Kontrolle der zellulären Funktion auf Nano-Oberflächen
Die Zellfunktionen lebender Organismen sind außerordentlich komplex und stark abhängig von pH-Wert, Konzentration, molekularen Wechselwirkungen und einer Reihe anderer Parameter. Die Fähigkeit, zelluläre Funktionen auf nanobeschichteten Trägerstoffen kontrollieren und beobachten zu können, birgt viele Schwierigkeiten eröffnet aber zugleich auch viele aufregende Möglichkeiten. Europäische Wissenschaftler riefen das Projekt "Nanoscale surface cues to steer cellular biosystems" (Nanocues) ins Leben, um eine technische Plattform zu entwickeln, die zum Design und zur Herstellung von biotechnologischen Systemen auf Nano-Basis verwendet werden kann. Dieses ehrgeizige Projekt umfasste alle Stufen der Systementwicklung, wie Materialien, Nanostrukturierung, chemische Prozesse und biomolekulare Wechselwirkungen. Hauptziel war die Kontrolle von Zellfunktionen auf künstlichen Trägerstoffen. Zur Umsetzung einer derartigen komplexen, technischen Plattform benötigten die Wissenschaftler Nanoherstellungsmethoden, um nanobeschichtete, schmutzresistente Oberflächen mit funktionellen Biomolekülen herzustellen. Hierzu wurde die Oberflächenfunktionalisierung genauestens untersucht. Dies umfasste die Erforschung selbstorganisierter Monolagen sowie der Kontrolle der Oberflächenmorphologie. Von besonderer Bedeutung war auch das genaue Verstehen der Oberflächenkräfte auf Nano-Objekten, da miniaturisierte Objekte einem sehr hohen Oberflächen-Volumen-Verhältnis unterliegen.Die Charakterisierung von Schnittstellen zwischen künstlichen Materialien und lebenden Zellen, zwischen Molekülen auf Trägerstoffen und zwischen Zellen an biologischen Grenzflächen setzte die Entwicklung neuer Werkzeuge voraus. Ungeachtet dieser Hürden entwickelte das Nanocues-Projekt mit nanotechnologischen Verfahren funktionale biologische Schnittstellen mit natürlichen und neuen künstlichen funktionalen Eigenschaften. Hauptziel ist, diese Technologie auf Stammzellen zu übertragen, also auf undifferenzierte Zellen, die sich zu jeder beliebigen Zellart entwickeln können, und somit die zellulären Funktionen für therapeutische Maßnahmen nutzbar zu machen.
