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Winzige Siliziumdioxidpartikel: Kraftvolle Wirkstoffe, dank derer Knochenerkrankungen bald der Vergangenheit angehören könnten

EU-finanzierte Forschende erstellten erfolgreich Nanopartikel aus Siliziumdioxid, welche die Behandlung von komplexen Knochenerkrankungen revolutionieren könnten. Diese winzigen Partikel können verschiedene Substanzen in ihren Poren einschließen: Mit Biomolekülen kann so Osteoporose angegriffen, mit Antibiotika können Knocheninfektionen bekämpft und mit lebensrettenden Zellgiften kann gegen Knochenkrebs vorgegangen werden.

Grundlagenforschung
Gesundheit

Nanopartikel sind der Hauptpfeiler der Nanomedizin – sie werden nun ständig weiter erforscht, um in der gezielten Wirkstoffverabreichung oder zur Reparatur von beschädigtem Gewebe wie Knochen oder Muskeln eingesetzt zu werden. Von ihrem Potenzial inspiriert, riefen Forschende das Projekt VERDI, das vom Forschungsrat der EU (ERC) finanziert wird, ins Leben. Im Mittelpunkt der Projektvision stand die Erstellung einer Bibliothek von aktiven Inhaltsstoffen und Zielmechanismen, mit denen eine Erkrankung behandelt wird. Diese Bibliothek sollte als idealer Ausgangspunkt für die Entwicklung von Nanopartikeln dienen, die dann an die Pathologie des Knochens angepasst werden. Über diese multifunktionelle Nanoplattform können Forschende die kraftvollen „Geheimagenten“ – mesoporöse Nanopartikel aus Siliziumdioxid – mit ausgeklügelten Waffen ausrüsten, damit sie verschiedene, aber oftmals miteinander in Zusammenhang stehende Knochenerkrankungen bekämpfen. Beispiele sind krebsartige Tumoren, die innerhalb des Knochengewebes wachsen und wie gesunde Zellen aussehen, Osteoporose, die den Knochenaufbau schwächt, sowie Bakterien, die gesunde Knochen infizieren und gegen die körpereigene Abwehr resistent sind. Die vielseitigen Superagenten können all diese Bedrohungen wirksam erkennen. Damit sie die Wirkstoffe nicht vor Erreichen ihres Bestimmungsorts freigeben, tragen sie „Spezialkleidung“, und zwar Polymerbeschichtungen, mit deren Hilfe sie erkennen können, wo sie ihre Fracht abladen sollen. Antikrebs-Agenten können beispielsweise die Berührung mit bösartigen Krebszellrezeptoren spüren. Mithilfe von klinischen Fachkräften, die Ultraschall, ultraviolettes Licht oder magnetische Signale verwenden, wissen sie, wann sie das Zellgift in die Tumorzellen abgeben sollen. Bei der Behandlung von Osteoporose können die Nanopartikel Moleküle transportieren, die fähig sind, bestimme Gene stillzulegen, die mit der Erkrankung in Verbindung stehen, um den Knochenverlust einzuschränken und die Knochenbildung zu fördern. Schließlich können die winzigen Agenten im Kampf gegen Erkrankungen auch Antibiotika freigeben und Bakterien töten. Das Projekt läuft bis 2021. Mehr als drei Jahre nach Projektbeginn hat das Projektteam schon zwei Patente für seine Technologie angemeldet. Es bereitet sich auch darauf vor, in den kommenden Jahren klinische Studien an der Nanoplattform durchzuführen. Die Anwendung einer einzigen Technologie für die Behandlung drei verschiedener Knochenerkrankungen – Knochenkrebs, Knocheninfektionen und Osteoporose – begünstigt den Prozess zur industriellen Hochskalierung. Schließlich könnte die Lösung den Übergang der auf Nanotechnologie gestützten Behandlungen (Nanomedizin) von der Forschung in die Gesundheitsversorgung unterstützen.

Schlüsselbegriffe

VERDI, Nanopartikel, Knochenerkrankungen, Nanoplattform