Stabile Verbindung: Damit Nanopartikel gezielt Medikamente im Körper verteilen können, benötigen sie eine spezielle Beschichtung. Eine neue Methode könnte nun dafür sorgen, dass sich die dafür verwendeten Antikörper künftig besser mit den Nanoteilchen verbinden: Dank einer sauren Lösung lagern sie sich nicht nur effizienter an die Partikel an. Die Antikörper-Hülle wird dadurch auch nicht so schnell zersetzt – und das bedeutet, dass die Nanofähre länger ihre Wirksamkeit behält.
Nanopartikel werden nicht nur zunehmend in Industrie, Materialforschung und Lebensmittelproduktion eingesetzt. Auch in der Medizin gelten sie als vielversprechende Werkzeuge: Die winzigen Teilchen können als Fähren dienen, die Wirkstoffe gezielt in bestimmte Organe oder Zellen transportieren. Dazu werden sie in der Regel mit einer speziellen Beschichtung versehen – diese stellt sicher, dass die Fähren am Zielort andocken können.
Häufig kommen dabei Antikörper zum Einsatz, die zum Beispiel an Tumorzellen oder bestimmten Immunzellen eine Bindestelle vorfinden. „Bisher mussten diese Antikörper aufwendig mit chemischen Methoden an die Nanokapseln gebunden werden“, berichtet Volker Mailänder von der Johannes-Gutenberg-Universität in Mainz.
Ein saurer Trick
Doch er und seine Kollegen haben nun ein Verfahren entwickelt, mit der dies künftig viel einfacher gelingen könnte. Die Wissenschaftler stellten fest: Es reicht aus, Antikörper und Medikamentenkapsel in einer angesäuerten Lösung zusammenzuführen – und schon verbinden sie sich. Verantwortlich dafür ist der physikalische Effekt der Adsorption.
Weitere Experimente zeigten, dass die Verbindung auf diese Art und Weise zumindest im Reagenzglas sogar doppelt so effizient funktioniert wie bei der herkömmlichen Methode. Damit verbessert sich den Forschern zufolge automatisch auch der zielgerichtete Transport. Doch das ist nicht der einzige Vorteil: Während chemisch gekoppelte Antikörper im Organismus mitunter schnell ihre Wirksamkeit verlieren, sieht dies bei den nicht-chemisch aufgebrachten Antikörpern offenbar anders aus.
Besser geschützt
„Die bisher übliche Anbindung über komplexe chemische Verfahren kann dazu führen, dass der Antikörper verändert oder gar zerstört wird beziehungsweise der Nanocarrier im Blut schnell mit Proteinen zugesetzt wird“, erklärt Mitautorin Katharina Landfester vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz. Mit der neuen Methode seien die Antikörper dagegen auch unter Bedingungen, wie sie im Blut vorherrschen, stabil und funktional geblieben.
Der Grund: Im Gegensatz zu einer Verbindung bei neutralem pH-Wert wird die Nanopartikel-Oberfläche in saurer Lösung dichter besetzt – und somit bleibt zum Beispiel weniger Platz für Blutproteine, die das Andocken an eine Zielzelle verhindern könnten. Durch das neue Verbindungsverfahren ist die Medikamentenfähre demnach besser vor schädlichen Einflüssen geschützt.
Die Wissenschaftler sind daher überzeugt, dass ihre Methode in Zukunft die Effizienz und die Anwendbarkeit von auf Nanotechnologie basierenden Therapieverfahren erleichtern und verbessern wird. (Nature Nanotechnology, 2018; doi: 10.1038/s41565-018-0171-6)
(Universitätsmedizin der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, 23.07.2018 – DAL)
