Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanozwerge als Tumorkiller

01.10.2013
Chemotherapie ist oft das Mittel der Wahl im Kampf gegen Krebs, doch die Neben-wirkungen sind massiv. Eine neue Methode könnte sie künftig minimieren: In Nanopartikeln verkapselt sollen Wirkstoffe Tumorzellen gezielt abtöten. Der Patient wird geschont.

Haarausfall, Übelkeit, Erbrechen, Müdigkeit, Appetitlosigkeit, Verlust von Wimpern und Augenbrauen, Infektanfälligkeit – die Liste der möglichen Nebenwirkungen bei einer Chemotherapie ist lang. Viele Krebspatienten leiden unter den starken Begleiterscheinungen der Behandlung.


Gebärmutterhalskarzinomzellen lassen sich mit verkapseltem Krebs-Wirkstoff effektiv und zielgenau abtöten (links). Hier wird der Wirkstoff Doxorubicin vorbereitet – ein in der Chemotherapie häufig verwendetes Medikament (rechts).

© Fraunhofer IAP

Um das Wachstum des Tumors zu stoppen und auch resistente Zellen zu zerstören, werden hochdosierte Zytostatika unter die Haut gespritzt oder intravenös verabreicht. Der Wirkstoff ist umso effektiver, je häufiger sich Zellen teilen. Dies trifft vor allem bei bösartigen Tumoren zu. Aber auch gesunde Schleimhaut- und Haarzellen teilen sich schnell. Sie werden daher ebenfalls angegriffen. Wissenschaftler suchen seit langem mit Hochdruck nach einer Therapie, die Tumorzellen gezielt abtötet und gesundes Gewebe nicht schädigt.

Mit einer neuen Methode wollen Forscher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam den Teufelskreis durchbrechen: Sie verwenden Nanopartikel als Transportvehikel für den Krebs-Wirkstoff. Da die Partikel aufgrund ihres Aufbaus Zellen ähneln, eignen sie sich, um Arzneistoffe gezielt zum Tumor zu schleusen, dort anzudocken und bösartige Zellen effizient zu eliminieren.

Bei den winzigen, 200 bis 250 Nanometer großen Wirkstoffträgern setzen die Forscher auf hydrophobe, nicht wasserlösliche Lipidcarrier. Sie sind biologisch abbaubar, nach der Anwendung zersetzen sie sich im Körper. Polymere stabilisieren die Nanohülle, die mit Erkennungsmolekülen bestückt ist, die besonders gut mit Tumorzellen wechselwirken. Die Hülle der Nanoteilchen – Experten nennen sie Vesikel – ist chemisch ähnlich der einer Zelle aufgebaut. Die Wissenschaftler beladen diese Carrier mit Doxorubicin, einem in der Chemotherapie häufig verwendeten Krebsmedikament. Das Tensid Sodium Tetradecyl Sulfat (STS) sorgt dafür, dass der Wirkstoff besser aufgenommen wird.

Die Wirksamkeit ihrer Methode konnten die Forscher bereits in Labortests nachweisen. »Bei den in-vitro-Tests haben wir Gebärmutterhals-Tumorzellen (HeLa) und Dickdarmkrebszellen (HCT116) verwendet, da diese sehr unterschiedlich auf Doxorubicin reagieren. Im Gegensatz zu HeLa-Zellen sind HCT116-Zellen empfindlich gegenüber dem Wirkstoff. Die Untersuchungen haben wir – wie in Kliniken – mit pharmakologisch relevanten Dosierungen durchgeführt. Das Doxorubicin wurde der Zellkultur unverkapselt und in Nanocarriern verkapselt hinzugefügt«, erläutert Dr. Joachim Storsberg. Er hat die neue Therapie gemeinsam mit Dr. Christian Schmidt und Nurdan Dogangüzel vom IAP sowie in enger Zusammenarbeit mit Kollegen aus der Pharmazie, Prof. Dr. Mont Kumpugdee-Vollrath und Dr. J. P. Krause von der Beuth University of Applied Sciences in Berlin, entwickelt.

Chemotherapie verträglicher machen

Das Ergebnis der Labortests: Nach drei Tagen überlebten 43,3 Prozent der HeLa-Zellen unter der Zugabe von 1 Micromolar (µM) unverkapseltem Doxorubicin. Wird der Wirkstoff in Vesikeln verkapselt hinzugefügt, überleben hingegen nur 8,3 Prozent der bösartigen HeLa-Zellen. »Der Arzneistoff in der Nanohülle wirkt fünfmal effektiver«, sagt Storsberg. Dies lässt sich auch bei den Tests mit den Dickdarmkrebszellen beobachten: Hier überleben nach zwei Tagen 46,5 Prozent der HCT116-Zellen bei der Gabe von 0,1 µM Doxorubicin, während nur 13,3 Prozent der bösartigen Tumorzellen bei der Zugabe des verkapselten Wirkstoffs nicht eliminiert werden. Bei keinem der Tests wurden die gesunden Zellen angegriffen. »Mit Nanopartikeln als Trägerzellen ist eine wirkungsvollere und zugleich geringere Dosierung möglich. Dadurch und durch die zielgenaue Zufuhr des Wirkstoffs werden gesunde Zellen geschont und Nebenwirkungen minimiert«, ist Storsberg überzeugt. Ein weiteres Testergebnis: Das Verkapselungsmaterial ist nur in Kombination mit dem Wirkstoff wirksam. Unbeladen greift es die empfindlichen HCT116-Zellen nicht an. Mit ihrer Methode können Storsberg und sein Team sowohl untersuchen, wie effektiv ein verkapselter Arzneistoff wirkt, als auch wie »giftig« das eigentliche Nanomaterial ist. »Das gibt es bis dato so noch nicht«, betont der Chemiker.

Ihre Ergebnisse stellen die Forscher vom 28. bis 30. Oktober auf der Konferenz Nanotech Dubai 2013 vor. Jedoch erst wenn in-vivo-Experimente ebenfalls erfolgreich verlaufen sollten, können klinische Testreihen mit Krebspatienten vorbereitet werden.

Britta Widmann | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/Oktober/nanozwerge-als-tumorkiller-1.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics