Mikrokapseln als mögliche Wirkstoffträger werden noch kleiner

Mehr als tausendmal kleiner als ein Sandkorn sind die neuen Mikrokapseln, die Materialwissenschaftler aus Nanopartikeln hergestellt haben. Seit rund zehn Jahren experimentieren Forscher mit solchen Strukturen, die Medikamente in den menschlichen Körper transportieren und an bestimmten Stellen freisetzen sollen. Sie könnten zum Beispiel für die Bekämpfung von Krebstumoren eingesetzt werden, doch bisher waren die Kapseln dafür zu groß. Welche Fortschritte nun mit einer neuen Herstellungsmethode möglich sind, beschreiben Wissenschaftler in der Zeitschrift „Chemistry of Materials“.

Graue, kugelförmige Struktur mit einer noppenartigen Oberfläche. In der vergrößerten Ansicht sind die Poren als kleine Spalten zwischen den Noppen zu sehen.
Hochauflösende Elektronenmikroskopaufnahme einer Mikrokapsel

Das Team um Tobias Bollhorst von der Universität Bremen verwendete für das Experiment eine Mischung aus Wasser und Öl, im Wasser befanden sich Nanopartikel aus Metalloxid. Durch Ultraschall wurden die beiden Phasen dann gemischt, an der Grenzfläche der beiden Flüssigkeiten bildeten die Nanopartikel gemeinsam mit den Fettsäuren aus dem Öl kapselförmige Strukturen. Die Moleküle der Fettsäuren setzen sich dabei zwischen die Partikel und hielten sie fest zusammen. Die so entstandenen Mikrokapseln maßen weniger als einen Mikrometer im Durchmesser und waren laut den Forschern zehnmal kleiner als solche, die mit bisherigen Methoden erzeugt wurden.

Die Kapseln sind innen hohl und haben Poren, die nur wenige Nanometer breit sind und durch vorher eingefüllte Medikamente austreten könnten. „Es ist nun unser Ziel, das bestehende System in den nächsten Jahren weiter stark zu optimieren und die Mikrokapseln langfristig vom Labormaßstab hin zum Einsatz in der industriellen Anwendung zu führen“, berichtet Kurosch Rezwan, Mitautor der Studie und Leiter des Fachgebiets Keramische Werkstoffe und Bauteile an der Universität Bremen. Über Größe und Form der Nanopartikel lässt sich steuern, wie groß der Durchmesser und die Poren der Kapseln werden. Sehr regelmäßige Partikel bilden zum Beispiel Mikrokapseln mit einer annähernd wabenförmigen Oberfläche und engen Poren. Forscher sehen in den kleineren, speziell geformten Mikrokapseln den entscheidenden Schritt, um sie in Zukunft als Wirkstoffträger einzusetzen.