Photothermisch wirksames Ultraschall-Kontrastmittel als Theranostikum

Abbildung - Eine wertvolle Schale: Die Kombination der elektrostatischen Abscheidung von Goldnanopartikeln auf Mikrokapseln mit der Keimbildung an Oberflächen lieferte Goldnanoschalen (siehe Bild). Dieses Nano/Mikrokomposit kann als Theranostikum sowohl für die kontrastverstärkte Ultraschallbildgebung (Diagnostikum) als auch für die Photohyperthermie (Therapeutikum) genutzt werden, was für einen Einsatz in der Photothermaltherapie bei Krebs spricht. [Bildquelle: Angewandte Chemie, Wiley-VCH]

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Diagnostik und Therapie sind die Grundsteine unserer Medizin. Traditionell sind das zwei voneinander getrennte Schritte. Das muss aber nicht zwangsläufig so sein.

"Theranostik" bezeichnet die Kombination eines diagnostischen Tests mit einer spezifischen, auf den Testresultaten basierenden Therapie.

Diese integrierte Vorgehensweise soll insbesondere helfen, Krebsleiden gezielter zu behandeln.

Ein Forscherteam um Zhifei Dai vom Harbin Institute of Technology (China) stellt in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun ein neues Theranostikum vor, das gleichzeitig als Ultraschall-Kontrastmittel und als Mittel für die photothermische Therapie von Tumoren dienen soll.

Die Ultraschalltechnik (Sonographie) ist ein sicheres und kostengünstiges diagnostisches Verfahren, das Bilder in Echtzeit liefert. Eine Sonde sendet dabei kurze, gerichtete Schallwellenimpulse aus, die in den Gewebeschichten unterschiedlich stark reflektiert und gestreut werden. Geeignete Kontrastmittel, etwa winzige Gasbläschen, können die Empfindlichkeit und die Auflösung der Aufnahmen wesentlich erhöhen.

Die chinesischen Forscher wollten ein neues Kontrastmittel entwickeln, das gleichzeitig ein Wirkstoff für die photothermische Therapie ist. Bei dieser Methode wird ein Mittel, beispielsweise Nanostrukturen aus Gold, gezielt in den Tumor eingeschleust und diese Region dann bestrahlt. Die Goldteilchen werden dadurch sehr heiß und überhitzen das kranke Gewebe, sodass es abstirbt. Gold-Nanostrukturen lassen sich gezielt so einstellen, dass sie nahes Infrarot-Licht absorbieren, eine Wellenlänge, die sehr tief ins Gewebe eindringen kann, ohne es zu schädigen.

Für ihr neues Theranostikum stellten die Wissenschaftler Nanokapseln aus einem biokompatiblen Polymer her, die winzige Wassertröpfchen enthielten. Die Kapseln beschichteten sie mit Gold und entfernten das Wasser durch Gefriertrocknen. Die so entstehenden winzigen luftgefüllten Hohlräume innerhalb der Mikrokapseln sind das eigentliche Kontrastmittel für den Ultraschall. Die Goldschale dagegen dient als photothermisch aufheizbares Therapeutikum.

Im Tierversuch erwies sich das neue multifunktionelle Mittel als nichttoxisch und zeigte eine sehr gute Kontrastverstärkung bei der Ultraschalluntersuchung. Wurden Kulturen von Tumorzellen mit den Mikrokapseln behandelt, ließen sich die Zellen durch Bestrahlung zum Absterben bringen.

"Mithilfe unseres neuen therapeutischen Kontrastmittels könnte ein Tumor zunächst per Ultraschalluntersuchung lokalisiert und seine Größe bestimmt werden", erläutert Dai. "Unter Echtzeit-Überwachung könnte er dann gezielt bestrahlt, der Therapieerfolg begutachtet und so gesundes Gewebe geschont werden."

Hengte Ke, Prof. Jinrui Wang, Prof. Zhifei Dai, Yushen Jin, Enze Qu, Dr. Zhanwen Xing, Dr. Caixin Guo, Prof. Xiuli Yue, Prof. Jibin Liu:
Gold-Nanoshelled Microcapsules: A Theranostic Agent for Ultrasound Contrast Imaging and Photothermal Therapy.
In: Angewandte Chemie; online veröffentlicht am 25. Februar 2011, DOI 10.1002/ange.201008286

Quelle: Angewandte Chemie, Presseinformation Nr. 06/2011

Aktualisiert am 01.03.2011.

Permalink: https://www.internetchemie.info/news/2011/mar11/photothermisch-wirksames-theranostikum.php