Mit Nano-Waffen gegen den Krebs

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Stellen Sie sich vor, eine Krebsbehandlung wäre mit wenigen Arztbesuchen erledigt. Der Arzt gäbe Ihnen eine einmalige Injektion, um dann ein paar Wochen später mit infrarotem Licht krebsabtötende Wirkstoffe zu aktivieren, die den Tumor entfernen. Das klingt wie Science-Fiction? Naomi Halas weiß es besser. Die Professorin für Elektrotechnik und technische Informatik an der Rice University entwickelt eine solche Technik seit 1997. Damals erfand sie winzige Partikel mit hohem therapeutischem Potenzial. Ihr Name: "Nanoshells".

Nanoshells sind mikroskopisch kleine, kugelförmige Gebilde mit einem Kern aus Siliziumdioxid und einer Hülle aus Gold. Das Gold weist die für den Behandlungsprozess erforderlichen thermischen und optischen Eigenschaften auf und der Körper entwickelt dagegen keine Abwehrreaktion. Durch Veränderungen der Größe des Partikelkerns und der Dicke der Goldschicht kann Halas regulieren, dass die Nanoshells Licht bestimmter Wellenlängen absorbieren. "Für die Krebstherapie ist Infrarot am besten geeignet, weil es den Körper am tiefsten durchdringt", sagt sie.

Bei Experimenten wurden die Nanoshells bereits in den Blutkreislauf von Tieren injiziert. Spezifische daran angeheftete Agentien finden die Rezeptoren von Krebszellen und binden daran. Bei einer Infrarot-Bestrahlung erhöht sich die Temperatur in den Zellen auf 55 Grad -- der Tumor wird regelrecht weggebrannt.

Halas konzentriert sich derzeit auf den Brustkrebs. Nanoshells sollen hier zu einer Alternative für die Chemotherapie werden. Bei der Chemotherapie werden sowohl kranke als auch gesunde Zellen abgetötet, was zu Nebenwirkungen wie Müdigkeit und Haarausfall führt. Nanoshells würden hingegen nur die Krebszellen zerstören.

Der Einsatz von Nanoshells ist nur eines von mehreren hochinteressanten Diagnose- und Therapie-Verfahren gegen Krebs, die durch Nanotechnologie ermöglicht werden. Miqin Zhang, eine Materialwissenschaftlerin an der University of Washington, nutzt ihre eigene Art von Nanopartikeln, um Gehirntumore nicht-invasiv zu diagnostizieren und zu behandeln. Sie bezeichnet sie als "superparamagnetische Nanopartikel". Wenn sie in den Blutkreislauf gelangen, greifen diese Partikel die Zellrezeptoren von Tumoren mit so genannten Liganden an.

Zhangs Nanopartikel sind aus Eisenoxid hergestellt, das besonders magnetisch wird, wenn es Magnetfeldern ausgesetzt wird wie sie bei der Kernspintomografie verwendet werden. So werden die Signale, die Tumore während einer Kernspinuntersuchung abgeben, verstärkt. Die Tumore können auf diese Weise leichter schon in einem in einem frühen Stadium lokalisiert werden. Die Nanopartikel müssen aber lange genug im Blutkreislauf zirkulieren um Tumore zu erreichen. In frühen Versuchen stellte Zhang fest, dass sie schnell von Antikörpern, den so genannten Mikrophagen, angegriffen und neutralisiert wurden. Zhang umhüllte ihre Nanopartikel daher mit einem Polymer, das Mikrophagen nicht durchdringen können. Sobald die Nanopartikel einen Tumor finden, geben sie ein Medikament namens Methotrexat ab, das die Zelle tötet.