Mit magnetischen Nanopartikeln Krebs behandeln
Die Nanotechnologie hat ein enormes Potenzial für die medizinische Forschung und die Behandlung von Krankheiten. Die Entwicklung von Nanomaterialien hat sich von einzelnen Partikeln hin zu Multikomponenten-Strukturen entwickelt, die als Nanohybride bekannt sind und neue Eigenschaften bieten, die es zu nutzen gilt. Magnetische Nanohybride auf Eisenbasis haben einzigartige magnetische Eigenschaften und eine geringe Toxizität, was sie zu vielversprechenden Kandidaten für Diagnostik und Therapie in der Nanomedizin macht. Dazu gehört die magnetische Hyperthermie, eine Behandlung, bei der durch Nanomaterialien erzeugte Wärme den Tod von Krebszellen herbeiführt. „Magnetische Hyperthermie ist eine nicht-invasive Methode zur Krebstherapie. Dabei werden magnetische Nanopartikel verwendet, die einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt werden, um sie lokal auf den therapeutischen Bereich von 42-45 °C zu erwärmen“, erklärt Aram Manukyan, Leiter des Labors für Festkörperphysik am Institut für physikalische Forschung der Armenischen Nationalen Akademie der Wissenschaften. In dem EU-finanzierten Projekt MaNaCa wollten die Forschenden eine solide Forschungsgrundlage für Eisenoxid-Nanopartikel in der Krebsdiagnostik, -therapie und -behandlung schaffen. Das Projekt zielte auch auf die Verbesserung der Eignung von Nanopartikeln für medizinische Anwendungen ab. Das Projekt vereinte das Fachwissen von drei europäischen Universitäten: der Aristoteles-Universität Thessaloniki in Griechenland, der Universität Duisburg-Essen in Deutschland und dem Institut für physikalische Forschung der Armenischen Nationalen Akademie der Wissenschaften. Die Forschungsfachleute Intelligentsia Consultants wurden ebenfalls hinzugezogen. „Die in hochrangigen Fachzeitschriften veröffentlichten erzielten Ergebnisse gelten als wettbewerbsfähig für die weitere biomedizinische Verwertung“, sagt Manukyan.
Verbesserung der Erwärmungseffizienz von Nanopartikeln
Das Team untersuchte die strukturellen und magnetischen Eigenschaften der magnetischen Nanohybride und nutzte dazu die neuesten Anlagen der europäischen Partnerorganisationen, wie z. B. ein hochauflösendes Transmissionselektronenmikroskop, Magnetometrie, Röntgenbeugung und hochempfindliche Hyperthermiegeräte. Zur Verbesserung der Erwärmungseffizienz von Nanopartikeln testete das Team verschiedene Strategien, darunter die Änderung der physikalischen Parameter wie Größe, Sättigungsmagnetisierung und effektive Anisotropie der Nanopartikel – die Fähigkeit eines Materials, unterschiedliche Eigenschaften anzunehmen, wenn es in verschiedenen Richtungen gemessen wird. Hybride Nanopartikel, d. h. ein System aus zwei oder mehr Komponenten, können so eingestellt werden, dass sie unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen, was eine hocheffiziente magnetische Hyperthermie ermöglicht. Die Untersuchungen des Teams zur Magnetpartikel-Hyperthermie ergaben, dass der Eisengehalt der entscheidende Faktor für die Erwärmungseffizienz ist.
Aufbau multidisziplinärer Verbindungen
Die im Rahmen des Projekts MaNaCa hergestellten Verbindungen haben jungen Forschenden eine multidisziplinäre Ausbildung auf dem aufstrebenden Hochtechnologiegebiet der magnetischen Theranostik – einer innovativen und personalisierten Behandlung von Krebs – ermöglicht. „Die Ausbildung der Nachwuchsforschenden umfasste eine multidisziplinäre wissenschaftliche Methodik sowie praktische Erfahrungen im Labor“, so Manukyan. Das Projekt ermöglichte den Austausch von Mitarbeitenden zwischen den Universitäten, um das Wissen über diesen neuen Bereich zu teilen. „Darüber hinaus umfassten die Projektaktivitäten Schulungen zu technischen und persönlichen Kompetenzen, Beratungen zur beruflichen Entwicklung, gemeinsame Veröffentlichungen, die gemeinsame Teilnahme an Konferenzen, die Organisation von Sommerkursen, Seminaren und einer internationalen Konferenz“, so Manukyan. Das MaNaCa-Team organisierte die „1st International Conference on ,Armenia's Perspectives in Current Oncology Theranostics‘ (APRICOT“) (erste internationale Konferenz zu Armeniens Perspektiven in der aktuellen onkologischen Theranostik) in Armenien. Im Rahmen der Veranstaltung wurde die Verwendung magnetischer Nanohybride in einer Reihe biomedizinischer Bereiche untersucht, darunter Hyperthermiebehandlung, medizinische Diagnostik, Sensorik, Entfernung von Toxinen und Verabreichung von Medikamenten. „Die Konferenz kann auch als ein großer Erfolg des Projekts bezeichnet werden“, sagt Manukyan. „Dies war die erste Konferenz in Armenien zum Thema magnetische Nanohybride in der Biomedizin, die wir regelmäßig veranstalten wollen.“
Schlüsselbegriffe
MaNaCa, Krebs, Behandlung, Nanomaterialien, Nanohybride, magnetisch, Biomedizin, Nanopartikel, Erwärmung
