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Universität Basel

09. Oktober 2015

Steuerbare Proteinschleusen machen künstliche Nanobläschen bei Bedarf durchlässig

Forschern der Universität Basel ist es gelungen, Proteinschleusen für künstliche Nanobläschen zu konstruieren, die nur unter bestimmten Bedingungen durchlässig werden – sie öffnen sich bei einem sauren pH-Wert. Dadurch wird eine Reaktionskette in Gang gesetzt und Wirkstoffe können am gewünschten Ort freigesetzt werden. Dies zeigt eine Studie im Journal «Nano Letters».

Nanobläschen mit geschlossenen Proteinschleusen (rot).
Nanobläschen mit geschlossenen Proteinschleusen (rot).

Winzige Nanobläschen können Wirkstoffe schützen, bis sie am Zielort im Körper angekommen sind. Um dort eine chemische Reaktion auszulösen und den Inhalt freizugeben, muss die Hülle der synthetisch hergestellten Bläschen zum richtigen Zeitpunkt durchlässig werden. Forscher des Swiss Nanoscience Institutes Institutes und des NCCR Molecular Systems Engineering um Prof. Cornelia Palivan haben nun eine Schleuse für die Membranen entwickelt, die sich bei Bedarf öffnet. So werden die Enzyme im Innern einer Nanokapsel genau unter den richtigen Bedingungen aktiv und wirken unmittelbar am erkrankten Gewebe.

Reaktion auf pH-Veränderungen

Die Schranke besteht aus dem chemisch veränderten Membranprotein OmpF, das auf bestimmte pH-Werte reagiert. Beim neutralen Wert im menschlichen Körper ist die Membran undurchlässig – trifft sie aber auf einen sauren pH-Bereich, öffnet sich die Proteinschleuse und Stoffe aus der Umgebung können in die Nanokapsel eintreten. Es kommt zu einer Reaktion von Kapselinhalt und eingetretendem Substrat. Das Produkt dieser Reaktion wird anschliessend durch die geöffnete Schleuse freigegeben. Dieses Vorgehen könnte zum Beispiel bei entzündetem oder krebsbefallenem Gewebe zur Anwendung kommen, da diese oftmals einen leicht sauren pH-Wert aufweisen.

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