Synthese, Struktur und biologische Effekte von ultrakleinen (1-2 nm) bimetallischen Silber-Platin-Nanopartikeln

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Matthias Epple; Dr. Marc Heggen; Dr. Christina Sengstock
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452179459

Im Vorgängerprojekt wurden vergleichende Untersuchungen zur Synthese, mikrostrukturellen Charakterisierung und biologischen Aktivität bimetallischer Nanopartikel (um 10 nm) von Silber mit verschiedenen Edelmetallen durchgeführt. Das Anschlussprojekt fokussiert nun auf ultrakleine bimetallische AgPt-Nanopartikel in einer definierten Größe von etwa 2 nm, sowohl legiert als auch monometallisch (Ag, Pt). Ultrakleine reine und legierte Nanopartikel sollen im Detail untersucht werden, denn sie sind in Zellen besonders mobil, liegen in der Größenordnung biologischer Makromoleküle wie Proteine und sind in einer Art und Weise biologisch aktiv, die derzeit noch nicht gut vorhersagbar und verstanden ist.Im Forschungsvorhaben sollen daher folgende Fragestellungen beantwortet werden: Welche Synthesewege führen zu einheitlichen ultrakleinen AgPt-Nanopartikeln in Hinsicht auf Größe (2 nm) und innere Domänenstruktur?Auf welchen Wegen (z.B. Endozytose oder passiver Transport) werden ultrakleine AgPt-Nanopartikel von Zellen aufgenommen und wie verlaufen der intrazelluläre Transport und die intrazelluläre Lokalisation? Besonders interessant ist die Fähigkeit, bei geeigneter Funktionalisierung bis in den Zellkern vorzudringen, was im Fall von Silber besonders wichtig ist (z.B. Genotoxizität).Welche zellbiologischen Effekte rufen die bimetallischen AgPt-Nanopartikel hervor? Hier liegt der Schwerpunkt auf der mechanistischen Analyse und der Zellaktivierung bis hin zum Zelltod.Welche antimikrobiellen Effekte rufen ultrakleine AgPt-Nanopartikel hervor? Dabei stehen die Analysen der Zellmembran-Fluidität und der Aktivität gegen Biofilme im Fokus. Im Sinne einer antibakteriellen Wirkung soll auch die Frage beantwortet werden, ob ultrakleine Nanopartikel von Bakterien aufgenommen werden.Wie können die biologischen Effekte mit der Abgabe von Silberionen und der Aufnahme in Gewebezellen und Bakterien korreliert werden?In Kombination mit antibakteriell aktivem Silber bekommt ein Silber-Platin-System klinische Relevanz. Zentral ist die Hypothese, dass legierte ultrakleine Silber-Platin-Nanopartikeln eine erhöhte antimikrobielle Wirksamkeit besitzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen