Regelmäßig stellt die Fachhochschule Kaiserslautern ihr erstklassiges Niveau nicht nur im Rahmen der praxisorientierten Lehre, sondern auch auf dem Gebiet der angewandten Forschung unter Beweis. Ein weiterer Beleg für die Leistungsstärke und die Möglichkeiten der FH-Forschung ist mit „DYNAMO“ ein neues Projekt, das am FH-Standort Zweibrücken angesiedelt ist und für drei Jahre vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 260.000 Euro gefördert wird. Unter der Leitung von Prof. Dr. Hildegard Möbius untersucht DYNAMO die Dynamik und Struktur magnetischer Nanopartikel in Polymer-Matrix an Oberflächen.
Magnetische Nanopartikel gewinnen im biomedizinischen Bereich zunehmend an Bedeutung und sind aufgrund ihrer kontrollierbaren Größe vielfältig einsetzbar. Ihre Dimensionen können kleiner oder vergleichbar mit denen von Zellen (10-100µm), Viren (20-450nm) oder Proteinen (5-50nm) eingestellt werden. Aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften können sie mittels Magnetfeldgradienten (der Verlauf eines inhomogenen Magnetfeldes von „schwach nach stark“) manipuliert werden. In der Molekularbiologie werden sie beispielsweise eingesetzt, um Zellen zu separieren. In der Medizintechnik reichen die Einsatzmöglichkeiten von der Diagnostik bis hin zur Therapie. Beispielsweise dienen magnetische Nanopartikel in der Diagnostik als Kontrastmittel in der Kernspintomographie. In der Krebstherapie verspricht man sich therapeutische Anwendungen, die im Vergleich zu den häufig eingesetzten Krebsbekämpfungsmethoden der Chemo- und Radiotherapie keine bzw. nur geringe Nebenwirkungen zeigen. Derzeitige Entwicklungsarbeiten nutzen das magnetische Drug Targeting (MDT) und die magnetische Hyperthermie (MHT), bei denen Suspensionen magnetischer Nanopartikel eingesetzt werden. Im magnetischen Drug Targeting werden die magnetischen Nanopartikel als Transporter für Chemotherapeutika genutzt und mit Hilfe eines starken Magnetfelds in die Tumorregion gebracht, wo sie lokal ihre Wirkung entfalten. Im Falle der Hyperthermie führt das Anlegen eines magnetischen Wechselfelds zu Ummagnetisierungsprozessen in den Nanopartikeln und so zu einer Erwärmung des Tumorgewebes. So kann eine Tumorremmission ohne den Einsatz von Strahlung oder Medikamenten erzielt werden.
Bei all den oben genannten Einsatzmöglichkeiten spielt die Wechselwirkung der magnetischen Nanopartikel mit Zellen eine entscheidende Rolle. Im Projekt „DYNAMO“ soll diese Interaktion gezielt untersucht und analysiert werden, weshalb neben der Arbeitsgruppe „Experimentalphysik“ von Frau Prof. Dr. Möbius ebenfalls die Arbeitsgruppen „Enterisches Nervensystem“ von Prof. Dr. med. Karl-Herbert Schäfer (FH Kaiserslautern) und „Molekularbiologie, Biotechnologie und Biochemie“ von Prof. Dr. Oliver Müller (FH Kaiserslautern) beteiligt sind. Alle Arbeitsgemeinschaft sind dabei im angewandten Forschungsschwerpunkt Integrierte Miniaturisierte Systeme (IMS) versammelt, der sich der Entwicklung solcher Systeme und deren Einsetzbarkeit im täglichen Leben widmet.
Bei der Dimension und Vielschichtigkeit des Projektes sind natürlich auch FH-externe Forschungseinrichtungen beteiligt: So werden in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz in funktionalisierten Polymeren verkapselte Magnetit-Nanopartikel hergestellt und anschließend hinsichtlich ihrer Wechselwirkung mit Oberflächen und Zellen charakterisiert. Hierbei wird die Struktur, die Dynamik sowie die Wechselwirkung zwischen Struktur und Dynamik bei Anlagerung der Nanopartikel an simulierte Zellmembranen sowie die Aufnahme in Nervenzellen untersucht.
Beigefügtes Bildmaterial:
DYNAMO.jpg: „Nanopartikel mit einem Durchmesser von 170 nm (Rasterelektronenmikroskopaufnahme)“
Weitere Infos im Internet:
Forschungsschwerpunkt IMS:
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