Nanomaterialien – und wenn wir das Glas halb voll sehen würden?

Autor: Thomas Gautier

Als ich meine Karriere in der Analytik begann, war es mein Ziel, Charakterisierungsmethoden zu finden, mit denen sich ein Pulver auf der Nanoskala klassifizieren lässt. Tatsächlich bezogen viele Vorschriften, insbesondere im Kosmetik- und Lebensmittelbereich, bereits damals diese Nanomaterialien mit ein (und tun es bis heute!).

Das Glas halb leer…

In diesem Zusammenhang werden Nanomaterialien eher negativ wahrgenommen. Sie unterliegen nämlich Meldepflichten, um ihre Verwendung nachverfolgen zu können (wenn sie absichtlich eingesetzt werden…). Bis heute kennen wir ihr Schädigungspotenzial nicht genau. Diese Meldungen machen daher im Rahmen des Vorsorgeprinzips und der Möglichkeit schneller und wirksamer Korrekturmaßnahmen durchaus Sinn.

Auch wenn das Ziel ehrenwert ist, ist es aus Marketingsicht nicht immer vorteilhaft, eine Komponente als [nano] zu kennzeichnen. Das ist also die dunkle Seite der Nanomaterialien.

Ich persönlich sehe die Dinge immer von der positiven Seite. Ich sehe daher vor allem all die Anwendungen, die uns die Nanotechnologien im Alltag bieten können, und insbesondere bei konkreten Herausforderungen mit hoher Tragweite, wie zweifellos der Medizin.

…Das Glas halb voll: die Nanomedizin

Ich vergesse nämlich nicht, dass ich das Glück hatte, in einem Forschungsteam zu arbeiten, das sich mit der Verwendung von Titan-Nanotubes als Träger therapeutischer Wirkstoffe [1] befasste.

Der Einsatz von Nanopartikeln zur Trägerschaft therapeutischer Wirkstoffe kann die Wirksamkeit medizinischer Behandlungen erheblich verbessern. So können Nanopartikel beispielsweise zur Krebsbehandlung eingesetzt werden, indem Medikamente direkt an die Krebszellen abgegeben werden (zielgerichtete Therapie).

Dadurch werden unerwünschte Nebenwirkungen herkömmlicher Behandlungen wie der Chemotherapie reduziert.

In derselben Richtung können USPIO-Nanopartikel (Ultra-Small Superparamagnetic Iron Oxide) als Kontrastmittel in der medizinischen Bildgebung eingesetzt werden, um die Darstellung insbesondere in der MRT (Magnetresonanztomographie) zu verbessern. Außerdem können sie auch diese ergänzende Funktion einer zielgerichteten Therapie übernehmen, wenn sie zuvor an einen therapeutischen Wirkstoff gekoppelt wurden.

Als Beleg für dieses Potenzial gibt es bereits Medikamente auf Basis von Nanopartikeln, insbesondere für die Behandlung von Krebserkrankungen. Diese Medikamente nutzen verschiedene Arten von Nanopartikeln: Liposomen, Albumin-Nanopartikel oder auch Metalloxid-Nanopartikel. All diese Nanopartikel tragen dazu bei, die Wirksamkeit und Sicherheit der Behandlung zu verbessern.

Wie lassen sich diese „Nanomedikamente“ gut charakterisieren?

Wo Medizin ist, ist auch eine robuste Qualitätskontrolle gefragt!

In diesem Rahmen verlassen wir tatsächlich die klassischen Qualitätskontrollen, die Labore mit chromatographischen Techniken kennen, um die Reinheit, Konzentration oder Zusammensetzung ihres Medikaments zu bestätigen…

Wenn wir in diese Welt des allerkleinsten eintreten, stoßen wir auf hochspezifische Fragestellungen, die folglich unter anderem den Einsatz hochspezialisierter Techniken erfordern:

Elektronenmikroskopie: Kontrolle von Größe und Form
Rasterkraftmikroskopie: Kontrolle der Schichtdicke und Überprüfung der Kopplung (AFM gekoppelt mit FTIR)
Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) und/oder ToF-SIMS: Überprüfung der Kopplung und Untersuchung atomarer Bindungen

Zusammenfassend bin ich begeistert von dem Potenzial, das uns Nanopartikel in diesem Bereich bieten. Ich bin überzeugt, dass sie dazu beitragen werden, die Wissenschaft voranzubringen und einige große Herausforderungen im Zusammenhang mit der Gesundheit zu lösen, die schon immer und auch weiterhin von großem öffentlichem Interesse sein wird. Natürlich wird dies auch die Einführung qualifizierter, validierter und anerkannter Methoden erfordern, um diese neuen Technologien besser zu charakterisieren und zu kontrollieren.

[1] The enhancement of radiotherapy efficacy with docetaxel-titanate nanotubes as a new nanohybrid for localized high risk prostate cancer; C. Mirjolet, J. Boudon, A. Loiseau, S. Chevrier, T. Gautier, R. Boidot, J. Paris, N. Millot, G. Crehange – 2014