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Plasmonische Partikel bekämpfen Tumorzellen

Nanoteilchen
Plasmonische Partikel bekämpfen Tumorzellen

Schema der Nanoaggregate aus Gold- und Eisenoxid-Partikeln mit Siliziumdioxidhülle Bild: G. Sotiriou/ETH Zürich
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Schließt man die Hand um eine Taschenlampe, scheint die Hand rot zu leuchten. Das liegt daran, dass langwellige rote Lichtstrahlen besser durch menschliches Gewebe dringen als kurzwelliges blaues Licht. Diesen Umstand machen sich Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich bei einer neuen Art von Nanopartikeln zunutze. Diese so genannten plasmonischen Partikel absorbieren Licht im nahen Infrarotbereich und heizen sich dabei auf. So könnten sie beispielsweise Tumorgewebe durch Hitze abtöten. Für solche therapeutisch eingesetzten Nanopartikel ist Gold ein beliebtes Material. In der für Nanopartikel typischen Kugelform hat Gold jedoch nicht die nötigen Eigenschaften, um als plasmonischer Partikel zu funktionieren. Es muss aufwendig in eine spezielle Form gebracht werden, etwa in Stäbchen- oder Schalenform. Einem Forscherteam am Institut für Verfahrenstechnik ist es nun gelungen, kugelförmige Goldpartikel mit den gewünschten plasmonischen Eigenschaften im nahen Infrarotbereich herzustellen. Dazu ließen sie die Partikel aggregieren. Zuvor wurde jedes Teilchen mit einer Siliziumdioxid-Schicht überzogen, die als Platzhalter diente. Durch den genau bestimmten Abstand zwischen den Goldpartikeln entsteht eine Konfiguration, die Infrarotlicht absorbiert und Hitze erzeugt. Die Siliziumdioxid-Hülle verhindert zudem, dass sich die Teilchen beim Erwärmen verformen. Bei Tests an Brustkrebszellen in der Petrischale erwärmten sich die Nanoteilchen nach Bestrahlung mit Infrarotlicht genug, um die Zellen abzutöten. Um die Partikel gezielt zu Krebsgewebe lenken zu können, wurden zusätzlich superparamagnetische Eisenoxid-Partikel untergemischt. Dadurch lassen sich die Nanoaggregate durch Magnetfelder steuern. Außerdem eröffnet sich den Angaben zufolge die Möglichkeit, die Aggregate in tiefliegenden Gewebeschichten durch Magnet-Hyperthermie aufzuheizen. Gold, Siliziumoxid und Eisenoxid gelten als gut verträglich: Es muss jedoch untersucht werden, ob sich die Partikelaggregate beispielsweise in der Leber ansammeln oder zerfallen und ausgeschieden würden.

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