Arzneimittelfreigabe durch Magneten
Magnetische Nanopartikel-Vesikel-Aggregate (MNPVs) sind mikroskopisch kleine Arzneimittelabgabesysteme, die ihren Inhalt in Reaktion auf ein magnetisches Signal freigeben. Partikel in der Größe von etwa einem Milliardstel Meter sind an arzneimittelhaltige Lipidvesikel angebracht, die wiederum in einem gewebeähnlichen Hydrogel eingebettet sind. Für Anwendungen wie Gewebezüchtung oder regenerative Medizin, müssen MNPV Medikamente oder andere bioaktive Stoffe an die betroffene Stelle zur richtigen Zeit liefern. Dazu wandelten die Wissenschaftler des durch die EU-geförderten Projekts MAGNANOVES (Magnetically responsive nanoparticle-vesicle hydrogels as "smart" biomaterials for the spatiotemporal control of cellular responses) MNPV in magnetisch reagierende intelligente Biomaterialien um. Die Idee hinter MAGNANOVES war, die MNPV zur Freisetzung von Arzneimitteln zu bringen, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt sind und sich anschließend selbst zerstören sobald sie das Mittel geliefert haben. Nach die Wissenschaftler ausgearbeitet hatten, die magnetische Nanopartikel chemisch an Lipidvesikeln zu befestigen sind, entwickelten sie Methoden, um Arzneimittel magnetischen Drogen aus den resultierenden MNPV in Suspension freizusetzen. Eines ihrer Ziele war, zwei Moleküle freizusetzen, die zusammen arbeiten, um eine zelluläre Antwort auslösen - beispielsweise ein Enzym und sein Substrat. Indem die Forscher das Verdauungsenzym Trypsin auf magnetische Weise in eine Proteinlösung freigaben, konnten sie demonstrieren, dass große Biomoleküle aus MNPV in Suspension anstelle von Gelen freigesetzt werden können. Die Tatsache, dass Trypsin aktiv blieb und das Protein verdaute, demonstriert das Potenzial des Systems, Enzyme an Zellen zu liefern, um eine zelluläre Reaktion zu initiieren. In einer weiteren Innovation befestigen die Forscher reversibel Proteine und Enzymen an der Oberfläche der magnetischen Teilchen. Dieses Verfahren könnte verwendet werden, um ein inaktives Vorläuferarzneimittel in eine aktive Form zu überführen, nachdem es von einem MNPV magnetisch freigesetzt wurde. Obwohl die Forscher noch einige Hürden überwinden müssen, zeigt sich das Nanopartikel-Vesikel-System von MAGNANOVES als äußerst viel versprechend, um therapeutische Mittel an Zellen zu liefern, ohne das umliegende Gewebe zu beeinflussen. Nachdem mithilfe eines Enzym/Substrat-Modellsystem gezeigt wurde, dass das Verfahren funktioniert, könnte es auch zur Entwicklung von Biosensoren und industriellen Katalysatoren eingesetzt werden.
Schlüsselbegriffe
intelligente Biomaterialien, magnetischer Auslöser, magnetische Nanopartikel-Vesikel, Arzneimittelabgabe, Hydrogel
