Biologische Funktionalisierung von Calciumphosphat-Nanopartikeln zur Transfektion von Zellen

• Applicants: Professor Dr. Matthias Epple; Professor Dr. Rolf Heumann
• Subject Area: Biological and Biomimetic Chemistry
• Term: from 2007 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 35675063

In einem kontrollierten Fällungsprozess werden biokompatible Nanopartikel aus Calciumphosphat hergestellt und biologisch funktionalisiert. Die Größe kann je nach Fällungsbedingungen und Funktionalisierung zwischen 50 und 150 nm eingestellt werden. Durch einen gezielten mehrschaligen Aufbau werden Biomoleküle wie DNA, RNA und Proteine vor dem Abbau durch Nukleasen geschützt sowie eine Oberflächenfunktionalisierung ermöglicht. Durch eine sorgfältige kolloidchemische Aufarbeitung und Charakterisierung werden kolloidale Dispersionen hergestellt, die keine freien gelösten Biomoleküle mehr enthalten. Diese funktionalisierten Calciumphosphat-Nanopartikel werden in enger Zusammenarbeit zwischen Anorganischer Chemie und Biochemie zunächst zur Optimierung der cDNA-Transfektion und dann zur Etablierung der epigenetischen Programmierung von somatischen Zellen durch Proteintransduktion eingesetzt. Als Ziel werden bifunktionalisierte Calciumphosphat- Nanopartikel entwickelt, die sowohl die Synthese von definierten zellulären Proteinen durch siRNA inhibieren als auch gleichzeitig die intrazelluläre Applikation von geeigneten rekombinant erzeugten Proteinen (Proteintransduktion) ermöglichen. Eine zweite Anwendungsmöglichkeit ist die Umprogrammierung von Fibroblastenzellen in Neurone, wobei das Risiko des potentiell schädlichen Einbaus von fremder DNA in den Zellkern minimiert wird. Calciumphosphat-Nanopartikel sollen also in Zukunft sowohl für Proteinersatz- als auch Zellersatzmethoden zur Behandlung von genetischen oder neurodegenerativen Krankheiten konzipiert werden.

• DFG Programme: Research Grants