Um Nanopartikel als Transporter oder Diagnostik-Hilfsmittel zu nutzen, muss man sie im Körper nachweisen können – auch mit den in der Medizin üblichen Verfahren. Das zu ermöglichen, ist das Ziel eines interdisziplinären Forschungsprojektes.
Nanopartikel können in der Medizin als Transporter dienen, die ein Wirkstoffmolekül gezielt in bestimmte Strukturen im Körper befördern. Wichtig dabei ist, dass das Nanopartikel selbst ungiftig ist und keine Wirkung hervorruft. Nanodiamanten – also Diamanten mit Durchmessern von wenigen Nanometern – sind hierfür nach bisherigen Studien sehr gute Kandidaten. Um zu untersuchen, wo sie sich im Körper hinbewegen und wie lange sie dort bleiben, muss man sie allerdings sichtbar machen können.
Schon länger ist bekannt, dass man Nanodiamanten unter dem Fluoreszenzmikroskop detektieren kann, indem man so genannte Gitterdefekte einbaut: Stellen, an denen das normalerweise ausschließlich aus Kohlenstoffatomen bestehende Kristallgitter Leerstellen und/oder andere Atome enthält. In Zellkulturen können Forscher die solcherart markierten Diamanten unter dem Mikroskop betrachten.
Damit man die Partikel allerdings im lebenden Körper verfolgen kann, müssen sie über bildgebende, in der Medizin übliche Verfahren detektierbar sein. An solchen Markierungsmethoden, die im Inneren der Nanodiamanten ansetzen und auf Gittermodifikationen beruhen, arbeitet ein Konsortium aus Physikern, Chemikern, Biochemikern und Medizinern im Projekt „Functionalized Nanodiamonds for biomedical Research and Therapy”. Solche Nanodiamanten wären sowohl in der Zellbiologie als auch der Medizin mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) oder Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (SPECT) nachweisbar. Ein weiteres Ziel des Projektes ist es, die Aufnahme und Abgabe von Nanodiamanten auf zellulärer Ebene detailliert zu untersuchen.
Der besondere Unterschied zu anderen Nanopartikeln ist, dass sich die unterschiedlichen Markierungen für die einzelnen Detektionsmethoden jeweils im Inneren der Nanopartikel und nicht, wie meistens üblich, an der Oberfläche befinden. So können sich die Markierungen nicht im Körper von den Partikeln lösen und zu fehlerhaften Signalen führen.
Darüber hinaus erlaubt die Markierung im Inneren der Nanodiamanten einen direkten Vergleich der Ergebnisse von Zellkulturen und lebendem Gewebe, da trotz unterschiedlicher Markierungen die biochemischen und biophysikalischen Eigenschaften nicht verändert werden. Eine solche Möglichkeit ist bisher bei keinem Typ von Nano-partikeln gegeben.
Zusätzlich lässt sich die Oberfläche der Nanodiamanten chemisch modifizieren, so dass weitere Funktionalitäten hinzugefügt werden können. Eine naheliegende Möglichkeit ist, die Oberfläche mit spezifischen Antikörpern zu funktionalisieren. Auch Mehrfachfunktionalisierungen mit einem Antikörper und einem Medikament sind denkbar.
Erste Tests an Fadenwürmern zeigten keine Nebenwirkungen, weitere Studien laufen.
Weitere Informationen Im Projekt arbeiten Forscher aus Bochum, Herne, Leipzig, Ulm und Würzburg unter Federführung der Ruhr-Universität zusammen. Die VolkswagenStiftung fördert das Projekt mit 600 000 Euro.
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