Ein besonders großes Potenzial als Nanofähren zeigen Teilchen aus kolloidalem, mesoporösem Siliziumdioxid, die von der Zelle häufig aber abgefangen und abgebaut oder ausgeschieden werden. Ein Team um Professor Christoph Bräuchle und Professor Thomas Bein vom Department für Chemie sowie vom „Center for NanoScience“ (CeNS) der LMU hat nun ein Verfahren entwickelt, das die Erfolgsquote dieser Nanopartikel deutlich erhöhen könnte.

„Es geht dabei um zwei Freisetzungsprozesse: Durch die Bestrahlung mit Laserlicht konnten wir verhindern, dass die Partikel von der Zelle in Membranbläschen gefangen bleiben und abgebaut oder ausgeschieden werden, denn durch das Laserlicht werden die Bläschen gesprengt“, erklärt Bräuchle. „Im zweiten Schritt wird dann die therapeutische Fracht freigegeben, weil das Milieu im Zellinneren an die Nanofähren herankommt und die Verbindung zwischen Wirkstoff und Nanofähre kappt. Als Nächstes wollen wir nun erreichen, dass die Nanofähren zusätzlich gezielt nur an erkrankte Zellen binden.“

Nanopartikel sind so klein, dass viele Barrieren im Körper für sie kein Hindernis darstellen. „Das Problem ist dabei, dass die Nanopartikel normalerweise über die sogenannte Endozytose in die Zellen gelangen“, sagt Bräuchle. „Dabei gelangen sie zwar ins Zellinnere, sind aber in einem Membranbläschen eingeschlossen. Oft werden sie dann abgebaut oder ausgeschieden, ohne ihren Wirkstoff freigesetzt zu haben.“ Im Versuch konnten die Forscher die Teilchen erfolgreich aus dem Gefängnis der Membranbläschen befreien – mit einer Sprengung. „Die Nanofähren haben wir im Versuch mit einem sogenannten Tetra-Phenylporphyrin-Derivat bestückt“, berichtet Doktorand Axel Schlossbauer, der die Partikel für die Experimente synthetisierte.

„Als wir dann die Zellen mit Laserlicht bestrahlten, entstand aus der Verbindung ein aggressiver Singulett-Sauerstoff, der die Endosomenmembran aufbrach“, ergänzt Doktorandin Anna Sauer.“ Wie gewünscht, wurde der Wirkstoff dann im Zellinneren freigesetzt: Die Substanz war an die Poren der Nanofähre über eine Disulfid-Brücke gebunden, die im reduktiven Milieu der Zelle gespalten wurde. Bisher scheiterte dieser Vorgang an der Hülle der Endosomen.


COMPAMED.de; Quelle: Ludwig-Maximilians-Universität München