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Corona: Was Nanotechnologien leisten könnten

(04.02.2021) Für die Bekämpfung von COVID-19 sind Lösungen aus verschiedenen Bereichen von Wissenschaft und Forschung gefragt. Auch in der Nanotechnologie sehen Fachleute das Potenzial, wirksame Strategien beisteuern zu können. Dazu gehören Nanopartikel, die eine Ausbreitung vermindern oder schnellere Nachweismethoden ermöglichen könnten. Wir stellen diese Ansätze näher vor.

Nano-Silber ist für seine antibakterielle Wirkung bekannt, die auf der Abgabe von Silber-Ionen beruht. Untersuchungen ergaben, dass es ebenfalls gegen Viren allgemein und speziell gegen solche aus der Familie der Corona-Viren wirksam sein kann. Ob Silber-Nanopartikel in der Lage sind, auch das Virus SARS-CoV-2 zu inaktivieren (Auslöser für die COVID-19-Erkrankung), wird derzeit erforscht. Erste Studienergebnisse deuten daraufhin. In dem Zusammenhang soll der Einsatz von Beschichtungen mit Nano-Silber, die nicht nur gegen Bakterien, sondern auch gegen SARS-CoV-2-Viren wirken, in Krankenhäusern und anderen öffentlichen Einrichtungen wissenschaftlich geprüft werden.

Bereits entwickelt wurden beispielsweise Touch-Displays mit keimresistenten Oberflächen für den Einsatz in Schulen, die mit Nano-Silberpartikeln beschichtet sind und gegen Viren wirken sollen. Auch für andere Oberflächen, z. B. Türklinken, Handgriffe oder Tastaturen, werden inzwischen antivirale Nano-Silber-Beschichtungen angeboten.

Neben Nano-Silber wirken Nano-Kupfer und Nano-Kupferoxid bakterienhemmend. Beschrieben sind zudem virenhemmende Wirkungen von Kupfer in Oberflächen, die unter anderem durch die Freisetzung von Kupfer-Ionen zustande kommen. Nano-Kupfer und Nano-Kupferoxid sind ebenso in der Lage, Ionen freizusetzen und können daher eine antivirale Wirkung haben. Sie könnten möglicherweise in verschiedenen Oberflächen eingesetzt werden.

Nanopartikel in Corona-Tests

Das gängige Verfahren ist der sogenannte PCR-Test, bei dem ein Nasen- und Rachenabstrich auf Genfragmente untersucht wird, die spezifisch für SARS-CoV-2 sind.

Daneben gibt es Antigen-Schnelltests, bei denen auch Nanomaterialen eingesetzt werden. Ein Beispiel sind Tests auf der Basis von Gold-Nanopartikeln, die mit Antikörpern gekoppelt werden. Kommt es zum Kontakt mit den Viren, verändern sich die Eigenschaften der Gold-Nanopartikel und sie ballen sich zusammen. Dadurch werden farbliche Veränderungen ausgelöst, die den Virenbefall anzeigen. Solche Verfahren liefern schnellere und kostengünstigere Ergebnisse, da eine Auswertung im Labor nicht erforderlich ist. Gold-Nanopartikel werden häufiger in der medizinischen Diagnostik eingesetzt, z. B. bei Schwangerschaftstests und verschiedenen Erkrankungen.

Eine weitere Schnelltest-Variante, an der aktuell geforscht wird, arbeitet mit graphenoxidbasierten Biosensoren zum Nachweis von spezifischen Antikörpern. Wenn sich Bestandteile des SARS-CoV-2-Virus an diese Antikörper binden, werden als Folge bestimmte Signale ausgelöst.

Erforscht wird derzeit ein optischer Biosensor, bei dem winzige Strukturen aus Gold, sogenannte Gold-Nanoinseln, verwendet werden. Der Sensor soll eingesetzt werden, um die Konzentration von Corona-Viren in der Umwelt bestimmen zu können.

Einsatz bei Behandlung

Bei einer COVID-19-Infektion sind Atemwege und Lunge häufig besonders stark betroffen. Mögliche Ansatzpunkte bei der Behandlung könnten daher Aerosole sein, die mit Medikamenten oder anderen Wirkstoffen beladene Nanopartikel enthalten. Wegen ihrer geringen Größe könnten sie weit in die Lunge vordringen und dort gezielt wirken. Auf diese Weise könnten beispielsweise Substanzen an Ort und Stelle gebracht werden, welche die SARS-CoV-2-Viren daran hindern, sich an die Körper- bzw. Lungenzellen zu binden und dort einzudringen.

Ein weiterer Ansatz könnte die Behandlung von besonders starken, überschießenden Reaktionen des Immunsystems mithilfe von Nanopartikeln sein. Diese Reaktionen sind typisch für schwere Verläufe von COVID-19 und können schwerwiegende, oftmals auch tödliche Folgen haben. Nanopartikel könnten hierbei ebenfalls als Transportmittel für Wirkstoffe eingesetzt werden, mit denen sich diese Immunreaktionen kontrollieren und regulieren lassen. Die Medikamente könnten gezielt dorthin gebracht werden, wo sie wirken sollen. Ein weiterer Vorteil ist, dass geringere Dosen notwendig wären und das Risiko für Nebenwirkungen sinken könnte.

Hier gibt es mehr Informationen zu den möglichen Ansätzen und Behandlungsmethoden von COVID-19 mit Nanotechnologien.

Mehr erfahren

Nanotechnologien spielen in der Medizin und der medizinischen Forschung eine große Rolle, nicht nur bei COVID-19. In der Rubrik Medizin haben wir einen beispielhaften Überblick über bereits bestehende und mögliche zukünftige Anwendungen zusammengestellt.

Antworten auf Verbraucherfragen zu medizinischen Themen, z. B. zu Nanopartikeln in Impfstoffen und speziell zu Lipid-Nanopartikeln im COVID-19-Impfstoff sowie zu Nanotechnologien in Arzneimitteln oder Zahnersatzprodukten finden Sie in der Rubrik „Sie fragen - wir antworten“.


Neugierig? Mehr Meldungen aus der Nano-Welt finden Sie in unserem Archiv.

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