EPFL - Ecole Polytechnique Fédérale
EPFL: Eine revolutionäre Technik zur Beschleunigung der medizinischen Diagnose und der Medikamentenherstellung
Lausanne (ots)
Nanotechnologie in Medizin und Chemie
Wissenschaftler der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne haben eine revolutionäre Technik entwickelt, die zu höchst vielversprechenden Anwendungen in Medizin und Chemie führen könnten. Aufgrund ihrer Schnelligkeit dürfte diese neue Methode die Diagnose und die Herstellung von Medikamenten beträchtlich beschleunigen. Die Bedeutung dieser Entdeckung ist der deutschen Fachzeitschrift «Angewandte Chemie» nicht entgangen und wird dort auf dem Titelblatt gewürdigt.
«Dass eine Infektionskrankheit, die sich in einigen Stunden als tödlich herausstellen kann, in wenigen Minuten diagnostiziert wird, ist eine der künftigen Anwendungen dieser neuen Technik», gibt Dimitrios Stamou, Doktor am Laboratorium für die physische Chemie von Polymeren und Membranen, seiner Begeisterung über seine Entdeckung Ausdruck. Zur Erstellung einer Diagnose genügt ein einziger dem Kranken entnommener Blutstropfen zur Erkennung des Virustyps oder der Bakterie, welche die Krankheit auslöst. Die Krankheitsdiagnose kann ausgehend von einer äusserst schnellen Analyse der Wechselwirkungen zwischen diesem Blutstropfen und sämtlichen die Anwesenheit von Bakterien und Viren anzeigenden Molekülen vorgenommen werden.
Analyse der Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Molekülen
Bislang verwendeten die Laboratorien und die Pharmazeutikunternehmen eine Methode, die auf der Sichtbarmachung einer möglichen Zusammenstellung verschiedener in einem flüssigen Medium auf einer Oberfläche abgelegter Molekülarten gründete mit anderen Worten: auf einer zweidimensionalen Analyse. Die Neuheit der Methode besteht darin, dass durch den Einschluss der Moleküle in Nanovesikeln, d.h. in winzige dreidimensionale «Säckchen», nicht nur analysiert werden kann, ob sich die verschiedenen Moleküle untereinander verbinden, sondern es können auch die von diesen Verbindungen ausgelösten Reaktionen beobachtet werden. Zwei weitere Vorteile sind zu vermelden: Infolge der verschwindend kleinen Dimension dieser Inhalte ist für eine Analyse eine äusserst kleine Menge an Reagens (einer Substanz, die mit einem oder mehreren chemischen Stoffen reagieren kann) vonnöten. Darüber hinaus kann eine sehr beachtlichte Anzahl von Vesikeln gleichzeitig auf einer winzig kleinen Oberfläche getestet werden.
Testen biologischer und chemischer Moleküle
Das Experiment wurde in einem flüssigen Medium mit rund hundert Bläschen einer Grössenordnung von einem Millionstel Millimeter mit Nanovesikel durchgeführt. Die aus Lipiden, demselben Material wie die Zellmembrane zusammengesetzten «Säckchen» sind vollumfänglich kompatibel mit biologischen und chemischen Molekülen. Während des Experiments sind die fraglichen Moleküle also in verschwindend kleinen Mengen in den Nanovesikeln eingeschlossen. Gemäss einem bekannten Prozess, der «Selbstorganisation», verteilen sich die Vesikel selbst auf der dafür vorgesehenen winzig kleinen Glasoberfläche. Eines der zu analysierenden Moleküle wird dann in die Lösung injiziert, um in höchstens einigen Minuten zu testen, ob es sich mit den anderen in den Säckchen eingeschlossenen Molekülen verbindet oder nicht und wie die sich daraus ergebenden chemischen Reaktionen aussehen. Die äussert rasche Beobachtung der Wechselwirkungen zwischen Hunderten von Molekülen wird die Beschleunigung der Medikamentenherstellung auf bedeutsame Weise beschleunigen dies um so mehr, als dass es in einigen Jahren möglich sein wird, diese Wechselwirkungen zwischen Millionen verschiedener Moleküle zu beobachten.
Ergänzende Informationen
Dimitrios Stamou, Doktor der physischen Chemie: 021 693 31 46 Horst Vogel, Professor für die physische Chemie von Polymeren und Membranen: 021 693 31 55 Artikel der Zeitschrift Angewandte Chemie «High-density libraries of attoliter molecular vessels », Dimitrios Stamou, Claus Duschl, Emmanuel Delamarch, Horst Vogel