Heilend oder zerstörend: Auf die Ladung kommt es an
Nanoteilchen lassen sich zur Krebsbekämpfung einsetzen. Einige können aber auch gefährlich werden. Das wollen Forscher in Grenoble genauer wissen.
Der Goldpreis befindet sich seit zwei Jahren auf Talfahrt.
Foto: dpa/Uli Deck
Nanoteilchen befinden sich bereits in vielen Produkten, die von Menschen bedenkenlos genutzt werden, in Sonnenschutzcreme etwa. Doch sind die Partikel, von denen eine Million in ein Sandkorn passen, auch ungefährlich? Auf Grund ihrer Winzigkeit können sie immerhin die äußere Verteidigungslinie von Körperzellen durchdringen, die Membran. Was durchaus hilfreich sein kann. Mit Medikamenten beladen können sie beispielsweise in Krebszellen eindringen und sie gezielt zerstören. Das gleiche passiert möglicherweise auch bei gesunden Zellen.
Am Institut Laue-Langevin (ILL) im französischen Grenoble arbeitet eine internationale Forschergruppe daran, herauszufinden, welche Nanopartikel gefährlich und welche heilbringend sind. Ihr erstes Ergebnis: Nanoteilchen aus Gold, deren Oberfläche positiv geladen ist, dringen mühelos in Zellen ein. Sitzen an der Oberfläche negative Ladungen wehrt die Membran sie ab.
Gold-Nanopartikel auf einer Glasoberfläche aufgenommen mit einem Rasterkraftmikroskop.
Quelle: Uni Stuttgart
Nanoteilchen aus Gold gelten bei Pharmaunternehmen, etwa dem schwedisch-britischen Unternehmen AstraZeneca, als ideale Vehikel zum Transport von Medikamenten in Körperzellen. Sie lassen sich mühelos mit Krebsmedikamenten beladen, sind einfach herzustellen und reagieren mit keinem Material, das ihnen im menschlichen Körper begegnet. Dass aber nur positiv geladene Teilchen die Zellmembran durchdringen können war bisher nicht bekannt.
Die ILL-Wissenschaftler, unterstützt von Kollegen der Universität Illinois und der australischen Kernforschungsorganisation wiesen das mit einem Modell nach. Sie simulierten die Membran mit Doppelschichten aus Lipiden, die Hauptbestandteil der Zellhülle sind. Mit Hilfe des Neutronenreflexionsverfahrens, einer Art Mikroskop, das nicht mit Licht, sondern mit Neutronen arbeitet, verfolgten sie die Wege der unterschiedlich geladenen Goldpartikel. Die mit positiver Oberfläche drangen tief in die Lipid-Doppelschicht ein und destabilisierten die Membran. Wenn gleichzeitig viele Partikel angreifen wird sie zerstört. Negativ geladene Goldpartikel haben die gegenteilige Wirkung. Sie stabilisieren die Membran zusätzlich gegen Eindringlinge.
Bewusstsein für Nanosicherheit erhöhen
„Im Hinblick auf eine stetig zunehmende Verwendung von Nanomaterialien in alltäglichen Endverbraucherprodukten hoffen wir, das Bewusstsein für die wachsende Bedeutung der systematischen Erforschung der Nanosicherheit zu erhöhen. Nanomaterialien sind tatsächlich vielversprechende Kandidaten für zahllose faszinierende Anwendungen – aber nur, wenn sie sich als unschädlich für Gesundheit und Umwelt erweisen“, sagt Sabina Tatur von der Universität Illinois, die zur ILL-Nanoforschergruppe gehört.
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