Das Ziel diese Projekts ist die Entwicklung und Optimierung von virusähnlichen Nanopartikel (NP), die zum Beispiel Krebsmedikamente gezielt ins Zellinnere transportieren und die Zellwand ohne toxische Nebeneffekte durchdringen können. Die Nanopartikel bestehen aus einem Metallkern und einer organischen Hülle mit chemisch gebundenen Medikamentenmolekülen, die freigesetzt werden, sobald sich die NP im Zellinnern befinden.
Hintergrund
Viren sind das beste bekannte Transportmittel für Medikamente: Sie können grössere Mengen genetischen Materials gezielt in Zellen einbringen und die Zellfunktion für ihre Zwecke beeinflussen. Die moderne Medizin versucht diese Eigenschaften zu kopieren, indem sie zum Beispiel genetisches Material in Krebszellen einbringt, um ihr Verhalten zu verändern. Das funktioniert nur, wenn durch das Eindringen keine Immunreaktion des ausgwählten Organismus auslöst wird.
Ziel
Wir wollen synthetische virus-ähnliche Teilchen entwickeln und optimieren, die Medikamente/genetisches Material sicher und effizient in ausgewählte Zellen einbringen können, ohne dass eine Immunreaktion ausgelöst wird und toxische Nebenwirkungen entstehen. Dazu verwenden wir metallische Nanoteilchen, die von sorgfältig ausgewählten organischen Molekülen umgeben sind. Wir konnten bereits zeigen, dass sich unterschiedliche organische Moleküle auf dem Metallkern spontan zu Streifen verbinden und so genannte „gestreifte Nanoteilchen“ bilden. Diese verfügen über aussergewöhnliche Eigenschaften: Sie können wie gewisse Viren die Zellmembran spontan durchqueren, ohne diese dabei zu verletzen. Wir möchten verschiedene Nanopartikel entwickeln, testen und optimieren, mit dem Ziel eine Sammlung effizienter und sicherer Medikamententräger zu erstellen. Dabei konzentrieren wir uns auf Studien (1) über den Einfluss verschiedener Syntheseparameter auf die Eigenschaft Zellmembranen zu durchdringen, (2) über die Optimierung der Anbindung von genetischem material/Medikamenten und deren Einfluss beim Eindringen in die Zelle und (3) über die Erstellung von virus-ähnlichen Strukturen mit gestreiften NP und synthetischen Lipiden. Wir werden mit dem MIT (Cambridge, USA) für die in-vivo Abgabe zusammenarbeiten und dem IIT (Lecce, Italien) für toxikologische Analysen. Computermodelle werden durch Mitarbeiter an der University of Michigan (Ann Aarbor) erstellt.
Bedeutung
Die Wichtigkeit des nanomedizinischen Projektes liegt in der Schaffung effizienter Träger von Medikamenten mit minimen oder keinen Nebenwirkungen (z.B. Zytotoxizität), was besonders bei der Behandlung von Krebserkrankungen entscheidend ist. Ein weiterer Schwerpunkt bildet die Erforschung der Mechanismen, die das Eindringen in die Zelle ermöglichen, was zur Entwicklung theoretischer und experimenteller Grundlagen für die Schaffung einer Sammlung biokompatibler Nanopartikel, die Stoffe in ausgewählte Zellen eines lebenden Organismus transportieren können, beiträgt.
Originaltitel: Novel NPs for Efficient and Safe Drug Delivery
Betrag: CHF 300’000.-
Dauer: 36 Monate
Projektverantwortlicher
- Prof. Francesco Stellacci