Trägerteilchen zum Medikamententransport im Körper entdeckt

Schweizer Forschende haben Partikel entdeckt, die Medikamente genau dorthin bringen können, wo sie wirken sollen. Die spezielle Form der Teilchen macht sie nicht nur leistungsfähig, sondern auch hübsch anzusehen.

Wissenschaftler:innen forschen schon länger daran, Medikamente genau dorthinzubringen, wo sie im Körper wirken sollen. Ein Schweizer Forschungsteam unter Leitung der ETH Zürich hat nun Partikel gefunden, die genau das können. Die entdeckten Trägerteilchen, die winzigen Papierblumen oder Sandrosen ähneln, sehen nicht nur hübsch aus, sondern sind aufgrund ihrer speziellen Form sehr leistungsfähig: Zum einen haben die Blütenpartikel im Verhältnis zu ihrer Grösse eine riesige Oberfläche. Die Zwischenräume zwischen den vielen dicht gepackten Blütenblättern sind nur wenige Nanometer breit und wirken wie Poren. Dadurch können sie sehr grosse Wirkstoffmengen aufnehmen. Zum anderen streuen die Blütenblätter Schallwellen oder sie lassen sich mit Molekülen beschichten, die Licht absorbieren. Mit Ultraschall oder der sogenannten optoakustischen Bildgebung sind sie deshalb sehr gut sichtbar.

«Bisher haben Forschende für den Transport durch die Blutbahn mit Ultraschall oder anderen akustischen Methoden vor allem winzige Gasbläschen untersucht», sagt Paul Wrede, Mitautor der Studie und Doktorand in der Forschungsgruppe von Professor Daniel Razansky von der ETH Zürich und Universität Zürich. «Wir zeigen nun, dass man auch feste Mikropartikel akustisch steuern kann.» Der Vorteil der Blumenpartikel gegenüber den Bläschen: Man kann sie mit einer grösseren Menge an Wirkstoffmolekülen beladen. In Experimenten in der Petrischale zeigten die Forschenden, dass sich die Blütenpartikel mit einem Krebsmedikament beladen lassen. Ausserdem injizierten sie die Partikel in die Blutbahn von Mäusen. Mit fokussiertem Ultraschall hielten sie die Teilchen an einer vorher festgelegten Stelle im Blutkreislauf fest. Dies funktionierte, obschon das Blut weiter zirkulierte und an den Partikeln vorbeifloss. «Wir injizieren die Partikel also nicht einfach und hoffen auf das Beste, sondern wir können sie kontrollieren», sagt Wrede. Mit dieser Technik wollen die Forscher eines Tages Medikamente zu Tumoren transportieren oder zu Thromben, welche Blutgefässe verstopfen.

Je nach Anwendung und je nach Bildgebungsverfahren, mit dem die Forschenden die Position der Partikel kontrollieren möchten, stellen sie sie aus verschiedenen Materialien her und beschichten sie unterschiedlich. «Das grundlegende Funktionsprinzip beruht auf ihrer Form, nicht auf dem Material, aus dem sie bestehen», sagt Wrede. In ihrer Studie untersuchten die Forschenden eingehend Blütenpartikel aus Zinkoxid. Zudem testeten sie Partikel aus dem Kunststoff Polyimid und aus einem Verbundmaterial, das aus Nickel und organischen Verbindungen zusammengesetzt ist.

Nun möchten die Forschenden den Ansatz weiterentwickeln. Zunächst planen sie weitere Untersuchungen in Tieren, bevor die Technik allenfalls auch Menschen mit Kreislauferkrankungen oder Krebs zugutekommen kann. (red)

SERVICE: Publikation

Quelle: ETH Zürich