Nanomedizin

Diese Forschung hat zum Ziel, magnetische Nanopartikel zu testen, ob sie bestimmte Stoffe aus dem Blut eliminieren. Diese könnten künftig für äusserst effiziente und zudem spezifische Blutreinigungsverfahren eingesetzt werden.

Laufende Projekte

Projekt unterstützt durch den Schweizerischen Nationalfonds NFP64: Chancen und Risiken von Nanomaterialien
SNSF 406440-131268

Kohlenstoff-beschichtete magnetische Nanopartikel zeichnen sich durch ihre einzigartige Beweglichkeit als ultra-starke Metallpartikel aus. Die spezifische Oberflächenstruktur eignet sich zudem ausgezeichnet, sie so zu gestalten, dass schädliche Stoffe im Blut wie Toxine oder Metalle haften bleiben, die dann über einen Magneten eliminiert werden können.

Ziel dieses Projekts ist es, Chancen und Risiken der Anwendung dieser speziellen Art von Nanopartikeln zu identifizieren.

Chancen: In einem ersten Schritt wurde in vitro getestet, ob Nanomagnete in der Lage sind, nach geeigneter Oberflächenbehandlung durch Anbringen von Antikörpern Antigene wie zum Beispiel Entzündungsmediatoren an sich zu binden. Desweitern wurden dann die Nanomagnete über einen Magneten aus der entsprechenden Flüssigkeit eliminiert. Über die Entwicklung eines extrakorporalen Blutreinigungssystems mit Nanomagneten als ‚Toxinfänger’ war schliesslich eine Testung in vivo möglich, die erfolgreich ausfiel, indem gezielt Giftstoffe oder Entzündungsmediatoren eliminiert wurden. Dieses Verfahren erlaubt somit, mit Hilfe der magnetischen Nanopartikel sowohl grosse wie kleine Moleküle aus dem Blut bzw einer Flüssigkeit zu reinigen.

Risiken: Es wurden zahlreiche Tests durchgeführt, um die mögliche Wechselwirkung zwischen Nanopartikel und Blut mit Plasma und Zellen zu beurteilen. Ein wichtiges System stellt dabei die Gerinnung dar. Wir konnten zeigen, dass erfreulicherweise sowohl im plasmatischen wie auch zellulären Bereich kaum Nanopartikel-induzierte Veränderungen stattfinden. Das Gerinnungssystem wird somit nicht beeinflusst wird. Ebenso haben die Nanomagnete keine entzündliche oder gar toxische Reaktion im Blut ausgelöst.

Einem nächsten Schritt steht in der Entwicklung dieser neuen Technologie nichts im Wege.

Publikationen

Herrmann IK, Urner M, Graf S, Schumacher CH, Roth-Z’graggen B, Hasler M, Stark WJ, Beck-Schimmer B
Endotoxin removal by magnetic separation-based blood purification
Adv Healthc Mater, 2012; 2(6):829-35

Bircher L, Theusinger OM, Locher S, Eugster P, Roth-Z’graggen B, Schumacher CM, Studt JD, Stark WJ, Beck-Schimmer B, Herrmann IK
Characterization of carbon-coated magnetic nanoparticles using clinical blood coagulation assays: Effect of PEG-functionalization and comparison to silica nanoparticles
J Mater Chem B, 2014; 2:3753-8

Projekt unterstützt durch den Schweizerischen Nationalfonds NFP64: Chancen und Risiken von Nanomaterialien
SNSF 406440-131268, Verlängerung

Hier wird untersucht, ob ein weiterer Schritt möglich ist, indem präklinische in klinisch Studien umgesetzt werden können.

Team

Martin Schläpfer, PD Dr. med.

Leitender Arzt, Institut für Anästhesiologie

Tel. +41 44 255 46 90
Spezialgebiete: Anästhesie-Forschung, Allgemeinanästhesie, Anästhesie für Leber- und Lungentransplantationen

Sabine Kern

Study Coordinator, Klinik für Plastische Chirurgie und Handchirurgie
Wissenschaftliche Mitarbeiterin, Institut für Anästhesiologie

Tel. +41 44 255 46 00

Anja Zabel

Studienkoordinatorin, Klinik für Nuklearmedizin

Tel. +41 43 253 08 03