Biochemie: Künstliche rote Blutkörperchen
© Nishit Doshi (Ausschnitt)
Um Wirkstoffe gezielt und richtig dosiert an ihren Bestimmungsort im Körper zu bringen, haben Mediziner bereits beeindruckende Nano-Transportmittel kreiert. An die Perfektion der Natur kamen sie bislang jedoch nicht heran: Rote Blutkörperchen sind nicht nur winzig und makellos geformt, sondern auch so flexibel, dass sie sich sogar durch Blutgefäße quetschen können, die einen kleineren Durchmesser haben als sie selbst. Nun ist es Samir Mitragotri von der University of California in Santa Barbara und seinen Kollegen erstmals gelungen, ein Imitat dieses perfekten natürlichen Transportmittels erzeugen.
Zunächst bauten die Forscher Erythrozyten aus hohlen Polystyrolkügelchen nach, die kommerziell erhältlich sind. Auf ihnen lagerten sie Proteine wie Hämoglobin, die entscheidend für die Funktion roter Blutkörperchen sind, in mehreren Schichten ab und vernetzten die Eiweißstoffe chemisch zu einer stabilen Hülle. Mit einem Lösungsmittel für Polystyrol wurden die Kügelchen dann zum Kollabieren gebracht, so dass sie die typische Schlauchboot-Form der Erythrozyten annahmen.
Als nächstes ersetzten die Forscher das nicht bioverträgliche Polystyrol durch ein Material, das der Körper toleriert und abbauen kann: ein Copolymer aus Milch- und Glykolsäure. In Isopropanol eingelegt, kollabierten die daraus erzeugten hohlen Partikel. Das resultierende Gebilde beschichteten Mitragotri und seine Kollegen mit neun Lagen aus Hämoglobin sowie anderen Proteinen und Polyelektrolyten, die sie wieder chemisch miteinander verknüpften. Anschließend lösten sie den Polymerkern heraus, sodass eine stabile und gleichzeitig flexible Schale blieb. Diese hatte die Größe, Form und Flexibilität von roten Blutkörperchen.
Nach Ansicht der Forscher können die künstlichen Erythrozyten nicht nur als Blutersatz dienen und gezielt Wirkstoffe transportieren, sondern eignen sich auch für bildgebende Verfahren. Eingeschlossene winzige Eisenoxidkristalle könnten beispielsweise die Empfindlichkeit von Durchblutungsmessungen mit Kernspin-Tomographen steigern.
Julia Eder
Zunächst bauten die Forscher Erythrozyten aus hohlen Polystyrolkügelchen nach, die kommerziell erhältlich sind. Auf ihnen lagerten sie Proteine wie Hämoglobin, die entscheidend für die Funktion roter Blutkörperchen sind, in mehreren Schichten ab und vernetzten die Eiweißstoffe chemisch zu einer stabilen Hülle. Mit einem Lösungsmittel für Polystyrol wurden die Kügelchen dann zum Kollabieren gebracht, so dass sie die typische Schlauchboot-Form der Erythrozyten annahmen.
Als nächstes ersetzten die Forscher das nicht bioverträgliche Polystyrol durch ein Material, das der Körper toleriert und abbauen kann: ein Copolymer aus Milch- und Glykolsäure. In Isopropanol eingelegt, kollabierten die daraus erzeugten hohlen Partikel. Das resultierende Gebilde beschichteten Mitragotri und seine Kollegen mit neun Lagen aus Hämoglobin sowie anderen Proteinen und Polyelektrolyten, die sie wieder chemisch miteinander verknüpften. Anschließend lösten sie den Polymerkern heraus, sodass eine stabile und gleichzeitig flexible Schale blieb. Diese hatte die Größe, Form und Flexibilität von roten Blutkörperchen.
Nach Ansicht der Forscher können die künstlichen Erythrozyten nicht nur als Blutersatz dienen und gezielt Wirkstoffe transportieren, sondern eignen sich auch für bildgebende Verfahren. Eingeschlossene winzige Eisenoxidkristalle könnten beispielsweise die Empfindlichkeit von Durchblutungsmessungen mit Kernspin-Tomographen steigern.
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