Halbleiter als Virenkiller

Ohne Halbleiter geht nichts in diesen digitalen Zeiten. Die in jedem Computer unentbehrlichen kleinen Helfer können offenbar aber auch Nützliches im oder zumindest am menschlichen Körper leisten.

Das scheint zunächst verblüffend, ist jedoch bei näherem Hinsehen durchaus schlüssig. Spricht etwa eine Ärztin oder ein Arzt von Viren, so sind damit DNA-Stücke mit Programmcodes gemeint, die in den Zellen des Körpers unerwünschte Reaktionen aus­lösen und diese Zellen womöglich schwer schädigen. Genauso läuft es laut Professor Rainer Adelung im Grundsatz mit Computerviren, nur dass diese mit ihrer Codierung eben Rechnersysteme dazu bringen, Dinge zu tun, die sie lieber bleiben lassen sollten.

Überrascht war der Materialwissenschaftler dennoch davon, wie fließend der Übergang von toter Technik zu lebendigen Organismen gerade im Fall von Viren ist. Das Team von der Technischen Fakultät experim­entierte dazu mit Zinkoxid, das in seiner Reinform ein perfektes Kristall darstellt. Unter Einwirkung von UV-Strahlen, also ganz normalem Sonnenlicht, bildet es aber Fehlstellen, die in der Material­wissenschaft als Dotierstellen bezeichnet werden. Sie können genutzt werden, um spezielle Effekte hervorzurufen. Wenn man so will, handelt es sich damit um eine Codierung anhand der Abweichung von der vollkommenen Struktur.

Nun hat sich herausgestellt, dass die Fehlstellen im Zinkoxid auch in der Lage sind, Viren an sich zu binden. Auf ihrer Suche nach Körperzellen, an denen sie andocken können, lassen sie sich gewissermaßen austricksen und bleiben genau an diesen Fehlstellen kleben. »Das funktioniert wie eine Fliegenfalle«, greift Adelung zu einem plastischen Vergleich.

Weitere Versuche förderten noch mehr charmante Eigenschaften des Zinkoxids zutage. Beteiligt an diesen Arbeiten waren die US-Amerikaner Deepak Shukla von der Universität Illinois, Frank Spors von der Western University of Health Sciences in Pomona, Kalifornien, und Vaibhav Tivari von der Midwestern University in Doweners Grove sowie in Kiel unter anderem die Toxikologin Dr. Claudia Röhl und Materialwissenschaftler Dr. Yogendra Kumar Mishra. Je nach Intensität der UV-Strahlung lassen sich fast beliebig viele Fehlstellen produzieren und die Klebeeffekte entsprechend vergrößern. Zudem fügt der Stoff den gesunden Körperzellen umso weniger Schaden zu, je länger er zuvor belichtet wurde. Er wird unter UV-Bestrahlung also zugleich zellfreundlicher und virenfeindlicher.

Dass das funktioniert, können die Wissenschaft­lerinnen und Wissenschaftler im Reagenzglas nach­weisen. Dem Herpes-Virus HSV-1 machen sie so mit ihrer Substanz das Leben gewaltig schwer. Weil Zink­oxid außerdem als Lebensmittel-Zusatzstoff zugelas­sen ist und beim Zahnarzt in der Wurzel­behandlung eingesetzt wird, sind für Versuche in der praktischen Medizin keine aufwändigen Zulassungs­verfahren nötig. In der Kieler Hautklinik wird jedenfalls schon an einem Pflaster gebastelt, das bei Lippenherpes aufge­klebt werden kann.

Vorstellbar sind weitere Anwendungen. Die Vermutung liegt nahe, dass die Nanoverbindung beim HSV-2-Virus wirkt, das äußerst unangenehme Wirkungen im Genitalbereich hervorruft. »Sehr spannend« fände es Adelung zudem, sich an das für Aids verantwortliche HI-Virus heranzumachen. Mit einem Pflaster wäre es in diesem Fall natürlich nicht getan. Und Zink oxid einfach in den Körper einzuschleusen funktioniert auch nicht, weil sich der Stoff dort relativ schnell auflöst. Denkbar wäre jedoch eine Art Dialyse, bei der das Blut an einer Zinkoxid-Barriere vorbeigeleitet wird, die sich wie beim Lippenherpes in Fliegenfallenmanier die Viren schnappt.

Damit sprengt das Projekt, das bislang ganz informell und weitgehend auf der Ebene persönlicher Kontakte diesseits und jenseits des Atlantiks lief, jedoch die bisherige Dimension. An der Technischen Fakultät wird deshalb an Förderanträgen gearbeitet, um die vielversprechende Entdeckung weiter zu entwickeln.

Publiziert wurden die Forschungsergebnisse aus Kiel im November in der Fachzeitschrift »Antiviral Research«. Der Artikel stieß auf großes Interesse. Er gehört inzwischen zu den meist heruntergeladenen der seit 1981 bestehenden Zeitschrift und rangiert aktuell auf Platz fünf.

Martin Geist

Artikel: Y.K. Mishra et al. Antiviral Research 2011; 92: 305–312
www.journals.elsevier.com/antiviralresearch/most-read-articles

Zuständig für die Pflege dieser Seite: Pressestelle der Universität, presse@uv.uni-kiel.de