Die Kombination der Wörter "Nanopartikel" und "Krebs" ist ein wenig bekannt geworden. Viele Labors auf der ganzen Welt versuchen, mithilfe dieser Nanopartikel Medikamente in Krebszellen zu schmuggeln. Obwohl, wie es scheint, wenn das Arzneimittel nicht in die Zelle selbst gelangt, wie kann das Arzneimittelmolekül an ein Stück einer anderen Substanz gebunden werden, die offensichtlich größer als es ist?
Eine gezielte Arzneimittelabgabe ist sehr bequem. Erstens wird weniger Medizin ausgegeben, um die richtige Konzentration am richtigen Ort zu erreichen. Zweitens, und was noch wichtiger ist, wirkt sich das Medikament (oft sehr giftig) nicht auf den gesunden Teil des Körpers aus. Der Teufel steckt wie immer im Detail.
Zunächst müssen Sie genau wissen, was die Person krank ist. Daher wächst die Bedeutung einer genauen Diagnose unglaublich. Jetzt geht es aber nicht darum. Zweitens ist es notwendig, dass das Arzneimittel mit dem Träger nur (oder hauptsächlich) in die notwendigen Zellen gelangt und fast nicht in den Rest. Und dies bedeutet, die Träger nicht nur zu sortieren, sondern auch auf alle (!) Zelltypen im Körper zu überprüfen. Darüber hinaus garantiert der Erfolg von In-vitro-Experimenten nicht, dass sich das Ergebnis im Körper eines Tieres oder insbesondere eines Menschen wiederholt, da die Bedingungen, unter denen sich die Testsubstanzen befinden, geringfügig unterschiedlich sind. Und dieses „kleine“ reicht aus, um das Experiment zu verderben.
Wissenschaftler konnten jedoch bereits verschiedene Wege finden, um Nanopartikel an bestimmte Zellen abzugeben. Meistens krebsartig. Von den vielversprechendsten kann man magnetische und inerte Nanopartikel auflisten, beispielsweise aus Magnetit oder Gold. Sie passieren die Zellmembran von Tumorzellen aufgrund der an sie genähten Substanzen, die Krebszellen „mögen“. Grundsätzlich ist es Folsäure. Der Bedarf an Tumorzellen ist tausendmal höher als der von gewöhnlichen. Dann gibt es zwei Möglichkeiten: entweder eine starke Erwärmung von Metallnanopartikeln mit einem Magnetfeld (im Fall von Magnetit) mit anschließendem Tod der mit ihnen gefüllten Zellen oder eine schwächere Erwärmung, die von einer Desorption eines darauf vorgeklebten Arzneimittels von der Oberfläche des Nanopartikels begleitet wird.
Die zweite Methode wurde entwickelt, da es Probleme mit dem thermischen Abbau gab. Zunächst starben auch gesunde Zellen, in die versehentlich Nanopartikel eindrangen. Und zweitens war der Prozess nicht so schnell, wie wir es gerne hätten, und es funktionierte wie eine Sirene. Anstelle des Todes begann sich daher ein Teil der Tumorzellen zu vermehren und zu metastasieren. Übrigens haben sie versucht, Goldnanokomplexe zu verwenden, da sich Magnetit selbst als ziemlich giftig herausstellte. Gold hatte aber auch seine eigenen Probleme - zum Beispiel eine zu kleine spezifische Oberfläche, aufgrund derer es möglich ist, eine relativ kleine Menge des Arzneimittels zu kleben.
Auf der Suche nach inerten Nanopartikeln mit einer entwickelten Oberfläche, die in der Lage sind, die Zellmembran zu durchdringen und noch mehr Bedingungen zu erfüllen, wurden viele Kopien gebrochen. Eine Gruppe von Wissenschaftlern von NUST „MISiS“ zusammen mit Kollegen des SSC für Angewandte Mikrobiologie und Biotechnologie sowie der University of Queensland (Brisbane, Australien) erwies sich als eine ziemlich originelle Lösung auf der Basis von hexagonalem Bornitrid, die eine beeindruckende Oberflächenleistung bietet. Es stellte sich heraus, dass er nicht nur gut an Folsäure
bindet , sondern auch
Doxorubicin angemessen sorbieren / desorbieren kann . Aufgrund des Unterschieds in der Säure des Mediums im Interzellularraum und in der Zelle bleibt Doxorubicin auf der Oberfläche des Nanopartikels zurück, bis es in die Zelle eintritt, und fliegt weg, um seine schmutzige Arbeit zu verrichten, nachdem die Zellbarriere passiert ist.
„Somit wird das Medikament fast ausschließlich in den Krebszellen freigesetzt, was die Gesamtkonzentration des Medikaments im Körper stark reduziert - und somit eine Vergiftung verhindert“, sagt einer der Autoren der Studie, leitender Forscher am Labor für anorganische Nanomaterialien von NUST MISiS Andrey Matveev.
Das Material erwies sich nicht nur in der Krebstherapie als vorteilhaft, sondern auch als Katalysator für photoaktive Prozesse, wie
im Beilstein Journal of Nanotechnology ausführlicher beschrieben. Bornitrid überregte Silberatome, so dass die katalytische Produktion von Wasserstoff aus Methanol effektiv war. An derselben Stelle wird übrigens beschrieben, wie eine ganze Kolonie von Testbakterien Escherichia coli auf einem komplexen Nanopartikel abgetötet wurde. Und dass es durch dieses Material durchaus möglich ist, Wasser zu desinfizieren.
PS Welche anderen Eigenschaften der neue Nanokomplex verbirgt, bleibt abzuwarten, reicht aber für die aktive Nutzung aus. Trotzdem funktioniert die Installation zur Herstellung von Nanopartikeln (siehe Foto 1), sodass die wichtigsten Entdeckungen vor uns liegen.