Nanotechnologie: Einer der Schlüssel im 21. Jahrhundert (1. Teil)

von Wiebke Heiss / MEDICA.de

In der Welt, in der alles kleiner als hundert Nanometer ist, herrschen andere Gesetze. Forscher beginnen diese zu entdecken und für sich zu nutzen. Ein riesiger Markt, auch für Medizinprodukte, wird für die nächsten Jahrzehnte prognostiziert.01.09.2008

Schon im Altertum nutzten die Menschen Nanotechnologie, sie wussten es nur nicht. Zufällig müssen die alten Römer entdeckt haben, dass man Glas färben kann, indem man kleine Mengen Gold in die Glasschmelze mischt und diese noch einmal für ein paar Stunden erhitzt. Heute weiß man, dass sich dadurch Goldpartikel in Nanogröße bilden, die das Licht in einer Art und Weise brechen, so dass Glas rubinrot leuchtet.

Im Alltag des modernen Menschen spielen wenige Nanometer große Partikel und Röhrchen zwar auch schon eine Rolle in Lacken, Autoreifen oder als Sonnencreme, Experten sind sich sicher, dass sie in Zukunft aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken sind und sprechen von einer der Schlüsseltechnologien für das 21. Jahrhundert. So geht zum Beispiel die US-amerikanische National Science Foundation davon aus, dass die Nanotechnologie bis 2015 ein Marktvolumen von einer Billion US-Dollar erreichen wird. Die wichtigsten Bereiche: Umwelt und Energie, Informations- und Kommunikationstechnologie und die Medizin.

Millionen werden in Forschung und Entwicklung investiert

„Die Nanotechnologie verspricht in der Medizin große Fortschritte für Diagnostik und Therapie“, sagt Dr. Viola Klamroth, Pressereferentin des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. „Das gilt insbesondere bei Volkskrankheiten wie Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, aber auch bei den altersbedingt zunehmenden neurodegenerativen Erkrankungen.“ Das ist auch der Grund, warum Forschung im Nanobereich staatlich gefördert wird: Für die Initiative NanoforLife werden von 2005 bis 2009 Forschungsprojekte mit etwa 27 Millionen Euro gefördert, in die Technologieinitiative Molekulare Bildgebung werden in den nächsten zehn Jahren 150 Millionen Euro investiert – die Industrie will noch einmal 750 Millionen drauf packen.

Das Ziel der Forschungen ist, die Nanowelt besser zu verstehen: Vergleicht man einen Nanometer zu einem Meter, dann ist das wie ein 1-Cent-Stück neben der Erde. Das sind Größenordnungen, in denen die klassischen Gesetze der Physik nicht mehr gelten, sondern die Gesetze der Quantenmechanik. Nano-Objekte bestehen nämlich quasi fast nur aus Oberfläche: In einem kugelförmigen Partikel von drei Nanometer Durchmesser liegen 50 Prozent der Atome an der Oberfläche. Magnetische, elektronische, optische, thermische oder thermodynamische Eigenschaften ändern sich komplett. Materialien verhalten sich im Nanobereich anders als im Makrobereich – und das nicht immer vorhersagbar.

Das kam dem Biochemiker Andreas Jordan zugute, der Anfang der 90er Jahre als Doktor an der Charité eine neuartige Methode gegen Krebs entwickelte. Seine Idee: „Bringe Sachen in den Tumor und heize sie dort auf, so dass Krebszellen gezielt sterben, ohne umliegendes gesundes Gewebe zu schädigen“, erklärt Christofer Radic, Pressesprecher der Firma MagForce Nanotechnologies, die von Jordan gegründet wurde und in der sich alles um seine Methode dreht.

Magnetpartikel für die Krebstherapie

„Zu der Zeit waren Nanopartikel noch in weiter Ferne“, so Radic. Jordan experimentierte daher mit verschiedenen Partikelgrößen bis eine Probe aus Japan kam – ein Reagenzglas mit Phantommaterial. Das setzte er einem Magnetfeld aus und das Reagenzglas platzte, weil es zu heiß wurde. „Es stellte sich heraus, dass dieser Effekt den Nanopartikeln zuzuschreiben war“, so Radic. Die Magnetflüssigkeits-Hyperthermie war geboren. Dabei spritzt der Arzt Patienten Eisenoxid-Partikel in einen Hirntumor und die Krebszellen saugen sich mit den Partikeln voll. Wird nun ein magnetisches Wechselfeld am Kopf des Patienten erzeugt, geraten die eisenhaltigen Nanoteilchen im Tumor in Schwingung, sie werden heißer, die Temperatur im Geschwulst steigt auf über 70 Grad und die Krebszellen sterben.

Zurzeit werden in klinischen Studien Patienten mit dieser Methode behandelt. „Die Ergebnisse sind viel versprechend“, verrät Radic. „Anfang 2010 rechnen wir mit einer Zulassung der Behandlung für Glioblastome.“ Und ginge es nach den Plänen der Firma werden Nanopartikel die Welt der Krebstherapie fundamental bereichern, weil die Magnetflüssigkeits-Hyperthermie „im Prinzip in jeder Körperregion einsetzbar sei". Radic: „Langfristig sehen wir unsere Therapie als vierte Säule neben der Chemotherapie, der Bestrahlung und der OP in der Krebsbehandlung.“

- 1. Teil: Einer der Schlüssel im 21. Jahrhundert
- 2. Teil: Medizinprodukte werden körperverträglicher
- 3. Teil: Erst die Risiken klären