Es ist nicht der Lichtstrahl selbst, der Löcher in Chromosomen brennt oder in einzelne Moleküle schneidet. Auf einen so winzigen Punkt lässt sich das Laserlicht nicht mehr fokussieren. Der Lasermedizin-Experte Professor Karsten König erreichte mit den ultrakurzen Laserpulsen eines Femtosekundenlasers einen Licht-Fokus von etwa einem Millionstel Meter - auch das war noch zu groß für die Nanochirurgie.

 
 

Mit einem Kunstgriff ist König der Durchbruch gelungen: Der Biophysiker nutzt die Wechselwirkung zwischen Nanopartikeln und Licht. Hierzu wird ein Nano-Metallkügelchen mit Hilfe molekularbiologischer Methoden an die Gensequenz gebunden, die ausgeschaltet werden soll; zum Beispiel eine bestimmte Region des Chromosoms 1. Das Licht des Femtosekundenlasers - ultrakurze Laserpulse im nahen infraroten Spektralbereich - trifft ähnlich einem Scheinwerfer auf die Umgebung des Chromosoms. Der Nanopartikel fängt das Licht auf, erwärmt sich und brennt ein nur 40 Nanometer großes Loch exakt in diese Stelle. "Optical knock-out" nennen das die Wissenschaftler. Die umliegenden Teile des Chromosoms bleiben dabei unbeschadet.

Diese Kombinationstechnik aus Nanopartikel und ultrakurzen Laserpulsen schafft die Grundlage für eine Laser-Nanochirurgie. Erstmals werden eine hochpräzise optische DNA-Chirurgie und optische Nanomanipulation von Molekülen möglich. Dies eröffnet vollkommen neue therapeutische Möglichkeiten. So lassen sich zukünftig in der Gentherapie bestimmte genomische Bereiche der DNA, etwa solche, die einen genetischen Defekt verursachen, gezielt inaktivieren.

Auch in der Tumor-, Neuro- oder Augenchirurgie sehen die Forscher Anwendungsfelder ihrer Methode. Das Team um Professor König am Lehrstuhl für Mikrosensorik der Universität des Saarlandes und am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik in St. Ingbert arbeitet derzeit daran, Proteine und einzelne Bestandteile von Tumorzellen optisch außer Gefecht zu setzen.

MEDICA.de; Quelle: Universität des Saarlandes