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Neuartige Nanosysteme für ökologische und biomedizinische Anwendungen

Nanotechnologie und Materialwissenschaften werden in biomedizinischen und biotechnologischen Anwendungen in die Realität umgesetzt. Um den Herausforderungen dieser Anwendungen gewachsen zu sein, sind kontinuierliche Fortschritte bei neuen Werkstoffen erforderlich.
Neuartige Nanosysteme für ökologische und biomedizinische Anwendungen
Im Lauf der Jahre hat die Nanotechnologie einen wesentlichen Beitrag zur Konzipierung und Erzeugung von biomedizinischen, biotechnologischen und industriellen Systemen einschließlich Membranen, Biosensoren und Nanobauelementen geleistet. Um diesen Fortschritt zu fördern, braucht man Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Spezialisierungsrichtungen Chemie, Materialwissenschaften, Nanowissenschaften und Biologie.

Das von der EU finanzierte Netzwerk DYNANO (Dynamic interactive nanosystems) sorgte für das Expertenwissen, das zur Ausbildung der nächsten Wissenschaftlergeneration auf dem Gebiet der interaktiven Nanosysteme für biomedizinische, biotechnologische und ökologische Anwendungen erforderlich ist.

Die wissenschaftlichen Aktivitäten des Projekts bewirkten beträchtliche Fortschritte darin, die molekulare Erkennung und die hierarchische Selbstorganisation in verschiedenen Größenordnungen zu verstehen. Die Arbeit hatte die Liganden-/Rezeptor-Interaktion und insbesondere die Assoziation von Zuckern mit Proteinen oder Enzymen im Fokus. Überdies waren signifikante Fortschritte bei der Identifizierung und Generierung neuartiger dynamischer Plattformen für multivalente Erkennung und Enzymhemmung zu verzeichnen.

Als eine der größten Errungenschaften von DYNANO war die Erzeugung von künstlichen Wasserkanälen zu betrachten, die für Entsalzungsprozesse genutzt werden könnten. Die angewandten synthetischen Materialien ahmen die Mechanismen natürlicher Entsalzer nach und könnten bei der Herstellung von Reinstwasser Anwendung finden.

Die Forscher arbeiteten außerdem auf die Entwicklung neuartiger gesteuerter Auswahl- und Trennprozesse hin. In diesem Zusammenhang stellten sie kommerzialisierbare Membranen zur Blut-Exosomen-Filtration sowie ein spezielles Filtrationssystem zur Verminderung von Leukozyten in Thrombozytenkonzentraten mit möglicher Anwendung bei Bluttransfusionen her. Neue Fortschritte auf dem Gebiet der Mikroarrays wurden realisiert, die für diagnostische Zwecke ausgenutzt werden könnten.

Die Wissenschaftler entdeckten neue Inhibitoren für therapeutisch relevante Targets. Sie identifizierten erstmalig den humanen EGF-Rezeptor (Epidermal Growth Factor Receptor, EGFR), der in Karzinomzellen der O-GlcNAcylierung unterworfen ist. Diese Feststellungen weisen die Richtung für mögliche Anwendungen in der Behandlung von Krebs und Infektionskrankheiten.

Insgesamt könnten die Resultate des DYNANO-Projekts in den Umweltwissenschaften, der Biotechnologie und der Biomedizin zum Einsatz kommen. Noch wichtiger ist, dass einige der neu entwickelten Nanoplattformen als Basis für Wasserentsalzung, Arzneimittelverabreichungssysteme, Bildgebung und Krebstheragnostik verwendet werden können.

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Schlüsselwörter

Nanotechnik, Nanotechnologie, Entsalzung, Filtration von Blutexosomen, Mikroarrays, Krebstheragnostik
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