Nanotechnologie für gezielte Krebstherapie
Nanopartikel-basierte Systeme zur Medikamentenverabreichung reduzieren wahrscheinlich Toxizität und Nebeneffekte (über eine gezielte Verabreichen), die Kosten für Behandlungen und sogar die Zeit der Behandlung in Bezug auf alternative Therapien. Einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (SWNTs) haben kürzlich aufgrund der Entdeckung, dass sie menschliche Zellen potenziell viermal schneller durchdringen und tiefer als vergleichbare einheitlich geformte Partikel eindringen, viel Aufmerksamkeit erhalten. Bei Krankheiten wie rheumatischer Arthritis oder Morbus Crohn könnte beispielsweise eine schnelle lokale Injektion von Medikamenten statt mehrerer Stunden nicht lokalisierter intravenöser Infusion erfolgen. Durch das Kombinieren von SWNTs mit intelligenten Materialien, und zwar solchen, die auf Reize aus der Umgebung reagieren, um steuerbare Geräte für die Medikamentenverabreichung für die Tumortherapie zu erstellen, war der treibende Faktor hinter dem Beginn des Projekts "Smart nanomaterials with applications in photodynamic therapy" (SNAP). Die Wissenschaftler haben sich auf Photosensibilisatoren konzentriert, d. h. auf Substanzen, die auf die Absorption von Licht reagieren. Eine Klasse dieser Substanzen wird in der photodynamischen Krebstherapie verwendet, bei der die Lichtexposition ein Medikament aktiviert, das Zellen tötet. Obwohl sie hoch effektiv sind, fehlt ihnen Spezifizität in Bezug auf gesunde Zellen und Krebszellen und sind nicht sehr wasserlöslich, die Grundlage von intra- und extrazellulärer Flüssigkeit. Um ihre Fähigkeit zu verbessern, zwischen normalen Zellen und Krebszellen zu differenzieren, haben Forscher versucht, Photosensibilisatoren zu funktionalisiseren. Die Zugabe von mehreren Sensor- bzw. Rezeptoreinheiten würde ermöglichen, dass die Photosensibilisatoren bei Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Signale (Substratmoleküle, die an den Rezeptor binden, oder lokale Umgebungsbedingungen, z. B. Ionen- oder pH-Änderungen) ein- bzw. ausgeschaltet werden. Die Forscher haben wasserlösliche Kohlenstoff-Nanoröhren entwickelt und sie unter Verwendung mehrerer experimenteller Techniken charakterisiert, die Informationen zur Verfügung stellen, die in der Literatur nicht zu finden sind. Sie haben außerdem ein Verfahren entwickelt, mit dem hochreine, selektiv funktionalisierte SWNTs produziert werden, die optische und elektrische Eigenschaften beibehalten. Die Synthes und Charakterisierung mehrerer potenzieller Photosensibilisatoren und die nachfolgende Elektronenpaarbindung an SWNTs verwies auf den Einsatz in photovoltaischen Anwendungen wie die Energieumwandlung. Das SNAP-Projektteam machte wichtige Fortschritte in der Entwicklung von wasserlöslichen SWNTs und Photosensibilisatoren, die als Basis für die weitere Entwicklung von gezielten und intelligenten photodynamischen Systemen für die Medikamentenverabreichung sowie als Solarenergiegeräte dienen sollten.
