Nanopartikel: Säureattentat

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Forscher an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München haben Nanopartikel synthetisiert, die durch eine Änderung des pH-Wertes dazu gebracht werden können, eine tödliche Dosis ionisierten Eisens in den Zellen freizusetzen.

Dieser Mechanismus könnte möglicherweise neue Ansätze zur gezielten Beseitigung bösartiger Tumore eröffnen.Ionen spielen in allen Aspekten der Zellbiologie eine entscheidende Rolle.

Sie lösen Signalkaskaden aus, regulieren Enzymaktivitäten und steuern den pH-Wert des intra- und extrazellulären Mediums.

Die Konzentrationen freier Ionen sind daher streng reguliert, und plötzliche Veränderungen in ihren intrazellulären Konzentrationen können den programmierten Zelltod auslösen.

Doch gerade diese Tatsache hat es schwierig gemacht, die komplexen Mechanismen aufzuklären, die die Ionenkonzentrationen in den Zellen steuern.

Da Zellen schnell handeln, um den Import von überschüssigen Ionen zu blockieren, widersetzen sie sich wirksam Versuchen, die intrazellulären Ionenspiegel zu manipulieren.

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Ein Forscherteam unter der Leitung von Hanna Engelke und Evelyn Ploetz (Fakultät für Chemie und Pharmazie, LMU) hat nun Nanopartikel synthetisiert, mit denen es erstmals möglich ist, die Freisetzung von ionischem Eisen im großen Maßstab kontrolliert und schnell in Zellen auszulösen.

Dies wiederum löst eine Form des entzündlichen Zelltods aus, die als Pyroptose bezeichnet wird, eine Art Reaktion, die spezifisch für Zellen des angeborenen Immunsystems ist.

Nach der neuen Studie, die in der Zeitschrift Advanced Materials erscheint, könnte die Fähigkeit, bei Bedarf Pyroptose auszulösen, im Prinzip dazu genutzt werden, bösartige Zellen zu eliminieren und eine Immunreaktion auszulösen, die spezifisch gegen Krebserkrankungen gerichtet ist.Der Schnellfreisetzungseffekt ist eine direkte Folge der strukturellen Eigenschaften der Nanopartikel, die zu einer Klasse von Substanzen gehören, die als metallorganische Gerüste (MOFs) bekannt sind.

Die von diesen Gerüsten gebildeten Zwischenräume bieten identische Bindungsstellen, an die andere Substanzen – in diesem Fall Eisen-Sauerstoff-Komplexe – spezifisch gebunden werden können.

Strukturell sind diese Bindungsstellen winzige Sechsecke, die miteinander verbunden sind….

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