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FP6

PSY-NANO-SI — Ergebnis in Kürze

Project ID: 13875
Gefördert unter: FP6-NMP
Land: Spanien

Gemeinsame Elemente mit speziellen Eigenschaften für die Biomedizin

Silizium und Sauerstoff sind unerlässlich für das menschliche Leben. Ihr Zusammenspiel bietet das Potenzial, einen Beitrag zu Fortschritten in wichtigen Fragen des menschlichen Wohlbefindens zu leisten.
Gemeinsame Elemente mit speziellen Eigenschaften für die Biomedizin
Das Projekt "Nanosilicon-based photosynthesis for chemical and biomedical applications" (Psy-nano-si) untersuchte Silizium und Sauerstoff, zwei der häufigsten Elemente der Erde. Das EU-finanzierte Team versuchte, eine neue Art der Interaktion zwischen den Elementen zu untersuchen, und wichtige Fragen aus den Bereichen Biologie, Chemie, Medizin und Physik zu beantworten. Der Schwerpunkt lag dabei auf grundlegenden Entdeckungen der Mitglieder des Konsortiums im Zusammenhang mit der Erzeugung von Singulett-Sauerstoff durch Nano-Silizium (Si) und seine biologische Abbaubarkeit.

Die Forscher wollten die möglichen Anwendungen von porösen Silizium-Partikeln, die leuchtende Si-Nanokristalle (nano-Si-Partikel) enthalten, als effiziente Generatoren von molekularem Singulett-Sauerstoff (1O2) entdecken. Das Projekt soll biologisch verträgliche und umweltfreundliche Materialien und Prototypen entwickeln, die mit bestehenden Photosensibilisatoren (PS) in photochemischen, biologischen und medizinischen Anwendungen konkurrieren könnten.

Psy-nano-si-Forscher entdeckten, dass bestimmte Nano-Si-Partikel in großen Mengen produziert werden können. Das Verfahren zur Herstellung photoaktiver Partikeln durch direktes Ätzen von kristallinen Si-Pulvern sowie die Geräte, die während des Projekts entwickelt wurden, können problemlos auf die Anforderungen einer Massenproduktion skaliert werden.

Obwohl nano-Si-Partikel toxische Verunreinigungen nach dem Ätzen enthalten und daher für direkte bio-medizinische Anwendungen ungeeignet sind, erwies sich ein Reinigungsverfahren bei der Beseitigung der giftigen Substanzen als effizient. Dadurch ist eine Anwendung der gereinigten Partikel in bio-medizinischen Anwendungen möglich.

Die Nano-Si-Oberfläche wurde in einer Weise verändert, wodurch die Oberfläche hydrophil und stabil gegen Erosion unter bestimmten Umständen wurde. Experimentelle Arbeiten führten zu veränderten nano-Si-Oberflächen, die eine spezifische Schutzschicht bilden und so eine effektive Interaktion zwischen angeregten Si-Nanokristallen und molekularem Sauerstoff ermöglichen. Dies dient als Grundlage für eine fotosensibilisierende Aktivität.

Bei der photodynamischen Therapie (PDT) von Tumoren wird den Patienten eine PS verabreicht mit anschließender Bestrahlung der Tumormasse mit Licht einer geeigneten Wellenlänge. Obwohl hier ein Risiko für oxidative Schäden besteht, haben indirekte Auswirkungen gezeigt, dass sie tatsächlich zur Tumorzerstörung beitragen. Eine Reihe von PS werden bereits in der klinischen Praxis verwendet. Projektmitglieder haben einen ersten Solid-State-PDT Photosensibilisator entwickelt. Dies ist ein Pulver aus Mikrometer-und Sub-Mikrometer-großen Partikeln von Nano-Si, das Singulett-Sauerstoff produzieren kann.

Bis zum Zeitpunkt des Abschlusses hat das Psy-nano-si-Projekt Software und Verbindungsprotokolle über das Internet entwickelt, Diebstahlschutz angeboten, und den zentralen Server und seinen Online-Start getestet.

Das Projekt identifizierte die Bedingungen, unter denen Nano-Si in vitro photocytoxische und in vivo PDT Aktivitäten aufweist. Zu diesem Zeitpunkt sind diese Bedingungen allerdings noch weit von der Erfüllung der Kriterien für eine PDT-Wirkstoffgenehmigung entfernt.

Die durchgeführten Arbeiten erlaubten den Forschern Methoden für eine skalierbare Herstellung von porösen-Si-basierten Nano-Si-Materialien als eine neue Art von Solid-State-Photosensibilisatoren und Wirkstoffabgabe-Agenten zu entwickeln. Die Ergebnisse des Projekts haben den Weg für die weitere Erforschung von Nano-Si-Oberflächentransformation und fotosensibilisierende Fähigkeiten für den Einsatz in der Praxis geebnet.

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