Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuartige Mikrokapseln entwickelt

27.08.2013
Materialwissenschaftlern aus Bremen und Stanford gelingt der Durchbruch bei der Miniaturisierung von Medikamentträgern.

Mehr als 1.000-mal kleiner als ein Sandkorn und über 20-mal dünner als ein menschliches Haar: So „klein“ sind die neuartigen Mikrokapseln mit dem interessanten Namen Colloidosome. Sie haben ein großes Potenzial, vorrangig medizinisch mit einer hoch exakten Dosierung für bestimmte Zellen verwendet zu werden.


Hochauflösende Elektronenmikroskop-Aufnahme einer Mikrokapsel.
"Uni Bremen / Advanced Ceramics"

Materialwissenschaftlern der Universitäten in Bremen und Stanford (USA) ist es jetzt gelungen, eine neue Generation von Mikrokapseln mit einem Durchmesser von 300 Nanometern zu entwickeln. Sie sind damit zehnmal kleiner als die bisher bekannten Colloidosome, die erstmals 2002 von Wissenschaftlern in Harvard hergestellt wurden. Damit eröffnen sich neue Wege im Kampf gegen Erkrankungen wie beispielsweise Krebs.

Die Mikrokapseln gleichen einem winzigen, mit Wasser gefüllten Ball, der lediglich aus einer Hülle von einzelnen Nanopartikeln besteht. Diese besondere Hülle ist es auch, die den Kapseln ihre neuartigen Eigenschaften verleihen. Durch kleine Löcher in der Hülle der Kapseln (Durchmesser 1-5 nm), die zwischen den Nanopartikeln der Hülle entstehen, können Moleküle wie z.B. Medikamente aus dem Inneren der Kapseln dosiert freigesetzt werden. Hieraus ergibt sich auch das Einsatzgebiet der Colloidosome, das vor allem in der Medizin liegt.

Tobias Bollhorst, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Keramische Werkstoffe und Bauteile (Advanced Ceramics) im Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen, der sich im Rahmen seiner Promotion mit den potenziell vielseitig verwendbaren Kapseln beschäftigt, beschreibt ein mögliches Einsatzgebiet wie folgt: „Langfristiges Ziel ist es, ein Mittel zur Krebsbekämpfung in das Innere der Mikrokapseln einzulagern und die Medikamente dann im hohen Maße zur Tumorbekämpfung gezielt an bestimmten Stellen im menschlichen Körper freizusetzen. Die Effizienz von Krebstherapien könnte so enorm gesteigert werden.“ Bisherige Colloidosome waren jedoch zu groß, um effektiv im Körper eingesetzt werden zu können. Die Miniaturisierung der Kapseln ist somit ein entscheidender Durchbruch hin zur Anwendung als Wirkstoffträger.

Das Geheimnis der neuen Mikrokapseln: Lipide

Ein kürzlich in der international renommierten Fachzeitschrift „Chemistry of Materials“ veröffentlichter Artikel beschreibt detailliert sowohl das Herstellungsverfahren als auch die Eigenschaften der Mikrokapseln. Das Geheimnis des Erfolges, das die neuartigen Kapseln von ähnlichen Studien abgrenzt, liegt in der Verwendung von sogenannten Lipiden, also Fettsäuren, die die Kapseln stabilisieren. Fettsäuren befinden sich u. a. in Butter und sind für den menschlichen Organismus hervorragend verträglich. Diese Fettsäuren lagern sich bei der Herstellung der Kapseln zwischen den einzelnen Nanopartikeln an und führen so zu einem starken Zusammenhalt der Colloidosome.

Den Grundstein zur Herstellung der neuartigen Mikrokapseln legte der heute in Bremen tätige Gruppenleiter und Mitbetreuer der Promotion Michael Maas bereits vor zwei Jahren. Damals forschte Michael Maas in den Laboren von Co-Autor Gerald Fuller an der Stanford Universität an extrem dünnen Schichten aus den Nanopartikeln und den Fettsäuren, die jetzt in Bremen erfolgreich zur Herstellung der Kapseln eingesetzt werden. „Es ist großartig, Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung nutzen zu können, um die Entwicklung von innovativen Wirkstoffträgern voranzubringen. Theoretisch können die unterschiedlichsten Arten von Nanopartikeln für die Herstellung von Colloidosomen eingesetzt werden. Dadurch haben wir ein Baukastensystem, welches fast beliebig angepasst und erweitert werden kann.“

Professor Kurosch Rezwan, Leiter des Fachgebiets an der Uni Bremen, hebt hervor: „Der Durchbruch ist fundamental und wir stehen noch ganz am Anfang. Aber es ist schon jetzt klar, dass diese neuartigen Mikrokapseln für viele Anwendungsfelder tolle Eigenschaften mitbringen. Es ist nun unser Ziel das bestehende System in den nächsten Jahren weiter stark zu optimieren und die Mikrokapseln langfristig vom Labormaßstab hin zum Einsatz in der industriellen Anwendung zu führen.“ Zudem betont Rezwan, dass ohne die enge Zusammenarbeit mit der von Professor Andreas Rosenauer geleiteten Arbeitsgruppe Elektronenmikroskopie und seinem wissenschaftlichen Mitarbeiter Tim Grieb die für die Publikation notwendigen, hochauflösenden elektronenmikroskopischen Aufnahmen nicht hätten erzielt werden können.

Vollständiger Titel des Fachartikels: Tobias Bollhorst, Tim Grieb, Andreas Rosenauer, Gerald Fuller, Michael Maas, Kurosch Rezwan: Synthesis Route for the Self-Assembly of Submicrometer-Sized Colloidosomes with Tailorable Nanopores, Chemistry of Materials, 2013, in print

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm401610a

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Produktionstechnik
Keramische Werkstoffe und Bauteile / Advanced Ceramics
M.Sc. Tobias Bollhorst
Tel.: +49 421 218 64961
E-Mail: bollhorst@uni-bremen.de
Dr. rer. nat. Michael Maas
Tel.: +49 421 218 64939
E-Mail: michael.maas@uni-bremen.de
Prof. Dr.-Ing. Kurosch Rezwan
Tel.: +49 421 218 64930
E-Mail: krezwan@uni-bremen.de

Eberhard Scholz | idw
Weitere Informationen:
http://www.ceramics.uni-bremen.de
http://www.uni-bremen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

Schwerstverletzungen verstehen und heilen

20.02.2017 | Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovative Antikörper für die Tumortherapie

20.02.2017 | Medizin Gesundheit

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit 21,9 % Wirkungsgrad – Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE

20.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen

20.02.2017 | Biowissenschaften Chemie