Meine Merkliste
my.bionity.com  
Login  

Tödliches Nanopaket für Krebszellen

Hybrides Nanomaterial zerstört hypoxische Krebszellen durch gezielte Freisetzung von reaktiven Radikalen

08.05.2017

© Wiley-VCH

Krebstherapien mit reaktiven Sauerstoffspezies sind in den Regionen von Tumoren mit geringer Sauerstoffkonzentration häufig unwirksam. Amerikanische Wissenschaftler haben jetzt ein hybrides Nanomaterial entwickelt, das durch Hitzeaktivierung in Tumorzellen eine Vorstufe für freie Radikale freisetzt. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, zerstören die freien Radikale die Zellkomponenten auch unter Sauerstoffmangel und induzieren dadurch den Zelltod (Apoptose). Die Freisetzung der Substanz am Zielort und ihre Wirkung können präzise gesteuert werden.

Viele etablierte Behandlungsmethoden von Krebs basieren auf der Erzeugung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), die bei den Tumorzellen den Zelltod einleitet. Allerdings muss dafür Sauerstoff vorhanden sein, und hypoxische (Sauerstoffmangel-) Regionen im Tumorgewebe überleben häufig ROS-Behandlungen. Younan Xia am Georgia Institute of Technology und der Emory University in Atlanta (USA) und sein Team haben daher eine Strategie entwickelt, um eine Substanz, die nach gezielter Aktivierung in Radikale zerfällt, in Zellen einzuschleusen, wo sie diese nach einem ROS-ähnlichen Mechanismus auch unter hypoxischen Bedingungen zerstören kann.

Wie die Autoren erläutern, wurden sie auf der Suche nach einer Verbindung, die genügend Radikale produziert, im Bereich der Polymerchemie fündig. Dort ist die Azo-Verbindung AIPH ein bekannter Polymerisationsstarter, der Alkylradikale freisetzt. In medizinischen Anwendungen führte AIPH zu DNA-Schädigungen und zu Lipid- und Protein-Peroxidationen, auch wenn kaum freier Sauerstoff zur Verfügung stand. Zunächst muss dafür aber das empfindliche AIPH in die Zellen im Gewebe hineingebracht werden. Die Wissenschaftler verwendeten daher Nanokäfige, deren Hohlräume sie mit Laurinsäure füllten. Dieses so genannte „Phase-Change-Material“ (PCM) kann als Trägermaterial für AIPH dienen. Befindet sich der Nanokäfig im Zielgewebe, heizt eine Bestrahlung mit einem Nahinfrarot-Laser diese Nanokäfige auf, sodass das PCM schmilzt und seine AIPH-Fracht freisetzt. Das AIPH zerfällt sofort in freie, hochreaktive Radikale.

Dass dieses Konzept funktioniert, bewies das Team mit einer Reihe von Experimenten an unterschiedlichen Zellsorten. An roten Blutkörperchen wurde erhebliche Hämolyse beobachtet. Lungen-Krebszellen nahmen die Nanoteilchen auf und erlitten durch die Freisetzung des Radikalstarters schweren Schaden. Aktinfilamente zogen sich zusammen und aggregierten. Und die Lungen-Krebszellen wurden, unabhängig von der Sauerstoffkonzentration, erheblich in ihrem Wachstum eingeschränkt.

Obwohl die Autoren zugeben, dass „die Wirksamkeit durch Optimierung der Komponenten und der Bedingungen noch verbessert werden muss“, zeigten sie deutlich, wie ihr Hybridsystem Zellen unabhängig vom Sauerstoffgehalt effektiv abtötete. Diese Strategie könnte für die Nanomedizin, die Krebs-Theranostik und alle Anwendungen interessant sein, bei denen es auf die gezielte Freisetzung einer Substanz mit überragender räumlicher und zeitlicher Auflösung ankommt.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Laurinsäure
Mehr über Georgia Institute of Technology
  • News

    Baumwollbasierte Hybrid-Biokraftstoffzelle könnte implantierbare medizinische Geräte antreiben

    Eine glukosebetriebene Biokraftstoffzelle, die Elektroden aus Baumwollfasern verwendet, könnte eines Tages helfen, implantierbare medizinische Geräte wie Herzschrittmacher und Sensoren zu betreiben. Die neue Brennstoffzelle, die doppelt so viel Strom liefert wie herkömmliche Biokraftstoffze ... mehr

    Wie kam das Phosphat in die RNA?

    Das Phosphat-Ion ist in den auf der Erde gängigen Phosphatmineralien nahezu unlöslich und inaktiv. Wie also ist es in die vermutlich ersten Bausteine des Lebens gelangt, die Ribonucleotide, aus denen die RNA aufgebaut ist? Amerikanische und spanische Forscher haben nun realistische Bedingun ... mehr

    Verkorkte Mikroflaschen

    Retard-Formulierungen, die Pharmaka über einen verlängerten Zeitraum freisetzen, sind noch lange nicht das Ende „intelligenter“ Wirkstoffträger. Moderne Arzneistoffe sollen zielgenau im erkrankten Organ, dem Biorhythmus folgend oder nur bei bestimmten physiologischen Zuständen freigesetzt w ... mehr

Mehr über Emory University
  • News

    Beide amerikanischen Ebola-Patienten geheilt

    (dpa) Drei Wochen nach ihrer Überführung aus Westafrika sind die beiden an Ebola erkrankten US-Helfer wieder gesund. Am Donnerstag wurde der Arzt Kent Brantly aus dem Krankenhaus in Atlanta entlassen, zwei Tage zuvor war bereits seine Mitarbeiterin Nancy Writebol als geheilt erklärt worden. ... mehr

    Verkorkte Mikroflaschen

    Retard-Formulierungen, die Pharmaka über einen verlängerten Zeitraum freisetzen, sind noch lange nicht das Ende „intelligenter“ Wirkstoffträger. Moderne Arzneistoffe sollen zielgenau im erkrankten Organ, dem Biorhythmus folgend oder nur bei bestimmten physiologischen Zuständen freigesetzt w ... mehr

    Sexualhormon soll Schädel-Hirn-Trauma lindern

    (dpa) Mit einem Sexualhormon wollen US-Forscher künftig schwere Kopfverletzungen durch Unfälle auf der Straße und im Haus behandeln. Erste Studien hatten gezeigt, dass die Behandlung mit Progesteron die Todesrate durch ein Schädel-Hirn-Trauma um die Hälfte senkt. Jetzt fördert die Nationale ... mehr

Mehr über Angewandte Chemie
  • News

    Magnetschwebetrennung in der Drogenfahndung

    Verdächtige Pulver können mit einer Methode namens Magneto-Archimedes Levitation (MagLev) schnell vor Ort analysiert werden, wie eine Studie in der Zeitschrift Angewandte Chemie zeigt. Selbst stark gestreckte Substanzen in Drogengemischen werden identifiziert. Die von einem Wissenschaftler- ... mehr

    Aufrüstung für das Immunsystem: Nanopartikel als künstliche Enzyme

    Prinzipiell könnte unser Immunsystem Tumorzellen aufspüren und abtöten. Nur leider sind Tumore bestens gegen Attacken des Immunsystems gerüstet. Trotz moderner Krebstherapien sind Metastasierungen und Rückfälle ein großes Problem. Der Aufbau einer „Antitumor-Immunität“ könnte jetzt aber gre ... mehr

    Eingewickelte Silber-Häufchen

    Unter Nanoclustern versteht man „Häufchen“ aus einigen wenigen Atomen, die oft interessante optische Eigenschaften zeigen und attraktive Sonden für bildgebende Verfahren werden könnten, etwa in der Biomedizin und Diagnostik. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellen Forscher einen Nanocl ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.