Freitag, 28. November 2014

14. Mai 2013 10:04 Uhr

Uni Augsburg

Uni-Physiker wollen Medikamente wirksamer machen

Professor Thomas Franke und sein Team experimentieren mit Nanokapseln, einer winzigen Einheit zum Wirkstofftransport. Unterstützung bekommen sie aus Harvard und Wien.

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Die Arbeitsgruppe für Mikrofluidik und Biologische Physik entwickelt an der Universität Augsburg innovative technische Verfahren zur Herstellung von sogenannten Nanokapseln. Diese winzigen Teilchen könnten dabei helfen, Medikamente gezielter einzusetzen und die Eigenschaften biologischer Zellen zu studieren.
Foto: Fred Schöllhorn

Wenn Thomas Franke seine Forschungen erklärt, verwendet er gerne das Beispiel mit der Aspirin-Tablette. „Wenn Sie die schlucken, wird der Körper mit Wirkstoff überflutet und Ihre Kopfschmerzen sind weg“, erklärt der Professor der Experimentalphysik an der Universität Augsburg. „Nach zwei Stunden aber lässt die Wirkung nach und Sie haben wieder Kopfschmerzen.“

Thomas Franke und sein Team – im Kern sind es neun Physiker, vor allem Doktoranden und Masterstudenten – haben das Ziel, die Freisetzung von Medikamenten im Körper gezielt zu steuern und damit deren Wirksamkeit zu verbessern. Mit seiner Arbeitsgruppe für Mikrofluidik und Biologische Physik forscht Franke an innovativen technischen Verfahren zur Herstellung von sogenannten Nanokapseln, winzigen Tröpfchen zum Transport von Wirkstoffen im Körper.

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Welches Innovationspotenzial die Arbeit birgt, zeigen allein die vergangenen Wochen: Das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit fördert das Projekt „Akusto-fluidische Herstellung von Nanokapseln“ mit einem Zuschuss in Höhe von rund 200.000 Euro. In der aktuellen Ausgabe der Wissenschafts-Zeitschrift Lab on a Chip, die weltweit erscheint und zu den renommiertesten Medien für anwendungsorientierte Grundlagenforschung zählt, schafften es die Physiker der Universität Augsburg auf das Titelblatt. Denn ihre Methode ist ein Novum: Mithilfe von Schallwellen will das Forscherteam die exakt dosierte Freisetzung von Wirkstoffen aus Nanokapseln gewährleisten.

Gelingt ihnen das, würde das Verfahren völlig neue Möglichkeiten auf medizinischem Gebiet eröffnen. „Nanokapseln wären dann die kleinste Einheit, die sich kombinieren lässt“, sagt der Professor. Grundsätzlich bezeichnet das vom griechischen „nanos“ („Zwerg“, „zwergenhaft“) abgeleitete Zahlwort „nano“ den millionsten Teil eines Millimeters. Mit etwas größeren, für das menschliche Auge dennoch nicht erkennbaren Mikropartikeln zu operieren, ist Physikern laut Franke bereits gelungen. „Wir wollen noch einen Schritt weitergehen“, erklärt er.

Für die Biotechnologie berge die Arbeit der Augsburger Forscher nach Frankes Aussage „ein Anwendungspotenzial, das hochinteressant ist“. Man könne zum Beispiel eine menschliche Körperzelle in Tropfen einschließen, deren Volumen nur Bruchteile eines Nanoliters umfasst, und diese dann mit weiteren Tropfen zusammenführen, die Medikamente enthalten. „So wäre es möglich, die Wirkung des Medikaments auf diese Zelle sehr genau zu untersuchen.“ Die Reaktionen menschlicher Makromoleküle wie DNA mit anderen biologischen Zellen zu studieren, sei ebenfalls denkbar.

Bei ihren Forschungen arbeiten die Augsburger Physiker eng mit einer Forschergruppe der US-Elite- Universität Harvard und dem Department für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazeutik der Universität Wien zusammen. Die Wissenschaftler in Harvard gelten auf Frankes Gebiet als weltweit führend, die Wiener sind für den experimentellen Teil der Arbeit zuständig und testen die Forschungsergebnisse der Augsburger Physiker ständig auf ihre praktische Umsetzbarkeit.

Klinische Anwendung erst nach aufwendigen Testverfahren

Frankes Projekt ist zunächst auf eine Laufzeit von drei Jahren ausgelegt. Im biotechnologischen Alltag könne die Augsburger Methode schon bald zum Einsatz kommen, glaubt der Physik-Professor.

Bis zur klinischen Anwendung am Menschen aber dauere es wegen aufwendiger Testverfahren sicher noch Jahre. Eins weiß Physiker Thomas Franke aber jetzt schon sicher: „In der Verwendung von Tropfen als kleinste kombinierbare Einheit liegt die Zukunft der Biotechnologie.“

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