Nano-Technologie 17.04.2013, 07:00 Uhr

Winzige Schwämme fangen Giftstoffe im Körper

Ein kalifornisches Wissenschaftlerteam hat einen Nanoschwamm entwickelt, der sich als rotes Blutkörperchen tarnt. Der winzige Schwamm ist nur 85 Milliardstel Meter groß und dient in der Blutbahn als Köder für Gifte von Tieren oder Bakterien, die dem Organismus gefährlich werden können. In einem Versuch an Mäusen überlebten fast 90 Prozent der Tiere eine eigentlich tödliche Giftdosis.

US-Ingenieure haben einen Nanoschwamm aus Kunststoff entwickelt, der in die Blutbahn gespritzt wird und sich dort mit Giftstoffen vollsaugt. Die Schwämme werden über die Leber wieder ausgeschieden.

US-Ingenieure haben einen Nanoschwamm aus Kunststoff entwickelt, der in die Blutbahn gespritzt wird und sich dort mit Giftstoffen vollsaugt. Die Schwämme werden über die Leber wieder ausgeschieden.

Foto: University of San Diego/Screenshot: ingenieur.de

Die Ingenieure um Liangfang Zhang von der University of San Diego haben den Nanoschwamm als eine Art universelles Antiserum konstruiert. Die winzige Kugel ist in der Blutbahn als Köder für alle möglichen Arten von porenbildenden Toxinen unterwegs. Diese Giftstoffe, die die Zellwände durchlöchern und dabei zerstören, kommen etwa in Bienen- oder Schlangengiften vor. Sie werden auch von manchen Bakterien freigesetzt. Bestimmte Stämme dieser Keime wie das MSRA (Methicillin resistenter Staphylococcus aureus) sind inzwischen gegen fast alle Antibiotika resistent.

Teile von roten Blutkörperchen tarnen die Nanoschwämme

Der kleine Schwamm besteht im Kern aus einem Kunststoff, den der Körper abbauen kann. Zur Tarnung umhüllten die Forscher das winzige Kügelchen mit Bestandteilen von Zellhüllen roter Blutkörperchen. Mit dem Material einer einzigen Zellhülle können tausende der Nanoschwämme bedeckt werden. Jeder Nanoschwamm ist nun 3.000 Mal kleiner als ein rotes Blutkörperchen.

Ein Forscherteam der Universität von San Diego, bestehend aus  (v.l.) Brian Luk, Che-Ming Jack Hu, Ronnie Fang, Jonathan Copp und Liangfang Zhang hat die Nano-Schwämme entwickelt, die Giftstoffe aus dem Blut schwemmen können.

Ein Forscherteam der Universität von San Diego, bestehend aus  (v.l.) Brian Luk, Che-Ming Jack Hu, Ronnie Fang, Jonathan Copp und Liangfang Zhang hat die Nano-Schwämme entwickelt, die Giftstoffe aus dem Blut schwemmen können.

Foto: University of San Diego

Spritzt man die Kügelchen in die Blutbahn, entwickelt das körpereigene Immunsystem keine Abwehr gegen den Eindringling, denn seine Tarnung macht ihn unverdächtig. Die Nanoschwämme überfluten den Blutkreislauf und werden schnell aufgespürt vom alpha-Hämolysin, dem toxischen Stoff der MSRA-Staphylokokken, der die Hüllen roter Blutkörperchen angreift. Das alpha-Hämolysin reagiert wie gewohnt, bohrt sich in die Hülle der Nanoschwämme und wird in dessen Inneren gespeichert. Etwa 40 Stunden später ist die Hälfte der Nanoschwämme bereits wieder verschwunden. Die Leber hat die künstlichen Kügelchen samt ihrem giftigen Inhalt abgebaut.

89 Prozent der Mäuse überlebten tödliche Dosis

 In einem Versuch an Mäusen, denen kurz zuvor Nanoschwämme gespritzt wurden, überlebten 89 Prozent der Mäuse eine ansonsten tödliche Dosis alpha-Hämolysin. Wenn die Infusion gegeben wurde, nachdem das Gift bereits im Körper war, überlebten noch 44 Prozent. In den Versuchen konnte ein Nanoschwamm etwa 85 alpha-Hämolysin-Stoffe aufnehmen. Für Bienengift lag das Verhältnis bei rund 850 Giftstoffen pro Nanoschwamm.

Ein bedeutender Vorteil ihrer Methode liege darin, dass sie eine große Bandbreite an Giften neutralisieren könne, berichten die kalifornischen Wissenschaftler. Bisher muss für jedes einzelne Toxin eine spezielle Behandlung entwickelt werden. Im nächsten Schritt wollen die Forscher mit klinischen Studien beginnen.

Von Gudrun von Schoenebeck Tags:

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