Doktorandin Gizem Cinar und AG-Leiter PD Dr. Ivo Nischang experimentieren am neuen System.

Mit neuer Technik Nanocontainer durch den Körper leiten

Land Thüringen fördert Charakterisierungsmethode von Pharmapolymeren und Nanopartikeln
Doktorandin Gizem Cinar und AG-Leiter PD Dr. Ivo Nischang experimentieren am neuen System.
Foto: Jens Meyer (Universität Jena)
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Meldung vom: 18. November 2020, 10:00 Uhr | Verfasser/in: Sebastian Hollstein | Zur Original-Meldung

Krankheiten zu heilen bedeutet nicht nur, neue Wirkstoffe zu entwickeln, sondern deren Potenzial auch sinnvoll nutzen zu können: beispielsweise durch eine maß­geschneiderte Verpackung. Diesem lange Zeit vernachlässigten Feld widmen sich inzwi­schen zahlreiche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Sie entwickeln u. a. moderne Pharmapolymere, die als Träger den Wirkstoff dahin bringen, wo er gebraucht wird. Eines der weltweiten Zentren für die Entwicklung solcher Materialien befindet sich mit dem Son­derforschungsbereich (SFB) 1278 „PolyTarget“ an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Hier werden polymerbasierte Nanopartikel für verschiedene Anwendungen untersucht und als Trägermaterialien getestet. Aktuell wird am beteiligten „Jena Center for Soft Mat­ter“ der Universität Jena ein neues modernes System zur Feld-Fluss-Fraktionie­rung – kurz: FFF – mit einer Vielzahl an Detektionsmöglichkeiten installiert, das die Unter­suchungs­mög­lich­keiten solcher Nanopartikel für den SFB enorm erweitert. Das Land Thü­ringen fi­nanziert die Anlage mit rund 400.000 Euro.

Teilchen im Kanal

Die FFF erlaubt uns eine weitaus bessere Charakterisierung der Polymere und liefert uns somit viel mehr Informationen, die bei der genauen Detektion – und somit bei der damit verbundenen Reproduzierbarkeit und Qualitätssicherung – der Partikel helfen.

Prof. Dr. Ulrich S. Schubert

 

Während der Untersuchungsmethode be­wegen sich die Partikel durch einen Kanal – ein künstlich geschaffenes Flussfeld bewirkt da­bei einen größenselektiven Transport. So lässt sich etwa beobachten, wie die Partikel sich im Flussfeld verhalten bzw. unter milden Bedingungen aufgetrennt werden können. Im Trennprinzip werden die Teilchen sanft in Richtung einer Membran bewegt. Als Ge­genspieler fungiert die Diffusion, die eine Fraktionierung entsprechend der Größe er­mög­licht. Durch verschiedene Stellschrauben können die Jenaer Chemikerinnen und Chemiker die Bedingungen ändern und beispielsweise neben vielen klassischen Fluss­feldern zusätz­lich eine Spannung variieren, d. h. geladene Partikel untersuchen. Nach­geschaltete Detek­toren messen etwa die Konzentration in der Flüssigkeit und andere Eigenschaften, welche eine Bestimmung der Größe möglich machen. Zudem ermöglicht das neue Gerät Versu­che in Reallösungen – etwa in bestimmten Körperflüssigkeiten – und nicht nur in Wasser, was zusätzliche Erkenntnisse über das Verhalten der Nano­par­tikel im Organismus liefern kann.  

Nanocontainer mit „GPS“

Die Palette der Materialien, die wir untersuchen, ist sehr vielseitig. Das reicht von Poly­estern, die von Enzymen im Körper abgebaut werden, über kationische Polymere, mit der man Genmaterial formulieren und für Gentherapien oder auch zur Impfung gegen virale In­fektionen einsetzen kann, bis zu wasserlöslichen Polymeren, um Medikamente anzu­binden, die lange in der Blutbahn bleiben und an einem bestimmten Ort den Wirkstoff frei­setzen sollen“, sagt Ulrich S. Schubert. Mit der neuen Methode können die Chemikerinnen und Chemiker über­prüfen, ob neuartige Nanocontainer, die sich per angehängter Erkennungs­grup­pen GPS-ähnlich und wechselwirkungsfrei durch den Körper steuern lassen, schließlich an die Stelle gelangen, wo der enthaltene Wirkstoff freigesetzt werden soll. Die Stoffe müssen dabei zudem ungiftig und bioverträglich sein, was eine umfangreiche Charakterisierung voraussetzt. So können die Forschenden an der Jenaer Universität nicht nur das Potenzial neuer Wirkstoffe in verschiedenen Formulierungen eruieren, sondern auch neuen Krank­heitsformen begegnen, die durch herkömmliche medizinische Ansätze schwer behan­del­bar sind.

Mit dem neuen System können wir genau die vielseitigen, komplexen Polymere, die wir hier in Jena dank Robotik herstellen, mit der weltweit besten Charakterisierung untersu­chen“, resümiert Schubert. „Es ist also ein wichtiger Baustein dafür, drängende Zu­kunfts­fragen zu beantworten, und es stärkt den Forschungsstandort Jena, wo wir Nanopartikel entwickeln, charakterisieren und schließlich während Studien am Universitätsklinikum auch medizinisch anwenden.“ Weltweit, so Schubert, gebe es etwa drei andere Standorte mit einer solchen Ausstattung in diesem Bereich wie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

Einer der meistzitierten Forscher

Und dass sich Ulrich S. Schubert mit der Materie auskennt, beweist auch die heute (18.11.) bekanntgegebene Auszeichnung: Der Chemiker und Materialwissenschaftler der Universität Jena gehört in diesem Jahr erneut zu dem weltweit einen Prozent der meistzitierten Forschenden im Bereich der interdisziplinären Forschung.

Kontakt:

Ulrich S. Schubert, Prof. Dr.
ulrich.schubert@uni-jena.de
Telefon
+49 3641 -9-48560
Raum 111
Philosophenweg 7
07743 Jena
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