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Advanced hybrid theranostic nanoplatforms for an active drug delivery in the cancer treatment

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Herausragende Nanotechnologie gegen Krebs

Der Einsatz von Nanotechnologie zur Wirkstoffverabreichung ist ein leistungsstarker und vielversprechender medizinischer Ansatz. EU-Forschende arbeiten gemeinsam daran, mit diesem Ansatz die Krebsbehandlung auf ein neues Niveau anzuheben.

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Die einzigartigen Eigenschaften nanostrukturierter Materialien machen sie zu wertvollen Verbündeten im Kampf gegen Krebs. Durch sie können Wirkstoffe höchst effizient verabreicht werden. Zudem ermöglichen sie molekulare Sensorik in der Diagnose, Multiplex-Bildgebung und die Konstruktion patientennaher therapeutischer Vorrichtungen. Das EU-finanzierte Projekt NANO4TARMED richtete einen interdisziplinären Wissenschaftscluster ein, um das grundlegende Problem bei der Verabreichung von Krebsmedikamenten mittels Nanotechnologie anzugehen. Das Gemeinschaftsunternehmen entwickelte Nanoplattformen, die neben einem neuen Wirkstoff auf Platinbasis auch optische oder plasmonische Etiketten enthalten. Diese können für die Beobachtung der Nanoplattformen in vivo sowie für diagnostische Zwecke und die Überwachung des Krankheitsfortschritts und der Behandlung dienen.

Neue Richtungen für das Potenzial von Nanoplattformen in der Krebsbehandlung

NANO4TARMED entsprang der Zusammenarbeit zwischen dem regionalen Zentrum für fortschrittliche Technologien und Materialien der Palacký-Universität Olmütz in der Tschechischen Republik, dem Labor der Universität Maynooth in Irland und dem Institut für Wissenschaft und Technologien im Bereich Keramik, das dem Nationalen Forschungsrat von Italien angegliedert ist. „Wir konnten erfolgreich ein funktionierendes wissenschaftliches Gemeinschaftsunternehmen einrichten, über das Studierende, Wissen und bewährte Verfahren ausgetauscht werden“, erklärt der Projektkoordinator, Václav Ranc. Die am Projekt beteiligten Nachwuchsforschenden wurden über eine transparente Prüfung der Erfahrung, des Lebenslaufs, des Motivationsschreibens und der Kompetenzen auf der Grundlage von Auswahlkriterien eingeladen, die vom Lenkungsrat erarbeitet und beschlossen wurden. „Das Hauptziel war die Einrichtung des Gemeinschaftsunternehmens, über das Nachwuchsforschende und Forschungs- und Verwaltungspersonal Schulungen erhalten können, die sich um das Schreiben wissenschaftlicher Arbeiten und Projektvorschläge drehen, aber insbesondere auch um Technologietransfer und darum, wie man mit Zelllinien arbeitet und platinbasierte Wirkstoffe synthetisiert“, erklärt Ranc. „Doch das Gemeinschaftsunternehmen konnte auch bemerkenswerte Ergebnisse durch die wissenschaftliche Arbeit im Bereich der Wirkstoffverabreichung zur Behandlung von Osteosarkomen vorweisen. Das war der eigentliche Hauptgrund für dessen Einrichtung.“ Osteosarkome sind die häufigste Art bösartiger Tumore bei Kindern und jungen Erwachsenen in der EU. Das Ziel war es, ein System zur gezielten Wirkstoffverabreichung zu schaffen, um so die Erfolgsrate der Behandlung zu steigern und die Nebenwirkungen abzuschwächen. Die neue Nanoplattform basiert auf dem Einsatz von Graphenoxid-Nanopartikeln, mit denen platinbasierte Krebswirkstoffe verabreicht werden können. Auch diese Wirkstoffe wurden im Rahmen von NANO4TARMED entwickelt. Die Leistung des Systems wurde erfolgreich in 2D- und 3D-Krebszellmodellen nachgewiesen. Dabei wurde das 2D-Nanomaterial mit biokompatiblen Polymeren, platinbasierten Komplexen und weiteren Verbindungen zur Krebsbekämpfung weiter funktionalisiert.

Fortgeschrittene wissenschaftliche Forschung im Sinne wirksamer pharmazeutischer Verfahren

„Im Idealfall werden die Ansätze und Protokolle, die über NANO4TARMED entwickelt wurden, auf Ebene der Pharmazieunternehmen in der Wirkstoffentwicklung eingesetzt. So könnten neue Wirkstoffe mit verbesserter therapeutischer Wirksamkeit und minimalen Nebenwirkungen bestimmt werden“, betont Ranc. In diesem Sinne verbreiten die Forschenden derzeit die Ergebnisse von NANO4TARMED über soziale Medien, in Zeitungen, Seminaren, wissenschaftlichen Veröffentlichungen und auf Konferenzen zum Thema Wirkstoffverabreichung. Der nächste Schritt besteht in der Entwicklung von theranostischen Plattformen für die Verabreichung platinbasierter Wirkstoffe in Kombination mit Doxorubicin, die möglicherweise anhand von Fluoreszenz- oder plasmonischen Etiketten beobachtet werden können. „Wir organisieren zudem eine Gesprächsrunde mit Pharmazieunternehmen, in der unsere Ergebnisse vorgestellt werden und wir die mögliche künftige Umsetzung einiger unserer Strategien in der kommerziellen Wirkstoffentwicklung erörtern können“, schließt Ranc.

Schlüsselbegriffe

NANO4TARMED, Wirkstoffverabreichung, Nanoplattform, Nanotechnologie, Krebsbehandlung, theranotische Plattformen, Osteosarkom

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