Zeitschrift für Regenerative Medizin

Nanomedizin

In einem Vortrag am Caltech aus dem Jahr 1959 mit dem berühmten Titel „There's Plenty of Room at the Bottom“ diskutierte der amerikanische Physiker und zukünftige Nobelpreisträger Richard Feynman die Idee, Strukturen auf atomarer Ebene zu manipulieren. Obwohl die von ihm diskutierten Anwendungen damals theoretischer Natur waren, prophezeiten seine Erkenntnisse die Entdeckung vieler neuer Eigenschaften im Nanometerbereich, die in Materialien auf größeren Skalen nicht beobachtet werden, und ebneten so den Weg für das immer größer werdende Gebiet der Nanomedizin. Heutzutage sorgt die Verwendung nanoskaliger Materialien, deren Abmessungen mit einigen Proteinen, DNA, RNA und Oligosacchariden vergleichbar sind, in verschiedenen biomedizinischen Bereichen für Aufsehen, darunter Biosensorik, Bildgebung, Arzneimittelabgabe und sogar Chirurgie.

Nanomaterialien weisen typischerweise ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen auf, wodurch ein relativ großes Substrat für die chemische Anbindung entsteht. Wissenschaftler konnten neue Oberflächeneigenschaften für Nanomaterialien schaffen und Beschichtungsmoleküle manipulieren, um das Verhalten der Partikel fein abzustimmen. Die meisten Nanomaterialien können auch in lebende Zellen eindringen und bilden so die Grundlage für die Bereitstellung von Biosensoren oder Therapeutika durch Nanoträger. Bei systemischer Verabreichung sind Nanomaterialien klein genug, dass sie die Blutgefäße nicht verstopfen, aber sie sind größer als viele niedermolekulare Medikamente, was eine längere Verweildauer im Kreislaufsystem ermöglicht. Mit der Fähigkeit, synthetische DNA zu konstruieren, können Wissenschaftler nun Nanostrukturen entwerfen und zusammenbauen, die die Watson-Crick-Basenpaarung nutzen, um die Zielerkennung und Arzneimittelabgabe zu verbessern.

Sowohl die akademische Gemeinschaft als auch die Pharmaindustrie investieren zunehmend Zeit und Geld in Nanotherapeutika. Fast 50 biomedizinische Produkte mit Nanopartikeln sind bereits auf dem Markt und viele weitere befinden sich in der Pipeline, Dutzende davon befinden sich in klinischen Studien der Phase 2 oder 3. Die Arzneimittelhersteller sind auf dem besten Weg, die Vorhersage von Christopher Guiffre, Chief Business Officer des in Cambridge, Massachusetts ansässigen Nanotherapeutika-Unternehmens Cerulean Pharma, zu verwirklichen, der im vergangenen November prognostizierte: „In fünf Jahren wird jedes Pharmaunternehmen ein Nanoprogramm haben.“