Nanopartikel: Pillen der Zukunft?

9. Januar 2014
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Nanopartikel sind herkömmlichen Darreichungsformen von Arzneimitteln in vielen Punkten überlegen. Doch bisher konnten sie nur über Injektionen ins Körperinnere gelangen. Nun kreierten Forscher Nanopartikel, die auch oral verabreicht werden können.

Nanopartikel sollen die Behandlung von Krebs und anderen lebensbedrohlichen Erkrankungen revolutionieren, denn sie könnten ein großes Problem herkömmlich verpackter Medikamente umgehen: Nanopartikel transportieren Wirkstoffe genau dorthin, wo sie gebraucht werden. Denn hochpotente Krebsmedikamente hinterlassen oft lebensbedrohliche Nebenwirkungen, da sie meist nicht nur am vorgesehenen Ort, sondern im ganzen  Körper wirken. Die neuen, hoch variierbaren Verkapselungstechniken könnten auch das Problem mangelnder Wasserlöslichkeit eines Wirkstoffes beheben. Denn wenn Therapeutika nicht in Wasser löslich sind, können sie auch nicht vom Blut aufgenommen und zu ihrem Wirkort transportiert werden.

Bisher nur intravenös applizierbar

Bisher konnten die kleinen Wunderteilchen jedoch nur über Spritzen verabreicht werden, da sie nicht in der Lage waren, die Barrieren des Verdauungstraktes zu überwinden. In den Venen nutzen sie den Umstand, dass Tumoren und anderes krankhaftes Gewebe von undichten Blutgefäßen umgeben sind. Durch diese Stellen sickern die Nanopartikel und entladen ihren wertvollen Inhalt direkt am Tumor. Verschiedene Arten von Nanopartikeln, bestückt mit Chemotherapeutika oder siRNAs, die bestimmte Gene ausschalten können, befinden sich momentan in klinischen Studien. Dort wird ihre Wirksamkeit bei der Bekämpfung von Krebs und anderen Erkrankungen überprüft.

Nun auch als Pille

Wissenschaftler haben nun eine neue Art von Nanopartikeln entwickelt, die oral verabreicht werden können und über den Intestinaltrakt in den Blutkreislauf aufgenommen werden. „Patienten müssten dann in Zukunft nur noch eine Tablette schlucken, anstatt Injektionen zu erhalten“, schreiben die Wissenschaftler in ihrer Studie im Fachmagazin Science Translational Medicine. Den kleinen Polymeren Durchtritt durch die Darmwand zu gewähren, war gar nicht so einfach, denn dabei müssen sie die Innenverkleidung des Darms überwinden, die unter anderem aus einer Schicht Epithelzellen besteht. Durch die sogenannten „tight junctions“ zwischen den Zellen stellt diese Schicht eine praktisch undurchdringbare Barriere dar. „Die größte Herausforderung besteht darin, die Nanopartikel durch diese Zellbarriere zu bekommen“, so Studienleiter Prof. Omid Farokhzad von der Harvard Medical School in Boston, USA. „Denn wo immer im Körper Zellen eine Barriere bilden, gibt es zwischen den Zellen diese Halterungen, wie bei einer Mauer aus Ziegelsteinen. Die Ziegel sind die Zellen, der Mörtel die Halterungen. Und nichts kann diese Mauer durchdringen!“, so Farokhzad.

Wissenschaftler hatten bereits versucht diese Mauer zu überwinden, indem sie die „tight junctions“ kurzfristig lösten. Dann konnten die Arzneistoffe die Barriere passieren. Doch dieser Ansatz hatte unerwünschte Nebeneffekte zur Folge, wenn pathogene Bakterien die Zellschleusen ebenfalls passierten.

Mutter Natur macht’s vor

Um eine Lösung für dieses Problem zu finden, haben sich die Forscher nun die Natur zum Vorbild genommen. Studien hatten gezeigt, auf welche Weise Babys ihren sogenannten Nestschutz erwerben, wenn sie Antikörper aus der Muttermilch aufnehmen. Diese Antikörper müssen ebenfalls über den Intestinaltrakt in den Blutkreislauf des Kindes gelangen. Das gelingt ihnen, indem sie an einen Oberflächenrezeptor namens FcRN binden. Nach diesem Vorbild bedeckten die Wissenschaftler ihre Nanopartikel mit Fc-Proteinen – dem Teil des Antikörpers, der an den FcRN-Rezeptor auf den Darmzellen bindet. Die Nanopartikel bestehen aus einem biokompatiblen Polymer mit dem Namen PLA-PEG (Polylactid-co-Glycolid) und sind mit einem Arzneistoff in ihrem Inneren bestückt. Sobald die Partikel im Verdauungstrakt angekommen sind, binden die Fc-Proteine auf ihrer Oberfläche an die FcRN-Rezeptoren an der Darmwand und können diese so passieren.

Beschichtet: 11x effizienter

In ihrer Teststudie an Mäusen haben die Wissenschaftler Insulin in Nanopartikel verpackt und oral verabreicht. Die Nanopartikel, die mit Fc-Proteinen bestückt waren, erreichten den Blutstrom der Tiere elfmal effizienter als dieselben Nanopartikel ohne Beschichtung. Die Menge des derart transportierten Insulin reichte aus, um die Blutzuckerspiegel der Mäuse zu senken. „Unerwünschte Nebenwirkungen haben wir nicht beobachtet, auch nicht, als wir den Mäusen sehr hohe Dosen der Nanopartikel intravenös verabreicht haben“, erklärt Co-Autor Prof. Dr. Frank Alexis von der Clemson University in South Carolina, USA. „PLA-PEG wird vom Körper abgebaut, indem die Esterbindungen hydrolysiert werden“, so Alexis weiter.

Vielfältige Anwendungen möglich

Die Wissenschaftler hoffen nun, weitere Nanopartikel nach demselben Prinzip herstellen zu können, die auch andere Körperbarrieren wie die Blut-Hirn-Schranke, überwinden können. „Auch die Schleimhaut der Lunge und die Plazenta sind denkbare Ziele unserer Technik“, so Farokhzad. Außerdem arbeiten die Forscher an der Freisetzung weiterer Arzneimittel. „Die Nanopartikel können theoretisch mit allen möglichen Substanzen bestückt werden, die bestimmte Körperbarrieren nicht eigenständig durchdringen können“, so Rohit Karnik, ein beteiligter Wissenschaftler vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, USA. Wann sie ihre kostbare Fracht entladen, können die Wissenschaftler über die Zusammensetzung des Polymers, sein Molekulargewicht und seine Kristallinität bestimmen.

„Diese Art der Arzneimitteldarreichung könnte vor allem für die Entwicklung neuer Medikamente gegen hohe Cholesterinwerte oder bei Arthritis sein. Patienten mit diesen Erkrankungen würden sicherlich lieber Tabletten schlucken, als regelmäßig zum Arzt zu gehen und dort eine Nanopartikelspritze verabreicht zu bekommen“, schreiben die Wissenschaftler.

79 Wertungen (4.7 ø)

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12 Kommentare:

DGO
DGO
#12 |
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DGO
DGO

In den bisherigen Kommentaren sind viele pauschale Meinungen enthalten und werden die sprichwörtlichen Äpfel mit Birnen verglichen. Wie bereits richtig bezieht sich die Bezeichnung Nanopartikel lediglich auf das Größenmerkmal. In der pharmazeutischen und technischen Anwendung macht man sich allerdings unterschiedliche durch die Größe bedingten Eigenschaften zunutze. Nanomaterialien sind schon seit langem im Einsatz ohne dass auf diese Eigenschaft besonders hingewiesen würde, immer dann nämlich wenn es sich um kolloidal verteilte Feststoffe handelt (Beispiele: Latexfarben, Autowachse, oder im pharmazeutischen Bereich Suspensionen zur Herstellung von Filmtabletten oder hochdisperses Siliziumdioxid…um nur einige zu nennen).
Dass Nanopartikel fast alle Membranen durchdringen können, ist so pauschal Humbug. Es ist ja genau dieses Problem, das in der im oben zitierten Forschungsarbeit bearbeitet wurde. Es ist eben nicht einfach, Nanopartikel in den Körper einzubringen. Die Frage wo die Partikel im Körper verbleiben ist von mehreren Faktoren abhängig u. A. vom verwendeten Material und der Modifikation der Oberfläche (siehe Artikel). Nach der Applikation werden die Partikel sehr besonders von den Zellen des Retikulo-Histiozytären Systems (ältere Bezeichnung: Retikulo-Endotheliales System) aber zum Beispiel auch von manchen Krebszellen durch Phagozytose aufgenommen und damit schnell aus dem Blut eliminiert.
Zu Vergleich mit Asbest und Plastikmüll: In der genannten Arbeit wurden Partikel aus PLGA verwendet, einem Material, das nicht nur, wie im Artikel genannt, biokompatibel ist sondern biodegradierbar. Das Material wird durch Esterasen zu Milchsäure und Glycolsäure hydrolisiert und weiter zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut. Es findet z. B. Anwendung als resorbierbares chirurgisches Nahtmaterial oder in biodegradierbaren Implantaten. Die pharmazeutische Anwendung von Nanopartikeln wird übrigens seit Jahrzehnten im Bereich der Grundlagenforschung erforscht. Wo sind die großen Umsätze damit im Pharmamarkt? Um Grundlagenforschung dürfte es sich auch bei der oben zitierten Arbeit handeln. Was das mit “großen Gewinnaussichten” oder “Menschen … als Versuchskaninchen” zu tun hat, erschließt sich mir nicht. Allerdings wären mögliche Anwendungen in der Tumortherapie, in der Antibiotikatherapie gegen intrazelluläre Keime oder bei der Überwindung der Blut-Hirnschranke dringend benötigte therapeutische Optionen.
Manchmal ist es schon hilfreich wenn Meinungen durch Sachkenntnis unterfüttert sind. Und wie aufwändig die Wirksamkeit und Unbedenklichkeit von Arzneimitteln vor einer Zulassung getestet wird, muss ich den hier vertretenen Fachkreisen ja wohl nicht erläutern.

#11 |
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Prof. Dr. Bernhard Senge
Prof. Dr. Bernhard Senge

In der Lebensmitteltechnologie sieht man die Anwendung von Nanoscale-Zusätzen zur Verbesserung bestimmter Funktionalitäten in der Nahrung mittlerweile mehr kritisch als positiv an, da alle Barriereschranken im Körper überwunden werden können.
Für und wider sollten komplex kritisch abgeklärt werden. In der Technologie gilt der Spruch: wo Licht ist, ist auch Schatten. Wo viel Licht ist…..

#10 |
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Brigitte Gotter
Brigitte Gotter

Na wo werden die Überreste eines “Nanomedikamentes” wohl wiederzufinden sein…. ja wohl doch in der Leber, wo man die Überreste der Nanopartikel aus der Nahrung ja auch wieder findet. “Gute Errungenschaft” mit Fragezeichen!

#9 |
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Dr. med. Arnaud Carasso
Dr. med. Arnaud Carasso

Es ist wohl klar, dass wir wie bei jeder vom Mensch “de novo” kreierten Moleküle unberechenbare, neue Probleme erleben werden. Ist es ein Grund um eine vielversprechende Forschung zu verbieten ? Übrigens sind Nanopartikel schon seit lange in unsere Umgebung los. Es bleibt nur zu hoffen, das die Risiken der “medizinischen” Partikel besser geprüft werden als bei der industriellen.
PS. Vielleicht haben es Praktiker der naturheilkundlichen biologischen Therapie schon geforscht.

#8 |
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Dr.Bayerl
Dr.Bayerl

Ich denke, “Forscher” müssen heute unbedingt positive weit in der Zukunft liegende (fragliche) Anwendungen herausposaunen um die Forschungsgelder weiter fließen zu lassen. Am besten können das die Klimakatastrophenprediger, die wie gedruckt lügen.
Nano heißt erst mal nichts anderes als klein, gilt auch für Salz und Zucker, wenn er klein genug ist.

Na klar kommt es auf die “Transporthüllen” an.

mfG

#7 |
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Ein hochinteressanter Forschungsansatz, dieses Nanopartikel-Vehicel-Transportsystem, das die Pharmakotherapie in der Tat revolutionieren könnte. Man denke nur an die vielen Millionen insulinpflichtigen Diabetiker, die davon profitieren würden.

#6 |
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Dr. med. Axel Siebert
Dr. med. Axel Siebert

Was wird eigentlich aus diesen Transporthüllen, wenn sie ihren Zweck erfüllt haben? Hat sich schon mal wer ernsthafte Gedanken darüber gemacht, ob sich Nanopartikel im allgemeinen (und als Medikament in den Körper gebracht erst recht…) als “das neue Asbest” für uns und die Umwelt erweisen könnten?
Es kommt mir im höchsten Maße fahrlässig vor, Partikel von solch geringer Größe und letztlich unbekannter Fernwirkung zu schaffen, und diese als Zusatz zu allen möglichen Produkten (Farben, Sprays, Imprägnierungen, Medikamente…) in der Welt zu verbreiten. Mich gruselt.
Einmal mehr scheint die Orientierung an vermutlich großen Gewinnaussichten das Rennen zu machen – vor einer verantwortungsvollen Haltung, welche m. E. umfangreichere Beforschung der grundsätzlichen Wirkungen dieser “Partikel” VOR massenhaftem Einsatz notwendig machen würde. Wir werden diese Teilchen jedenfalls genauso wenig wieder aus der Welt kriegen wie die klein geriebenen Kunstofffetzen in den Meere, welche sich inzwischen in Fischen etc. (und zwar keineswegs nur im Verdauungstrakt!) wiederfinden.

#5 |
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Gisela Satzinger
Gisela Satzinger

.. in der naturheilkundlichen biologischen Therapie sind Nano-Arzneimittel längst verfügbar!!!

#4 |
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Ärztin

Für ein anderes Produkt (das Schlankplantat) wollten etliche Leser unbedingt “Versuchskaninchen” sein, ohne die Studie so recht verstanden zu haben.
Es kommt wohl doch nur darauf an, wie man sein Produkt verkauft.

#3 |
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Monika Geissler
Monika Geissler

Die Menschen werden mal wieder als Versuchskaninchen mißbraucht. Ansonsten kann ich mich nur meinem Vorredner anschließen.

#2 |
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Ernst Pawlowsky
Ernst Pawlowsky

“die Entwicklung neuer Medikamente gegen hohe Cholesterinwerte oder bei Arthritis sein. Patienten mit diesen Erkrankungen würden sicherlich lieber Tabletten schlucken, als regelmäßig zum Arzt zu gehen und dort eine Nanopartikelspritze verabreicht zu bekommen“, schreiben die Wissenschaftler.”

Aber keiner will seine Lebensstilfaktoren verändern, gelle? Lieber lassen wir die Gesundheitskosten weiter explodieren und Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie verdienen gut.

#1 |
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