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Nanotechnologien gegen Viren und Bakterien

(06.05.2021) Die Forschungen zu Medikamenten gegen die neuartigen Coronaviren laufen auf Hochtouren. Verschiedene Ansätze könnten sie unschädlich machen. Bei dem einen sollen sie durch einen künstlichen Nano-Rezeptor auf die falsche Fährte gelockt und bei dem anderen durch Graphen-Verbindungen an ihrer Vermehrung gehindert werden. Dem Kampf gegen multiresistente Keime widmen sich andere Untersuchungen. Hier hat sich Nano-Gold als wirksam erwiesen. 

Einen neuartigen Ansatz verfolgt das überregionale Forschungsprojekt ViKon. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und ist Anfang des Jahres gestartet. Dabei geht es darum, die Rezeptoren der menschlichen Zellen nachzubauen, an die sich die SARS-CoV-2-Viren bei einer Infektion üblicherweise binden. Nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip können sie im Krankheitsfall in die Zellen gelangen, sich dort vermehren und im Körper ausbreiten. Sind die Viren erst einmal in den Zellen, sind sie für die Abwehrzellen des Körpers nicht mehr greifbar, um sie unschädlich zu machen.

Durch den Nachbau der Rezeptoren soll erreicht werden, dass die Viren nicht mehr an die Zellen direkt, sondern an diese künstlichen Rezeptoren andocken. In der Folge könnte das Immunsystem die dort gebundenen Viren gut erkennen und zielgerichtet beseitigen. Ob auf diese Weise die Infektion behandelt werden kann, soll in dem Projekt ebenfalls untersucht werden.

Bei dem System kommen auch Nanotechnologien zum Einsatz. Die nachgebauten Rezeptoren sollen mit Nanopartikeln als Trägermaterialien gekoppelt werden. Diese Partikel tragen die künstlichen Rezeptoreinheiten an ihrer Oberfläche und sollen dann in der Lage sein, die Viren zu binden. Im weiteren Verlauf werden diese neuartigen Wirkstoffe in verschiedenen Modellen geprüft.

Graphen gegen Coronaviren

Bei einem anderen Ansatz werden graphenbasierte Materialien verwendet, um SARS-CoV-2-Viren unschädlich machen. Den Effekt haben Forscher der Freien Universität Berlin entdeckt. Sie haben eine Reihe von Graphen-Verbindungen hergestellt und geprüft, ob und wie gut sie in der Lage sind, SARS-CoV-2-Viren zu hemmen. Als Ergebnis kam heraus, dass bestimmte Verbindungen die Vermehrung der Viren unterbinden, indem sie die virale Hülle zerstören. Sie waren sehr aktiv gegen SARS-CoV-2-Viren, wirken dabei aber kaum giftig oder schädigend auf menschliche Zellen. Weitere Forschungen sind notwendig, um die mögliche Anwendung der Materialien zu prüfen.

Nano-Gold gegen Keime

An der Bekämpfung von multiresistenten Erregern forschen verschiedene Fachrichtungen. Vor einiger Zeit konnte ein internationales Physikerteam durch Untersuchungen nachweisen, dass Nano-Goldpartikel ebenso wie Nano-Silber eine antibakterielle Wirkung haben können. Beobachtet wurde, dass kugelförmige Nano-Goldpartikel die Hülle von Bakterien so stark zusammendrücken und unter Spannung setzen, dass sie schließlich platzt. Als Folge sterben die Bakterien ab. Bei den Experimenten wurden häufig vorkommende Krankenhauskeime eingesetzt.

Die beteiligten Wissenschaftler schlussfolgerten, dass dieser Mechanismus auf verschiedene Arten von Bakterien übertragen werden kann. Es könnte möglich sein, mithilfe von Gold-Nanopartikeln bakterienabweisende Oberflächen zu entwickeln und so multiresistente Keime an ihrer Ausbreitung zu hindern.

Mehr erfahren

Was Nanotechnologien im Einsatz gegen COVID-19 noch leisten könnten, haben wir in diesem Beitrag zusammengestellt.

Bei den COVID-19-Impfstoffen werden Lipid-Nanopartikel eingesetzt. Was sie dort bewirken und was mit ihnen im Körper passiert, erfahren Sie in den Beiträgen in der Rubrik „Ihre Fragen“.

Über weitere Anwendungen von Nanomaterialien in der Medizin informiert dieser Beitrag.


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