Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tödliches Nanopaket für Krebszellen

04.05.2017

Hybrides Nanomaterial zerstört hypoxische Krebszellen durch gezielte Freisetzung von reaktiven Radikalen

Krebstherapien mit reaktiven Sauerstoffspezies sind in den Regionen von Tumoren mit geringer Sauerstoffkonzentration häufig unwirksam. Amerikanische Wissenschaftler haben jetzt ein hybrides Nanomaterial entwickelt, das durch Hitzeaktivierung in Tumorzellen eine Vorstufe für freie Radikale freisetzt.


Gezielte Radikalfreisetzung zerstört hypoxische Krebszellen.

(c) Wiley-VCH

Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, zerstören die freien Radikale die Zellkomponenten auch unter Sauerstoffmangel und induzieren dadurch den Zelltod (Apoptose). Die Freisetzung der Substanz am Zielort und ihre Wirkung können präzise gesteuert werden.

Viele etablierte Behandlungsmethoden von Krebs basieren auf der Erzeugung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), die bei den Tumorzellen den Zelltod einleitet. Allerdings muss dafür Sauerstoff vorhanden sein, und hypoxische (Sauerstoffmangel-) Regionen im Tumorgewebe überleben häufig ROS-Behandlungen.

Younan Xia am Georgia Institute of Technology und der Emory University in Atlanta (USA) und sein Team haben daher eine Strategie entwickelt, um eine Substanz, die nach gezielter Aktivierung in Radikale zerfällt, in Zellen einzuschleusen, wo sie diese nach einem ROS-ähnlichen Mechanismus auch unter hypoxischen Bedingungen zerstören kann.

Wie die Autoren erläutern, wurden sie auf der Suche nach einer Verbindung, die genügend Radikale produziert, im Bereich der Polymerchemie fündig. Dort ist die Azo-Verbindung AIPH ein bekannter Polymerisationsstarter, der Alkylradikale freisetzt. In medizinischen Anwendungen führte AIPH zu DNA-Schädigungen und zu Lipid- und Protein-Peroxidationen, auch wenn kaum freier Sauerstoff zur Verfügung stand.

Zunächst muss dafür aber das empfindliche AIPH in die Zellen im Gewebe hineingebracht werden. Die Wissenschaftler verwendeten daher Nanokäfige, deren Hohlräume sie mit Laurinsäure füllten. Dieses so genannte „Phase-Change-Material“ (PCM) kann als Trägermaterial für AIPH dienen. Befindet sich der Nanokäfig im Zielgewebe, heizt eine Bestrahlung mit einem Nahinfrarot-Laser diese Nanokäfige auf, sodass das PCM schmilzt und seine AIPH-Fracht freisetzt. Das AIPH zerfällt sofort in freie, hochreaktive Radikale.

Dass dieses Konzept funktioniert, bewies das Team mit einer Reihe von Experimenten an unterschiedlichen Zellsorten. An roten Blutkörperchen wurde erhebliche Hämolyse beobachtet. Lungen-Krebszellen nahmen die Nanoteilchen auf und erlitten durch die Freisetzung des Radikalstarters schweren Schaden. Aktinfilamente zogen sich zusammen und aggregierten. Und die Lungen-Krebszellen wurden, unabhängig von der Sauerstoffkonzentration, erheblich in ihrem Wachstum eingeschränkt.

Obwohl die Autoren zugeben, dass „die Wirksamkeit durch Optimierung der Komponenten und der Bedingungen noch verbessert werden muss“, zeigten sie deutlich, wie ihr Hybridsystem Zellen unabhängig vom Sauerstoffgehalt effektiv abtötete. Diese Strategie könnte für die Nanomedizin, die Krebs-Theranostik und alle Anwendungen interessant sein, bei denen es auf die gezielte Freisetzung einer Substanz mit überragender räumlicher und zeitlicher Auflösung ankommt.

Angewandte Chemie: Presseinfo 16/2017

Autor: Younan Xia, Georgia Institute of Technology (USA), http://www.nanocages.com/

Link zum Originalbeitrag: https://doi.org/10.1002/ange.201702898

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Karin J. Schmitz | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen
17.08.2018 | Leibniz Universität Hannover

nachricht Forschende entschlüsseln das Alter feiner Baumwurzeln
17.08.2018 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

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: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

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

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

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