Die Arbeitsgruppe um Prof. Carsten Sönnichsen nutzt bereits seit Jahren einzelne Goldnanopartikel als Sensoren zum Nachweis kleinster Proteinmengen in mikroskopischen Flusszellen. Goldnanopartikel wirken wie Antennen für Licht: Sie streuen und absorbieren es und sind deswegen farbig. Auf Änderungen in ihrer Umgebung reagieren sie mit Farbänderungen.
Damit die winzigen Nanopartikel im Körper nicht einfach wegschwimmen oder von Immunzellen abtransportiert werden, haben die Forscher sie in ein poröses Hydrogel mit gewebeähnlicher Konsistenz eingebettet. Unter die Haut implantiert wachsen kleine Blutgefäße und Zellen in die Poren ein. Das Implantat wird in das Gewebe integriert, eine Fremdkörperabstoßung durch den Organismus verhindert. "Unseren Sensor kann man sich wie ein unsichtbares Tattoo vorstellen, nicht viel größer als ein Cent-Stück und dünner als ein Millimeter", so Sönnichsen. Da die Goldnanopartikel infrarot sind, kann unser Auge die Farbe nicht wahrnehmen. Mit einem speziellen Messgerät kann das Implantat aber nicht-invasiv durch die Haut sichtbar gemacht werden.
In der im Fachjournal Nano Letters veröffentlichten Studie hat das Forschungsteam der JGU die Farbänderung des Sensors nach Verabreichung verschiedener Dosen eines Antibiotikums in haarlosen Ratten beobachtet. Über die Blutbahn werden die Arzneistoffmoleküle zum Implantat transportiert. Dort induzieren sie die Farbänderung, sobald sie von spezifischen Rezeptoren auf der Oberfläche der Goldnanopartikel gebunden werden. Die Kombination der farbstabilen Goldpartikel mit dem einwachsenden Hydrogel führt dazu, dass der Sensor im Körper über mehrere Monate mechanisch und optisch stabil bleibt.
Das neue Konzept ist generalisierbar und hat das Potenzial, die Lebensdauer von implantierbaren Sensoren deutlich zu verlängern. In Zukunft könnten mit Goldnanopartikel-basierten Implantaten die Konzentrationen verschiedener Biomarker oder Medikamente im Körper gleichzeitig verfolgt werden. Denkbar ist der Einsatz in der Arzneistoffentwicklung, der medizinischen Forschung oder der personalisierten Medizin, beispielsweise zur Therapie chronischer Erkrankungen.
MEDICA.de; Quelle: Johannes-Gutenberg-Universität Mainz
