforderung stellt aber die unmittelbare Anwendung auf den Menschen in der Medizin dar.“ Dort kommen sie schon zum Einsatz, aber die Entwicklung von Präparaten mit Nanopartikeln ist sehr aufwändig, denn die Mediziner brauchen genaueste Kenntnisse über mögliche toxische Wirkungen des Nanomaterials auf den menschlichen Körper. Es gibt zwar Untersuchungen zur Wirkung von bestimmten Teilchen in einzelnen Medikamenten, systematische Studien über die Beschaffenheit dieser Kleinstpartikel und ihrer Wirkung auf den menschlichen Organismus liegen allerdings kaum vor.

Die Jenaer Wissenschaftler nehmen nun in den nächsten drei Jahren gezielt Nanopartikel in unterschiedlicher Form, Größe und Oberflächenbeschaffenheit genauer unter die Lupe. „Wir wollen vor allem wissen, wie sich verschiedene Arten von Partikeln an Barrieren im Körper verhalten und ob sie diese überwinden können oder nicht“, erklärt Dagmar Fischer. „Die Erkenntnisse können bei der Herstellung neuer Medikamente sehr nützlich sein, da wir dann genau wissen, wie die Teilchen aussehen müssen, um optimal verträglich zu sein und körpereigene Sperren zu überwinden bzw. wie man das verhindern kann“, sagt die Professorin für Pharmazeutische Technologie.

Das NanoMed-Projekt widmet sich dabei in erster Linie der Diagnostik und damit verbundenen Kontrastmitteln. Während Nanopartikel beispielsweise in der Magnetresonanztomografie bereits verwendet werden, ist das für die Computertomografie noch nicht ausreichend erforscht. Die Jenaer Wissenschaftler wollen hierfür das ideale Teilchen finden. Partikel mit bildgebenden Eigenschaften haben metallische Kerne, etwa aus Gold, Eisenoxid oder Silber. Sie werden von verschiedenen am Projekt beteiligten Instituten und Unternehmen hergestellt und mit unterschiedlichen Oberflächen versehen. Sämtliche Parameter, die für eine kontrollierte, reproduzierbare Herstellung notwendig sind, werden vermessen und registriert. Ihr Aussehen muss dabei sowohl im Reagenzglas als auch in der Blutbahn beobachtet werden, um eventuelle Veränderungen zu registrieren, die sich durch die Wechselwirkungen mit Blutbestandteilen ergeben können.

In einer weiteren Phase untersuchen die Jenaer Forscher das Verhalten der Nanopartikel an Barrieren im Körper. „Wir konzentrieren uns auf die Blut-Hirn-Schranke und die Blut-Plazenta-Schranke“, erklärt die Projektleiterin. Ziel von „NanoMed“ ist es, für jede dieser Anwendungen einen Partikelbauplan zu entwerfen und in einer Datenbank zugänglich zu machen. Dadurch wird es einerseits leichter, das richtige Nanomaterial für ein bestimmtes Präparat zu bestimmen. Andererseits vereinfacht und beschleunigt es auch dessen Herstellung, Entwicklung und Zulassung. Die Ergebnisse können zusätzlich in anderen Bereichen wie der Krebsforschung oder der Umweltanalytik angewendet werden.