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Mit höchster Konzentration ins Ziel

Nanopartikel schleusen Wirkstoff in Krebszellen ein

Nanopartikel sind so klein, dass sie über die Membran, die die natürliche Barriere einer Zelle bildet, in deren Innenraum eindringen können. Diese Fähigkeit könnte in Zukunft gerade für die Behandlung von Krebszellen große Chancen bieten. In ersten Versuchen wurde bereits gezeigt, dass die mit Wirkstoffen beladenen Partikel diese gezielt in die befallenen Zellen transportieren. Die benötigte Medikamentendosis könnte dadurch deutlich verringert und damit auch mögliche unerwünschte Nebenwirkungen reduziert werden. Entscheidend hierfür ist jedoch, dass die Wirkstoffe bis zum Eintritt in die Zelle im Nanopartikel verbleiben.

Aus diesem Grunde haben wir (die Arbeitsgruppen der Professoren Joachim Rädler aus der Fakultät für Physik, Christoph Bräuchle und Thomas Bein aus dem Department Chemie) gemeinsam eine neue Methode entwickelt, um die Wirkstoffe in porösen Nanopartiken zu halten. Dazu wurden die Partikel in eine alkoholische Lösung mit Lipid-Molekülen gegeben und schrittweise Wasser hinzugefügt. Mit steigendem Wassergehalt bildeten die Lipide von selbst eine Hülle um die Partikel in Form einer Lipid-Doppelschicht.


Abbildung: Umhüllung von porösen Nanopartikeln mit Lipid-Doppelschicht
                 © Nano Letters 2010, 10, S. 2484-2492




Wie dicht dieser Überzug ist, zeigte ein Test mit Farbstoffmolekülen. Statt mit einem Wirkstoff beluden wir hierfür die Nanopartikel mit einem Fluoreszenzfarbstoff und gaben sie in eine Küvette mit Wasser. Während die unpräparierten Nanopartikel ohne Lipidhülle nach einer Stunde den Großteil der Farbmoleküle nach außen abgegeben hatten, ließ sich im Wasser des zweiten Ansatzes mit umhüllten Partikeln keinerlei Farbstoff nachweisen. Colchicin konnte durch die Lipidschicht in parallelen Versuchen nicht vollständig zurückgehalten werden, Spuren des Wirkstoffes fanden sich im Medium außerhalb der Partikel. Der größte Teil des Medikamentes diffundierte jedoch erst nach dem Eintritt in die Zielzelle und konnte dort seine wachstumshemmende Wirkung entfalten. Die wachstumshemmende Wirkung wurde mit hochsensitiver Fluoreszenzmikroskopie auf Ebene der einzelnen Zelle im Detail untersucht.

 



Publikation:
„Colchicine-loaded lipid bilayer-coated 50 nm mesoporous nanoparticles efficiently induce microtubule depolymerization upon cell uptake“,
Valentina Cauda, Hanna Engelke, Anna Sauer, Dephine Arcizet, Christoph Bräuchle, Joachim Rädler and Thomas Bein.
Nano Letters 2010, 10, S. 2484-2492

Anna Sauer
Ausbildung

seit 2008
Doktorand in der Gruppe von
Prof. Christoph Bräuchle, LMU München

2005 - 2007
Master of Science in Molekularer Biotechnologie, TU München

2002 - 2005
Bachelor of Science in Molekularer Biotechnologie, TU München

Ausgewählte Publikation

A. M. Sauer, K. G. de Bruin, N. Ruthardt, O. Mykhaylyk, C. Plank, C. Bräuchle:
"Dynamics of magnetic lipoplexes studied by single particle tracking in living cells"
Journal of Controlled Release 137(2) (2009)