Winzling gegen Resistenzen

5. Dezember 2008
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Größer, höher, weiter - das sind Dimensionen, die allgemein von Interesse sind. Nicht so in der Nanotechnologie. Dort kann es gar nicht klein genug zugehen. Auch die Medizin kann von den Nanos profitieren. Zum Beispiel bei der Identifizierung von Antibiotika gegen resistente Bakterien.

Mit winzig kleinen “Nanoprobes” spionieren englische Forscher dem Wirken oder Nichtwirken von Antibiotika nach. Die ersten Tests mit der Silikon-basierten Technologie wurden mit Vancomycin gemacht. Inzwischen wurden die Screenings auf weitere potenzielle Antibiotika ausgedehnt. Das Ziel der Wissenschaftler um Dr. Rachel McKendry am London Centre for Nanotechnology ist letztendlich, mit Hilfe der Nanotechnologie die Identifizierung potenzieller Antibiotika gegen Super-Erreger zu beschleunigen. Die Antibiotika-Resistenz nehme alarmierend zu, so McKendry. “This is a major global health problem and is driving the development of new technologies to investigate antibiotics and how they work.” Es sei das erste Mal, dass Nanoprobes für das Screening von neuen Medikamenten genutzt werden, so die Leiterin der Studie. Mit dem Verfahren auf Basis der Nanotechnologie könnten sie innerhalb von wenigen Minuten feststellen, ob ein Antibiotikum eine Bakterie außer Gefecht setzen kann oder nicht.

Winzige Sonden als Nanoprobes

Bei den “Nanoprobes” handelt es sich um winzigste Sonden, die man vielleicht als Nano-Teststreifen bezeichnen kann, erklärte Prof. Dr. Axel Lorke, Sprecher und Vorstand des Center for Nanointegration (CeNIDE) an der Uni Duisburg-Essen, gegenüber DocCheck. “Dabei macht man sich zu nutze, dass kleinste Auslenkungen eines Spiegels das reflektierte Licht stark beeinflussen können. Stellen Sie sich einfach vor, Sie würden mit einem kleinen Taschenspiegel das Sonnenlicht als kleinen Fleck auf eine 10 m entfernte Wand werfen. Wenn Sie dann den Spiegel nur um ein Grad drehen, wandert der Fleck um ca. 15 cm”. Und wie funktionieren Nanoprobes in diesem speziellen Fall? Lorke: “In der Studie werden winzige Biegebalken (Teststreifen) mit Substanzen versehen, die repräsentativ für a) den resistenten und b) den für das Antibiotikum empfindlichen Erreger sind. Diese Substanzen, bzw. deren Moleküle, stehen wie ein Rasen oder wie die Borsten einer Bürste von der Unterlage ab. Wenn sich nun das Antibiotikum anlagert (Fall b), zwängt es sich zwischen die Moleküle und verbiegt dadurch die Unterlage, also die winzigen Teststreifen. Im Fall a) lagern sich keine Moleküle an und der Testbalken bleibt gerade. Die Verbiegung der Balken/Teststreifen wird mit einem Lichtzeiger ausgelesen.”

Nanomedizin für bessere Diagnostik und Therapie

Die Nanotechnologie wird als die Technologie des 21. Jahrhunderts gehandelt, die noch weiteres Potenzial für bahnbrechende Anwendungen hat. Nano – das Wort kommt aus dem griechischen und bedeutet Zwerg – steht für Methoden, Werkzeuge und Materialien in der Nanometerdimension. Ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter bzw. einer Größenordnung, die den Organellen und supramolekularen Strukturen einer menschlichen Zelle entspricht. Und das macht die Technologie so interessant für die Nutzung in der Medizin. Die Nanomedizin ist noch eine junge, aber viel versprechende Wissenschaft, die das Ziel hat, schnellere, sichere und gezieltere Lösungen in der Diagnostik und Therapie von Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, von neurodegenerativen Erkrankungen, aber auch in der Implantate-Medizin zu entwickeln. In die Nano-Forschung arbeiten Wissenschaftler aus Physik, Chemie, Biologie und Medizin zusammen.

Vielfalt von medizinischen Anwendungen in der Entwicklung

Wie breit das Wissenschaftsgebiet der Nanomedizin ist, wird am besten anhand ihrer Werkzeuge, Methoden und Materialien deutlich. Stichworte sind laut European Foundation for Clinical Medicine in Basel: Rastermikroskopie, Nano-Optik, Nano-Materialien und –Oberflächen, Nano-Fluidik, Nanodevices und Nanoroboter. Beispiele für in Entwicklung befindliche medizinische Anwendungen sind: Rastermikroskope, die biologische Präparate bis hinunter zu einzelnen Molekülen abbilden können. Nanosensoren eignen sich beispielsweise, um komplexe Geruchsmuster von spezifischen Krankheiten in der Atemluft zu erkennen. Nanostrukturierte Träger transportieren Medikamente gezielt in kranke Zellen und Organe und vermeiden damit Nebenwirkungen. Nano-Fluidik bedeutet, dass kleinste Flüssigkeitsmengen, beispielsweise ein Tropfen Blut, ausreichen, um unterschiedlichste Messungen durchzuführen. Das Prinzip wird heute schon beim so genannten “Bedside Monitoring” angewendet. Zum derzeitigen Stand der Nanomedizin erklärte Professor Dr. Patrick Hunziker, Präsident der European Society of Nanomedicine und Mitbegründer der CLINAM, gegenüber DocCheck: “Die Nanomedizin hat in vitro und in vivo gute Fortschritte gemacht. Die ersten klinischen Studien wurden gestartet. Studien mit neuen, nanomedizinischen Therapieformen haben gezeigt, dass es funktioniert, Medikamente in kleineren Dosen und damit mit weniger Nebenwirkungen aber mit stärkerer Wirkung z.B. auf Tumore und andere Erkrankungen anzuwenden. Wir erwarten deshalb in den nächsten Jahren einen Boom von nanomedizinischen Anwendungen.”

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1 Kommentar:

Dr. rer.nat. Dr. med. Ute Linz
Dr. rer.nat. Dr. med. Ute Linz

Eine kleine Korrektur: Die Technik ist nicht “Silikon-basiert” sondern Silizium-basiert.

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