Nanotech-‚Schnotter-Bots‘ überwinden Schleimbarrieren für effektive Medikamentenabgabe

BerlinWissenschaftler haben eine neue Methode entdeckt, um Medikamente durch Schleim in verschiedenen Körperteilen zu transportieren, indem winzige enzymgesteuerte Roboter verwendet werden. Diese kleinen Roboter haben in frühen Tests mit Mäusen erfolgreich Schleim durchdrungen. Normalerweise schützt Schleim den Körper, indem er Keime und Reizstoffe einfängt, jedoch erschwert er auch die lokale Wirksamkeit von Medikamenten.

Wichtige Details über diese Snot-Bots:

• Herstellung aus porösen Silika-Nanopartikeln
• Angetrieben durch Wasserstoffperoxid (H₂O₂)
• Mit Katalase-Enzymen beschichtet
• Tragen Arzneimittelmoleküle in ihren Poren

Das Forschungsteam unter der Leitung von Samuel Sánchez entwickelte eine neue Technik, um die Schleimbarriere zu überwinden. Frühere Ansätze versuchten, Medikamente an winzige Partikel zu binden oder Chemikalien zu verwenden, um den Schleim zu verdünnen. Sánchez' Methode nutzt hingegen Katalase-Enzyme zur Lösung des Problems. Diese Enzyme verwandeln Wasserstoffperoxid in Sauerstoff und Wasser, was dazu beiträgt, die winzigen Roboter voranzutreiben.

Ein bedeutender Test verwendete ein Modell von Darmschleim, das aus im Labor gezüchteten menschlichen Zellen bestand. Die Roboter bewegten sich innerhalb von nur 15 Minuten durch die Schleimschicht. Dies ist wichtig, da Schleim alle 10 Minuten bis 4,5 Stunden erneuert wird. Schnelle Fortbewegung bedeutet, dass die Roboter wahrscheinlich nicht stecken bleiben.

Weitere Tests an Mäusekolons bestätigten die Ergebnisse. Etwa 28 Prozent der Nanobots durchdrangen die Schleimbarriere, was 60 Mal effektiver ist als passive Diffusion. Frühere Methoden, die verschiedene Enzyme oder schleimlösende Medikamente einsetzten, zeigten nur eine Verbesserung um das Zehnfache.

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Ein zentraler Aspekt war die Überprüfung möglicher Schäden. Die Snot-Bots verursachten weder in Zell- und Gewebemodellen im Labor noch in den Dickdärmen von Mäusen Schäden. Dies ist entscheidend, um sie als potenzielle Medikamententrägersysteme in Betracht zu ziehen.

Die Finanzierung dieser Forschung erfolgte durch verschiedene Institutionen:

• Europäischer Forschungsrat
• Staatliche Forschungsagentur
• Europäische Union NextGenerationEU/PRTR (Bots4BB-Projekt)
• Regierung von Katalonien
• Ministerium für Forschung und Universitäten
• Severo Ochoa Exzellenzzentrum

Nanobots könnten dabei helfen, Medikamente an Orte mit dicken Schleimschichten zu bringen, wie die Lunge, den Magen, den Darm und die Augen. Dadurch könnten Behandlungen effektiver wirken, indem die Wirkstoffe präziser abgegeben werden.

Diese neue Technologie ist vielversprechend, aber die Forscher müssen ihre Sicherheit und Wirksamkeit noch gründlicher untersuchen, bevor sie in Krankenhäusern eingesetzt werden kann. Die Idee, winzige Roboter, die durch Enzyme angetrieben werden, zu nutzen, um einige der Abwehrmechanismen des Körpers zu überwinden, ist äußerst faszinierend. Sollte sie bei Menschen genauso gut funktionieren wie bei Mäusen, könnte dies die Art und Weise, wie wir in Zukunft Medikamente verabreichen, revolutionieren.