Ärzte Zeitung, 11.05.2004

Mehr als alter Wein in neuen Schläuchen

Moleküldesign auf Nanoebene erschließt neue Applikationswege für altbewährte Arzneimittel / Folge 1

Poröses Zuckermolekül, ein Polysaccharid (linke Kugel), das in seinen Poren den Wirkstoff (blaue Kügelchen) enthält. Erwärmung durch einen Magnetimpuls auf 42 °C setzt das Mittel frei. Foto: Kompetenzzentrum für Medizintechnologie Aachen

Von Philipp Grätzel von Grätz

Pharmakologisch aufgerüstete Dendrimere binden an das Aids-Virus (oben mit gelben Rezeptoren) und können so HIV am Eintauchen in die Schleimhaut hindern. Fotos (2): Starpharma
Dendrimer-Modell mit einem Medikament (rot), mit Kontrastmittelmolekülen (gelb) und einem Molekül (grün), das Zielstrukturen erkennt.

Der Patient hat Lebermetastasen und bekommt eine Infusion, wie so oft in der Krebsmedizin. Das Medikament erreicht den Kopf, die Nieren, die Schilddrüse. Aber nur in der Leber reichert es sich an. Der Grund: Ein Magnetfeld hält die verabreichte Substanz fast magisch unter dem Rippenbogen des Patienten fest.

Was der Arzt in dem beschriebenen Beispiel injiziert, ist kein Chemotherapeutikum - jedenfalls nicht nur. Es handelt sich vielmehr um ein von Moleküldesignern im Nanometermaßstab gezielt entworfenes Transportvehikel, das in Zukunft Chemotherapeutika und andere Wirkstoffe sicher an ihren Einsatzort befördern könnte, um sie dort auf ärztliches Kommando an das Gewebe abzugeben.

"In der Mitte dieser Partikel befinden sich winzige Eisenoxidteilchen oder Magnetite", erläutert Professor Thomas Schmitz-Rode vom Aachener Kompetenzzentrum für Medizintechnik im Gespräch mit der "Ärzte Zeitung". "Sie sind von einem porösen Mantel aus Polysacchariden umgeben, der etwa 100 Nanometer groß ist. In den Poren dieser Mantelschicht lagert dann der Wirkstoff."

Das auf den Patienten gerichtete Magnetfeld ist so angelegt, daß die von Projektleiter Detlev Müller-Schulte in einem komplizierten Verfahren hergestellten Magnetit-Teilchen im Körper des Patienten genau dorthin gezogen werden, wo der Wirkstoff gebraucht wird, zum Beispiel in die Leber.

Ein weiterer Magnetimpuls, den der Arzt per Knopfdruck lossendet, führt dort zur Entleerung der Partikel: Die Magnetite heizen sich durch den Impuls so stark auf, daß sich die Polysaccharidhülle wie ein Schwamm zusammenzieht und den Wirkstoff freigibt.

Wer den Begriff Nanotechnik im Zusammenhang mit Medizin hört, der denkt meist an winzige Roboter, die durch die Blutbahn von Menschen patrouillieren. Doch im Augenblick hält in der Medizin am ehesten die Pharmakologie die Nanotechnik-Fahne hoch und versucht damit, lange bekannte Wirkstoffe aufzurüsten. Dieser Prozeß wird mitunter auch "Nanocoating" genannt und zum Teil schon kommerziell genutzt.

Das US-amerikanische Unternehmen NanoSystems etwa verwandelt schlecht wasserlösliche Substanzen in oral applizierbare Medikamente, indem sie sie in einer Art Mühle in jeweils etwa 100 Nanometer große Körnchen zermalmt, die anschließend mit nur wenige Nanometer kleinen Partikeln beschichtet werden. Dieses Verfahren vergrößert die Gesamtoberfläche und macht die Substanzen löslich.

Das Unternehmen MSD hat vor einem Jahr in den USA die FDA-Zulassung für ihr neues Antiemetikum Aprepitant erhalten, bei dem sie dieses "NanoCrystal Technology" genannte Verfahren nutzt. Auch die Unternehmen Wyeth und Janssen arbeiten mit der NanoCrystal-Technik.

In noch viel kleineren Gefilden bewegt sich das australische Unternehmen Starpharma, die mit Dendrimeren arbeitet, die nur etwa fünf Nanometer groß sind. Zum Vergleich: Ein Molekül Acetylsalicylsäure hat einen Durchmesser von etwa einem Nanometer. Dendrimere sind winzige, stark verzweigte Kunststoffmoleküle, die wie Perlen Schicht um Schicht im Labor gezüchtet werden. Auf ihrer Oberfläche kann man therapeutisch oder diagnostisch nützliche Moleküle gezielt befestigen.

Starpharma hat im November 2003 damit begonnen, Patientinnen in eine Phase-I-Studie mit dem Präparat VivaGel™ aufzunehmen. Das ist eine Art Salbe, die vor dem Geschlechtsverkehr in die Vagina eingebracht wird. Die Salbe enthält Dendrimere mit einer Substanz, die an das Glykoprotein 120 des Aids-Virus HIV-1 bindet. Dieses Glykoprotein ist für die Aufnahme des Virus in die T-Zellen des Immunsystems erforderlich. Mit der Salbe sollen HI-Viren auch ohne Kondom vor Ort in der Vagina abgefangen werden.

Die FDA erteilte ihren Segen für die Studie, nachdem Starpharma hatte belegen können, daß sich bei Affen durch die Auftragung der Salbe in der Vagina praktisch alle HIV-Infektionen verhindern lassen. "Das große Ziel ist, einmal Dendrimere zu entwickeln, die mit mehreren Substanzen besetzt sind. So könnte auf einem Ast ein Molekül sitzen, das an die Zielzelle bindet, auf einem anderen ein Kontrastmittel für die Diagnostik und auf einem weiteren der therapeutische Wirkstoff", beschreibt ein Sprecher von Starpharma die Vision der Nanopharmakologie.

STICHWORT

Nanocoating

Beim Nanocoating geht es darum, bekannte pharmakologische Substanzen so umzubauen, daß neue Applikationswege erschlossen werden. Als nanotechnisch wird dieser Prozeß bezeichnet, wenn der Umbau durch gezielte Manipulation auf Molekülebene erfolgt und nicht zum Beispiel durch eine klassische, chemische Reaktion.

Weitere Beiträge zur Serie:
"Innovationen in der Medizin"

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