Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Apothekerschrank unter der Haut

19.02.2016

Neues Verfahren macht Speichern und kontrolliertes Freisetzen von pharmazeutischen Stoffen im Körper möglich

Medikamente in genauer Dosierung lokal begrenzt im Körper anwenden – das ist nun dank einer Erfindung von Freiburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern möglich. Eine Nachwuchsforschungsgruppe des Exzellenzclusters BrainLinks-BrainTools der Albert-Ludwigs-Universität um Dr. Maria Asplund und ihren Doktoranden Christian Böhler liefert die Grundlage für ein neues molekulares Speicherverfahren, das in absehbarer Zeit klinisch einsetzbar sein könnte.


In der grün markierten Speicherschicht können Medikamente eingelagert werden, die blau markierte Oberflächenschicht wird zu ihrer kontrollierten Freisetzung benötigt.

Quelle: Christian Böhler/Universität Freiburg

Den Mikrosystemtechnikern, Elektrotechnikern und Materialwissenschaftlern ist es gelungen, eine Verbindung aus organischen und anorganischen Stoffen zu erzeugen, die sich für eine kompakte Lagerung von pharmakologisch wirksamen Substanzen besonders gut eignet. Die Studie in Zusammenarbeit mit dem Team von der Professur für Nanotechnologie um Prof. Dr. Margit Zacharias vom Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg ist in dem Journal „Scientific Reports“ erschienen.

Ausgangspunkt für die Herstellung des Speichers war die Umwandlung eines Kunststoffs von einem flüssigen in einen festen Zustand. Zum ersten Mal konnten Forscherinnen und Forscher für einen solchen Prozess die so genannte Atomlagenabscheidung nutzen. Dabei werden auf einen Kunststoff Gase aufgetragen, die in seine Molekularstruktur eindringen und ihn von innen heraus festigen.

Als Grundstoff hat das Team das Polymer Polyethylenglycol verwendet. Es reagiert in dem Abscheidungsverfahren mit Zinkoxid zu einem organisch-anorganischen Hybridmaterial, dessen molekularer Aufbau für das Speichern von Medikamenten oder medikamentenähnlichen Stoffen geeignet ist. Zusätzlich ist die Wasserlöslichkeit dieses Materials für die Nutzung als Medikamenten-Träger von Vorteil, da es die darin aufbewahrten Stoffe leicht wieder freisetzt.

Um die Ausschüttung genau dosieren zu können, beispielsweise um sie in die Blutbahn zu befördern, ist das Polymer PEDOT nötig – ein Schwerpunkt in Asplunds Gruppe: „Vereinfacht betrachtet, funktioniert das Polymer wie ein Netz mit Löchern, die sich beim Anlegen von negativer Spannung öffnen und bei positiver Spannung schließen.

So können die gespeicherten Moleküle kontrolliert nach außen strömen“, erläutert Böhler. Es genügt, das Polymer zweifach als dünnen Film auf die Oberfläche des Hybridmaterials aufzubringen, um sicherzustellen, dass der Speicher ausreichend stabil ist und die Abgabe der eingelagerten Stoffe präzise kontrollieren kann.

Das Team vom IMTEK hat eine neue Technologie entwickelt, um den Speicher zu verbessern: Bisher waren ähnliche Speicher vergleichsweise weniger kompakt, hatten ein kleineres Lagervolumen, konnten keine unterschiedlich geladenen Moleküle aufbewahren und riefen zum Teil unerwünschte chemische Reaktionen hervor.

Die Forscher am IMTEK haben in Versuchen mit dem Stoff Fluoreszin gezeigt, dass der mehrschichtige Container ideale Eigenschaften für eine präzise Dosierung einer großen Bandbreite verwandter Moleküle besitzt, die über einen bestimmten Zeitraum an einem bestimmten Punkt ausgeschüttet werden sollen. In weiteren Experimenten möchte die Gruppe belegen, dass mehrere unterschiedliche Moleküle gleichzeitig oder in nebeneinanderliegenden Kammern speicherbar sind.

Nützlich wäre die Technologie vor allem für so genannte Lab-on-a-Chip-Verfahren, bei denen es um den Austausch und die Analyse von Substanzen auf kleinstem Raum geht. Sie könnte auch in der Krebstherapie verwendet werden, etwa um von einem Reservoir unter der Haut Medikamente direkt auf einen Tumor auszuschütten. Am IMTEK haben Forscher mit Tests an Zellkulturen bereits nachgewiesen, dass der menschliche Körper ein Implantat dieser Art komplikationsfrei aufnehmen kann.

Originalveröffentlichung:
C. Böhler, F. Güder, U. M. Kücükbayrak, M. Zacharias & M. Asplund (2016): A Simple Approach for Molecular Controlled Release based on Atomic Layer Deposition Hybridized Organic-Inorganic Layers, In: Scientific Reports 6, pp. 1-11.
http://www.nature.com/articles/srep19574

Kontakt:
Christian Böhler
Nachwuchsforschungsgruppe BioEPIC
Professur für Biomedizinische Mikrotechnik
Institut für Mikrosystemtechnik – IMTEK
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-67375
E-Mail: christian.boehler@imtek.de

Levin Sottru
Science Communicator
Exzellenzcluster BrainLinks-BrainTools
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-67721
E-Mail: sottru@blbt.uni-freiburg.de

Weitere Informationen:

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2016/pm.2016-02-19.22

Rudolf-Werner Dreier | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur
17.08.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

nachricht Magenkrebs: Auch Bakterien können Auslöser sein
17.08.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten