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Pharmakologie: Molekulare Injektionsnadeln

Pharmawirkstoffe in den Körper einzubringen ist nicht schwer, sie aber gezielt in Zellen einzuschleusen, kann problematisch sein. Werden Pharmaka nicht in ausreichendem Maße von Zellen aufgenommen, muss ein passender Transporter her. Ein französisch-italienisches Forscherteam versuchte sich erfolgreich an Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
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"Wie winzige Nadeln können sie sich durch Zellmembranen bohren", erklärt Alberto Bianco, "ohne die Zelle dabei zu beschädigen." Die Rede ist von Kohlenstoff-Nanoröhrchen – lange dünne Röhren im Nanomaßstab, die aus einer oder mehreren Schichten graphitartig angeordneter Kohlenstoff-Atome bestehen. Werden Proteine oder Nukleinsäuren angeknüpft, nehmen sie diese beim Durchtritt durch die Membran einfach mit.

Bianco und ein Team aus Wissenschaftlern vom französischen Forschungszentrum CNRS in Straßburg und der Universität Triest wollten testen, ob sich dieses Konzept auch auf kleine Wirkstoffmoleküle wie Antibiotika oder Krebstherapeutika ausweiten lässt. Besonders attraktiv fanden sie die Idee, nicht nur einen, sondern zwei verschiedene "Passagiere" anzuknüpfen. Auf diese Weise könnten beispielsweise Kombitherapien mit unterschiedlichen Wirkstoffen durchgeführt oder die Aufnahme des Wirkstoffs mit Hilfe eines Markers überwacht werden.

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Nanoröhrchen | Säugerzellen nehmen Kohlenstoff-Nanoröhrchen schnell auf. Das Röhrchen war mit dem Antimykotikum Amphotericin B sowie mit einem Fluoreszenzmarker verbunden.
Zwei verschiedene Moleküle gezielt, kontrolliert und völlig unabhängig voneinander an Kohlenstoff-Nanoröhren zu knüpfen, erfodert eine ausgeklügelte Strategie. Die Forscher erzeugten dazu an den Spitzen und an den Seitenwänden der Röhren zwei verschiedene Typen von "Ankerplätzen", die mit einer Art "Schutzkappen" versehen sind. Dann konnten sie die erste Sorte Schutzkappen abgespalten und Molekültyp 1 anhängen, um anschließend die zweite Sorte zu entfernen und Molekültyp 2 anzukuppeln. So beluden die Forscher die Röhrchen mit Amphotericin B, einem Wirkstoff gegen Pilzinfektionen, sowie einem Fluoreszenzfarbstoff.

Durch die Kopplung an die Röhrchen verlor das Antimykotikum seine sonst typischen toxischen Nebenwirkungen. Gleichzeitig wurde seine Wirksamkeit gegen Pilze erhöht. Ein Grund könnte die erhöhte Wasserlöslichkeit sein, zudem konnte der Wirkstoff nun nicht mehr verklumpen. "Unser Ansatz könnte Amphotericin B zu einem breiteren Einsatz gegen chronische Pilzinfektionen verhelfen", hofft Bianco.

Besonders attraktiv scheinen auch Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die mit einem Wirkstoff sowie einem "Wegweiser" als Passagiere versehen sind. Der Wegweiser soll dann gezielt bestimmte Zelltypen, beispielsweise Tumorzellen, erkennen und den Transporter dorthin lotsen, sodass diese Zellen den Wirkstoff bevorzugt aufnehmen.

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