MicroSilver - Winzige Silberkugeln töten Bakterien
Die Nanotechnologie hat die Fantasie auch der Mediziner angeregt. Molekülgroße Motoren oder Pumpen in künstlichen Zellen, die die Funktion von ausgefallenen Körperzellen übernehmen können, geistern als Visionen durch Publikationen.
Doch die Realität ist weitaus nüchterner. Das Arbeiten in Größenordnungen von Millionstel Millimetern will zunächst einmal beherrscht werden, bevor komplexe Strukturen aufgebaut werden können. Anwendungsreife Nanotechnologie für die Medizin gibt es derzeit im Wesentlichen bei Füllstoffen, die vornehmlich in der Zahnmedizin eingesetzt werden, im Bereich Oberflächen und Beschichtungen sowie bei der Konstruktion von Partikeln. Alles andere wird für lange Zeit noch Vision bleiben.
Produktreife erreicht haben inzwischen die Nanopartikel der Nürnberger Firma Biogate. Erlanger Mediziner und Nanotechnologen des Fraunhofer-Instituts für Fabrikation und fortgeschrittene Materialien (Ifam) in Bremen produzieren und vermarkten in dem Gemeinschaftsunternehmen Nanosilber.
"Silber wirkt antibakteriell und kann daher überall dort gut eingesetzt werden, wo es auf Keimfreiheit ankommt", erklärt Peter Steinrücke, einer der Firmengründer.
Das Unternehmen produziert Silberpartikel von Größen bis hinab zu fünf Nanometer Durchmesser. Dafür wird das Edelmetall im Vakuum verdampft und auf einer Oberfläche wieder kondensiert. Normalerweise erreicht man so Partikelgrößen zwischen 50 und 100 Nanometern, auf fließenden Flüssigkeitsfilmen sind jedoch auch fünf Nanometer erreichbar. Die kondensierten Partikel sind porös und wegen ihrer großen Oberfläche besonders aktiv.
"Das Silber ist außerdem hochrein und nicht wie bei chemischen Produktionsprozessen mit anderen Stoffen verunreinigt", erklärt Steinrücke. Die Nanopartikel werden fein verteilt in Polymere für Katheter oder Implantate eingearbeitet oder als dünne Beschichtung auf Instrumente aufgebracht.
Eines der ersten Produkte auf dem Markt ist ein Medizinkleber mit Nanosilber. So kann man in der Medizintechnik Bauteile zusammenfügen, ohne dass der Kleber einen Ansatzpunkt für Bakterien bietet.
Fein verteiltes Nanosilber findet sich auch in einem Wandanstrich, den die Firma in einer Nürnberger Klinik auf seine antiseptische Wirkung erprobt. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind Beschichtungen für Wundauflagen oder aber auch für Anlagen der Lebensmittelindustrie, bei denen es ebenfalls auf Keimfreiheit ankommt.
Nanotechnologie in der Krebstherapie ist das Ziel der Arbeitsgruppe von Andreas Jordan an der Berliner Charité. Der Biologe will winzige Eisenpartikel gezielt an Tumorzellen heften und sie durch ein Magnetfeld aufheizen. Die erhitzten Tumorzellen werden so geschwächt, dass sie anfälliger für Strahlen oder Medikamente sind.
Erstes Ziel ist das Glioblastom, ein gefürchteter Hirntumor. Hier sind Operationen auch mit Hilfe von Strahlen- oder Medikamententherapie fast wirkungslos und auch wegen der empfindlichen Umgebung problematisch. Mit dem Einsatz der Hyperthermie genannten Therapie könnte sich die Behandelbarkeit des Glioblastoms drastisch verbessern.
Doch Jordans Projekt zeigt symptomatisch, dass bei der Nanotechnologie viel Geduld nötig ist. Die ursprünglichen Pläne, schon Anfang des vergangenen Jahres die klinischen Tests aufzunehmen, verzögerten sich.
Grund: Die beauftragten Firmen kamen weder mit der Herstellung der 100 bis 200 Nanometer großen Partikel noch mit dem notwendigen Magnetfeldgenerator zurecht. Da das Projekt allein mit Forschungsmitteln nicht mehr weiterzubetreiben gewesen wäre, hat Jordans Team mit Venture-Kapital eine Firma gegründet, die Generator und Partikel herstellt.
Das reicht zumindest während der klinischen Tests aus, für die spätere Markteinführung wird an einen Partner aus der Industrie gedacht. Bei den Partikeln handelt es sich um Eisenoxidteilchen, die in eine speziell entwickelte Hülle eingebettet sind. "Darin liegt die Intelligenz des Ansatzes", erklärt Jordan. Denn die Hülle sorgt dafür, dass die Teilchen ausschließlich in den Strukturen zwischen den Tumorzellen des Glioblastoms bleiben.
Die Hülle ist mehrschichtig und basiert auf einer Grundstruktur aus dem Polymer Aminosilan. Darin eingebettet sind die Substanzen, die die Partikel an ihren Zielort leiten. "Es handelt sich um eine Plattformtechnologie", erklärt Jordan. Das heißt, die Partikel lassen sich auch auf andere Tumoren ansetzen, wenn die Hülle mit anderen Stoffen ausgestattet ist.
Als nächste Krebsart visieren die Forscher den Prostatakrebs an. Ein Allheilmittel gegen die bösartigen Wucherungen ist die Methode freilich nicht.
Denn die Partikel müssen immer in die Nähe des Tumors transportiert werden, üblicherweise durch eine Injektion. Das beschränkt die Hyperthermie zurzeit auf Krebsarten, die wenige oder möglichst gar keine Tochtergeschwülste bilden.
Im kommenden März will Jordan endlich mit den klinischen Tests seiner Nanopartikel beginnen.
Ein viel versprechendes Gebiet für Nanomaterialien ist die Zahnmedizin. Hier sucht man immer noch nach einem gleichwertigen Ersatz für das wegen seines Quecksilbergehaltes in Verruf geratene Amalgam.
Nanopartikel aus dem Zahnmaterial Hydroxyl-Apatit in Füllungen könnten die Vorteile der derzeitigen Keramik- oder Metalllösungen vereinen. Sie wären ebenso zäh und widerstandsfähig wie der Rest des Zahns und würden auch optisch mit dem Gebiss verschmelzen.
Eine ganz andere Anwendung für Nanopartikel aus Apatitverbindungen schwebt Chemieriesen wie der Ludwigshafener BASF AG vor. Das Unternehmen hat Apatit-Nanopartikel für Zahnpasten entwickelt.
Die mit dem Auge nicht mehr wahrnehmbaren Kristalle sind für eine neue Generation von Zahnaufhellern vorgesehen. Hydroxyl-Apatit ist zwar extrem hart und widerstandsfähig, weist aber Poren auf, in die sich die Farbstoffe von Tee, Kaffee oder Rotwein einlagern können. Beim Zähneputzen werden die Verfärbungen einfach abgeschliffen.
Die Apatit-Nanopartikel sollen sich in die Zahnporen setzen und überdies die abgeschliffene Zahnschicht durch einen neuen Film ersetzen. Durch regelmäßiges Zähneputzen werden zurückgebliebene Verfärbungen überdies von einer wachsenden Apatitschicht überdeckt und verschwinden. BASF ist derzeit in Verhandlungen mit den Größen der Zahnpflegeindustrie.
Quelle: www.welt.de/data/2003/03/18/53822.html?s=2
Autor: Holger Kroker