Nano-"Nagelbett" soll Arzneien gezielt einsetzen
Kohlenstoff-Fasern versprechen direkte Injektion in Zellen
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Unter dem Mikroskop: Membran mit Nano-Nadeln (Foto: ncsu.edu) |
Raleigh (pte003/17.01.2013/06:10) Forschern an der North Carolina State University (NC State) http://www.ncsu.edu ist es gelungen, mithilfe von Kohlenstoff-Nanofasern in einer Membran quasi ein winziges, flexibles "Nagelbett" zu fertigen. Diese Entwicklung soll helfen, neue Möglichkeiten der gezielten Arznei-Verabreichung zu schaffen. Denn ein kleiner aufblasbarer Ballon, an dessen Oberfläche sich die mikroskopischen Spitzen befinden, wäre geeignet, Medikamente ganz gezielt genau dort im Körper zu verteilen, wo sie wirklich benötigt werden. Diese Idee könnte jetzt realisierbar werden.
"Unsere Membran kann so groß sein wie eine Handfläche und mehr. Aber sie ist nur fünf Mikrometer dick, etwa ein Zehntel eines menschlichen Haares", so Anatoli Melechko, Materialwissenschaftler an der NC State, gegenüber pressetext. Sie sollte also für einen Ballon mit jeder Menge mikrometerskaliger Spitzen an der Oberfläche geeignet sein.
Wirklich gezielt injizieren
Die aktuelle Entwicklung ist gerade für die Medizin interessant. Denn es besteht großes Interesse daran, exakt dosierte Medikamente wirklich gezielt zu verabreichen, beispielsweise in bestimmten Gehirnregionen. Eine denkbare Variante wären Ballons mit nanoskaligen Nadeln an der Oberfläche, die leer an die richtige Stelle eingeführt und dann aufgeblasen werden. Dadurch würden die Spitzen Zellwände in der Umgebung durchstechen und so Präparate extrem zielgenau injizieren. Um diesen theoretischen Ansatz in der Praxis erproben zu können, braucht es aber erst einmal ein für die Fertigung des Ballons geeignetes Material.
Genau hier setzt das NC-State-Team an. "Wir haben jetzt eine Methode entwickelt, Kohlenstoff-Nanofasern in eine elastische Silizium-Membran einzubetten und dabei sicherzustellen, dass sie im rechten Winkel zur Membranoberfläche stehen und stabil genug sind, Zellen aufzuspießen", erklärt Melechko. Die Fertigungsmethode sei dabei relativ einfach und günstig. "Also hoffen wir, dass die Entwicklung weiterführende Forschung an gezielten Arznei-Verabreichungsmethoden erleichtern wird."
Gezogener Faser-Wald
Um die Membran mit den winzigen Spitzen zu fertigen, ziehen die Forscher zunächst Nanofasern auf einem Aluminium-Substrat. "Diese Nanofasern sind etwa zehn bis 20 Mikrometer lang", so Melechko. Dann fügen sie einen Tropfen flüssiges Silizium-Polymer hinzu, der mittels Zentrifugalkraft in eine dünne Schicht verteilt und dann gehärtet wird. Zum Schluss lösen die Wissenschaftler das Aluminium-Substrat auf, so dass das flexible Mikro-Nagelbett übrig bleibt. Die Kohlenstoff-Fasern stechen am Ende weit genug aus der Oberfläche hervor, damit sie wirklich Zellmembranen durchstechen könnten.
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