Nanotechnologie: Winzige Magnete mit Kohlenstoffhülle binden Schadstoffe an sich

So macht man Gift magnetisch

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Wissenschaftlern der ETH Zürich gelang es, Blut mit Hilfe von Nano-Magneten gezielt von Giftstoffen jeglicher Art zu reinigen. Das neue Verfahren ist vielversprechend und soll, wenn es in die Praxis umgesetzt ist, dereinst schnell und effizient Menschen mit Vergiftungen retten.

Gerade mal 30 nm beträgt der Durchmesser von speziell präparierten Nano-Magneten, die der Medizin zu einem großen Durchbruch bei der Behandlung von Vergiftungen verhelfen können. Die winzigen Magnete wurden am Institut für Chemie und Bioingenieurwissenschaften der ETH Zürich an ihrer Oberfläche so mit Antikörpern oder Chelatoren ausgestattet, dass sie jeweils einen krank machenden Stoff an sich binden.

Bislang werden winzige, im Überschuss krank machende Moleküle wie Harnstoff, Kalium oder Kreatinin mit Dialyse-, Filtrations- oder Absorptionsverfahren dem Blutkreislauf entzogen. Sollen aber körpereigene krankheitsverursachende Moleküle, wie beispielsweise Entzündungmediatoren bei Blutvergiftungen, dem Blut entzogen werden, scheitern diese Verfahren. Die Moleküle sind für eine effizineten Abscheidung zum Teil zu groß. Zudem gehen bei den herkömlichen Methoden lebenswichtige Moleküle wie Antikörper des Immunsystems oder Plasmaproteine verloren, weil sie die gleiche Größe wie die schädlichen Stoffe haben.
Wie gut nun die funktionalisierten Nano-Magnete diese Aufgabe übernehmen können, wurde bereits in menschlichem Blut getestet: In weniger als 5 min hatten die Magnete den entsprechenden Giftstoff nahezu vollständig an sich gebunden. Dabei entscheidet die Art der Molekülwechselwirkungen zwischen Antigen und Antikörper oder Chelator und Metallion darüber, wie schnell ein Giftstoff an den Magneten hängen bleibt. Wie lange eine Entgiftung dauert, hängt natürlich auch von der Blutmenge und der Menge der verwendeten Magnete ab.
Nach der erfolgreichen Prozedur ließen sich die Magnete mit einem Permanentmagneten aus dem Blut fischen, der von außen am Gefäß angebracht wurde. Dabei eignet sich die Methode sowohl für große als auch kleinste Moleküle, selbst wenn sie nur in sehr geringen Konzentrationen vorkommen.
Im Gegensatz zu einer früheren Studie, die rund 45 Mal so viele Magnete verwendete und bei der die roten Blutkörperchen zerstört wurden, zeigten sich im Züricher Experiment keine negativen Auswirkungen auf die Physiologie des Blutes. Weder die roten Blutkörperchen noch die Blutgerinnung wurden beeinträchtigt, so Beatrice Beck-Schimmer, Professorin am Physiologischen Institut und leitende Ärztin am Universitätsspital, das an der Untersuchung beteiligt war.
Bedenken, dass die Magnete zu viel Eisen an das Blut abgeben könnten, räumt sie aus. Selbst wenn sich über die Hälfte der Magnete im Blut lösen sollten, wäre die dadurch freigesetzte Eisenmenge kleiner als jene, die bei einem Eisenmangel verabreicht wird.
Da die Nano-Magnete einerseits mit einer Kohlenstoffhülle ummantelt und andererseits sehr säure- und temperaturresistent sind, lösen sie sich aber kaum im Blut.
Ob und wie das Verfahren an einem lebenden Organismus erfolgreich angewendet werden kann, soll in einem nächsten Schritt geprüft werden.
Weitere Informationen www.ethz.ch
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