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Nr. 52

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Glossar

Universitätsdruckerei

Feine Lösung

Der große Vorteil von winzig kleinen Teilchen ist ihre im Vergleich zum Gewicht große Oberfläche. Diese physikalische Eigenschaft macht das Prinzip der Verkleinerung auch für Pharmazeuten interessant.

Die Idee ist, einen pharmazeutischen Wirkstoff klein zu machen, damit er vom Körper besser aufgenommen werden kann. Denn kleine Partikel lösen sich aufgrund ihrer größeren Oberfläche besser in Wasser als größere Strukturen. Und nur ein gelöster Stoff gelangt über die Membran in die Zelle, um dort seine Wirkung zu entfalten. Viele Substanzen, die für pharmazeutische Zwecke hergestellt werden, haben jedoch eine äußerst schlechte Wasserlöslichkeit, berichtet Professor Hartwig Steckel vom Pharmazeutischen Institut. Um diese zu verbessern, setzt der Leiter des Lehrstuhls für pharmazeutische Technologie und Biopharmazie auf die Nanotechnologie. »Wir stellen solche Nanopartikel zum einen über ein klassisches Mahlverfahren her. Wie mit einer Mühle können wir Partikel zerkleinern bis zu einer Größe von etwa hundert Nanometern. Zum anderen nehmen wir eine Lösung des Stoffes und bauen die Kristalle in der richtigen Partikelgröße gezielt auf. Das wird in der Technik auch als Partikel- Design bezeichnet.«

Beide Verfahren wurden in Dissertationen erfolgreich erprobt. »Wir konnten sehr schön zeigen, unter welchen Voraussetzungen und mit welcher Art von Wirk- und Hilfsstoffen das Partikel-Design gut funktioniert«, so Steckel. Ein Medikament zur inhalativen Behandlung von Pilzinfektionen der Lunge wurde durch ein Mahlverfahren besser verfügbar gemacht. Gerade für die Inhalation bietet die Verkleinerung des Wirkstoffs große Vorteile: Die Nanoteilchen lassen sich wesentlich besser in einem elektrischen Vernebler anwenden. Der Patient nimmt mehr von dem Wirkstoff auf, und es bleibt weniger im Gerät zurück. Außerdem löst sich das Teilchen am Zielort schneller auf, und die Wirkung setzt schneller ein.

Es gibt bereits Fertigarzneimittel, die Nanopartikel Nanopartikel enthalten. Das Mittel Emend^® mit dem Wirkstoff Aprepitant zum Beispiel hilft gegen Übelkeit und Erbrechen als Folgen einer Chemotherapie. Der Wirkstoff ist hier in nanopartikulärer Form auf einen festen Trägerstoff aufgesprüht worden.

Den Wirkstoff auf Nanoformat zu bringen, ist aber nicht die einzige Herausforderung. Das Problem ist, dass kleine Teilchen mit ihrer großen Oberfläche sich nicht nur besser lösen, sie neigen auch zum Verklumpen. Damit die kleinen Teilchen auch klein bleiben, müssen Hilfsstoffe zugesetzt werden, die die Oberfläche stabilisieren. Welche Hilfsstoffe hierfür geeignet sind und in welcher Menge, ist daher genauso Gegenstand der Untersuchungen wie deren Auswirkungen auf die Zellaktivität. Es kommen zwar nur gesundheitlich unbedenkliche Hilfsstoffe zum Einsatz, aber man braucht relativ viel. Steckel: »Wir bewegen uns in der Größenordnung zehn Prozent Hilfsstoff pro Masseneinheit Wirkstoff. Wir untersuchen daher, ob die Zellen absterben, wenn man sie mit einer entsprechenden Lösung benetzt.« Kerstin Nees

Nanoteilchen stecken bereits in vielen Alltagsprodukten wie Reinigungsmitteln oder Kosmetika. Sie sorgen dafür, dass Schmutz von Autolacken abperlt oder Brillengläser nicht verkratzen. Der Einsatz der kleinen Helfer in Lebensmitteln und Arzneimitteln wird jedoch kritisch betrachtet. Denn noch ist weitgehend unklar, wie der Körper auf Nanoteilchen reagiert. Schädliche Effekte werden vor allem mit dem Einatmen von Nanostaub in Verbindung gebracht. Problematisch sind laut Professor Hartwig Steckel unlösliche Stoffe wie Feinstaub, Ruß, Kohlenstaub, Titandioxid oder Graphit. »Diese Stoffe finden sich nach Jahren und Jahrzehnten noch im Körper, weil sie sich nicht auflösen.« Die am Pharmazeutischen Institut erforschte Anwendung der Nebenwirkungen von Nanoteilchen Nanotechnologie sei aber unproblematisch. »Es geht hier zwar um schlecht lösliche Wirkstoffe, die zeigen aber immer noch eine Löslichkeit. Sonst würden sie auch nicht wirken. Das heißt, wenn wir Nanopartikel dieser Wirkstoffe in den Körper bringen, dann lösen sie sich mit der Zeit auf. Langzeiteffekte sind nicht zu erwarten.«

Auch Sonnenmilch, die als UV-Filter Titanoxid oder Zinkoxid im Nanoformat enthält, bewertet Steckel als ungefährlich. Es seien zwar komplett unlösliche Substanzen, aber aus Studien wisse man, dass sie nicht durch die äußeren Hautschichten gehen. »Sie halten sich nur in der Hornschicht auf. Diese wird innerhalb von vier Wochen komplett erneuert«, so der Pharmazeut. ne

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