Teilchen imitieren in der Natur vorkommende Moleküle, um die Zellmembran zu durchdringen.

Cambridge (USA) - Viele Methoden - mit Viren, kleinen Elektroschocks oder Nanopartikeln - eignen sich prinzipiell, um Arzneien direkt in kranke Zellen einzuschleusen. Doch häufig wird dabei die Zelle so stark geschädigt, dass sie nach dem Eingriff abstirbt. Einen schonenderen Weg durch die Zellmembran eröffnen speziell beschichtete Goldteilchen im Nanomaßstab, die amerikanische Wissenschaftler nun getestet haben. Die Teilchen imitieren in der Natur vorkommende Moleküle, so genannte Peptide, die die Zellwand durchwandern können. Ihre viel versprechenden Ergebnisse veröffentlichten die Forscher in der Fachzeitschrift "Nature Materials".

"Durch die Analyse der Ligandenstruktur wirft diese Arbeit ein neues Licht auf das Verständnis der molekularen Wechselwirkungen zwischen Zellmembran und Nanopartikel", erklärt das Team um Francesco Stellacci am Massachusetts Institute of Technology. Die Biophysiker verglichen die Beweglichkeit von etwa sechs Nanometer kleinen Goldkügelchen, die sie mit verschiedenen wasseranziehenden und -abstoßenden Liganden - Sulfonate einerseits, Oktanethiol andererseits - an der Oberfläche ausstatteten. Je nach Anordnung dieser nur wenige Zehntel Nanometer kleinen Molekülgruppen dringen die Goldpartikel mehr oder weniger gut durch die Zellmembran bis in das intrazelluläre Flüssigkeitsreservoir (Cytosol) vor. Wechseln sich in Streifen anordnete hydrophile und hydrophobe Gruppen regelmäßig ab, so wandern die Goldpartikel durch die Membran, ohne die Zelle zu schädigen. Verteilen sich dagegen die Liganden willkürlich auf der Oberfläche, können die Goldpartikel die Membran gar nicht erst durchdringen.

Mit diesen künstlich hergestellten Nanopartikeln imitieren die Forscher natürliche Peptide, die durch die Zellmembran wandern können. Wegen des zellschonenden Charakters können sie als gute Alternative zu anderen Transporter-Techniken angesehen werden. Bis zu einer Anwendung in Zelltherapien muss in weiteren Versuchen überprüft werden, ob die Goldpartikel auch mit wirksamen Arzneien bestückt werden können. Effizienz- und Verträglichkeitsstudien könnten danach folgen.