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Nano-„Fähren“ in Körperzellen sicher geparkt

Kohlenstoff-Nanopartikel können beim gezielten Wirkstofftransport (etwa von Arznei) in Zellen helfen. Ein Team aus Physik, Medizin und Chemie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat daher untersucht, ob diese „Fähren“ für den Organismus potenziell gefährlich sein können oder wie Zellen sich der Teilchen wieder entledigen können. Fazit: Die Nanopartikel werden in den sogenannten Lysosomen eingekapselt. Die Organellen dienen im Körper als Entsorgungseinheit. Sie sammeln Fremdkörper und bauen sie mit Hilfe von Enzymen ab. Einen Abbauprozess allerdings beobachteten die Forscher während ihrer nur relativ kurzen Experimente nicht.
 

Die Ergebnisse der interdisziplinären Studie veröffentlichtern die Forscher in der Zeitschrift „Scientific Reports“.
 

Unter Nanopartikeln versteht man Teilchen, die kleiner als fünf Nanometer (fünf Millionstel Millimeter) sind. So kleine Teilchen werden sehr gut in Körperzellen aufgenommen. Diese Eigenschaft hat zwei Aspekte. Zum einen können Nanopartikel damit gute Vehikel sein, um an sie geheftete Wirkstoffe gezielt in kranke Zellen zu transportieren. Zum anderen können solch extrem kleinen Teilchen in den Körper eindringen. Was dies genau im Organismus verändert oder bewirkt, wird derzeit noch intensiv erforscht.
 

Interdisziplinäre Forschung zur Sicherheit von Nanopartikeln

HHU-Forscherinnen und -Forscher vom Institut für Experimentelle Festkörperphysik um Prof. Dr. Thomas Heinzel und von der Klinik für Hämatologie, Onkologie und Klinische Immunologie um Prof. Dr. Rainer Haas haben zusammen mit Arbeitsgruppen aus der Chemie nun untersucht, was passiert, wenn Körperzellen solche Nanopartikel aufnehmen.
 

CD34+-Stammzellen mit Kohlenstoff-Nanopartikel (magenta); in Blau sind die Zellkerne zu sehen.

HHU-Forscherinnen und -Forscher vom Institut für Experimentelle Festkörperphysik um Prof. Dr. Thomas Heinzel und von der Klinik für Hämatologie, Onkologie und Klinische Immunologie um Prof. Dr. Rainer Haas haben zusammen mit Arbeitsgruppen aus der Chemie nun untersucht, was passiert, wenn Körperzellen solche Nanopartikel aufnehmen.
 

Das Team in Düsseldorf konnte nun zeigen, dass die Kohlenstoff-Nanopartikel zwar tatsächlich in die Zellen gelangen. Dort jedoch werden sie in speziellen Organellen, den sogenannten Lysosomen, eingekapselt.
 

Nano-„Fähren“ in Zellen sicher „geparkt“

Die Lysosomen dienen im Körper als eine Art Entsorgungseinheit, in denen Fremdkörper angesammelt und normalerweise mit Hilfe von Enzymen abgebaut werden. Einen solchen Abbauprozess beobachteten die Forscher allerdings während der einige Tage dauernden Experimente nicht. Zudem berichten die Forscher in einer Pressemitteilung der HHU: „Beim Vergleich der aktiven Gene („Genexpression“) von Stammzellen mit und ohne Beigabe von Nanopartikeln ergab sich, dass lediglich eine von insgesamt 20.800 aufgezeichneten Expressionen verändert war; bei 1.171 weiteren Genexpressionen konnten darüber hinaus leichte Effekte festgestellt werden.“
 

„Die Einkapslung der Nanopartikel in den Lysosomen sorgt dafür, dass diese Teilchen zumindest für einige Tage – solange unsere Untersuchungen dauerten – sicher verwahrt sind und die Zelle nicht schädigen können“, kommentiert Prof. Heinzel die experimente, „damit ist die Lebensfähigkeit der Zelle ohne wesentliche Änderung der Genexpression erhalten.“ Diese Erkenntnis ist wichtig, betonen die Forscher, wenn man Nanopartikel als Fähren für Medikamente in die Zelle nutzen will.
 

Langzeitaussagen, die etwa eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für eine Entartung der Zellen in Richtung Krebsentstehungen feststellen können, sind in dem hier gewählten experimentellen Rahmen nicht möglich.


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

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