Verfolgung des Schicksals von Composit-Nanopartikeln in vitro und in vivo durch Dreifach-Markierungs-Techniken

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Parak
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313868062

Das Schicksal von anorganischen Nanopartikeln nach deren Aufnahme durch Zellen/Organismen soll untersucht werden. Dazu werden zwei Materialsysteme entwickelt. Es werden zunächst Nanopartikel synthetisiert werden, die aus dem anorganischen Kern, einer organischen Hülle als Oberflächenbeschichtung, und aus adsorbierten Proteinen (Protein Corona) bestehen. Dann werden auch Composit-Nanopartikel hergestellt werden, bei denen einzelne Nanopartikel in eine Polymer-Matrix eingebettet werden, die auch von einer Protein Corona bedeckt sind. Dazu passend werden Dreifach-Markierungs-Protokolle entwickelt, bei denen der Nanopartikel Kern, die organische Hülle/Matrix und die Protein Corona individuell markiert werden können. Es werden dabei verschiedene Markierungsmodalitäten verwendet, passend für Fluoreszenz, SERS, MRI, SPECT und PET. Zellen und einfache Organismen (Hydra, Hühnerembryos) werden mit den Nanopartikeln inkubiert. Mit Hilfe der Dreifach-Markierung wird dann das Schicksal und die Biodistribution aller Nanopartikel-Komponenten untersucht werden, besonders in Hinblick auf eine mögliche Degradation der Nanopartikel. Physicochemische Eigenschaften der Nanopartikel werden nicht vor, sondern nachdem die Nanopartikel Zellen zugegeben worden sind bestimmt. Die Resultate sind für Forschung über Drug-Delivery mit Nanopartikel relevant. Es soll z.B. aktives mit passivem Targeting verglichen werden. Degradation der Nanopartikel-Oberfläche würde z.B. aktives Targeting behindern. Weiterhin soll auch untersucht werden ob es möglich ist große Composit-Nanopartikel herzustellen, die geeignet für passiver Targeting sind, die aber später in einzelne Bestandteile degradieren, die klein genug sind um ausgeschieden zu werden. Als letzter Schritt sollen auch aktive Markierungen verwendet werden, die neben Kontrast auch noch Information über die lokale Umgebung der Partikel ermöglichen. So soll z.B. die Produktion von ROS lokal um Nanopartikel untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China, Italien, Spanien, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Ramon Alvarez Puebla; Dr. Mónica Carril García; Professor Dr. Daxiang Cui; Professor Dr. Philip Demokritou; Professor Dr. Luis M. Liz-Marzan; Dr. Jordi Llop; Dr. Claudia Tortiglione