Gold-Nanopartikel revolutionieren die Medizin

 

Während drei Viertel des weltweiten Goldvolumens für Schmuck verarbeitet wird, mehren sich die Einsatzmöglichkeiten von Gold in anderen Bereichen. Ob als Gold-Nanopartikel in der Biomedizin, extravagant als Nahrungsmittel,  oder sogar in der Astronautik. Gold ist ein Tausendsassa. Der Grund hierfür liegt in seinen wertvollen und vielfältigen Eigenschaften.

Gold, das Multitalent

Gold verbindet sich optimal mit anderen Metallen. Es korrodiert nicht und lässt sich nur von wenigen Säuren angreifen. Es löst nur in Einzelfällen Allergien aus. Bakterien haben keine Chance auf Gold zu entstehen oder zu überleben. Es ist toxikologisch unbedenklich. Ein Gramm Gold kann zu einem mehr als drei Kilometer langen Faden (0,006 Millimeter) verarbeitet werden. Es ist leicht zu verarbeiten und dient sogar als Schmiermittel in der Raumfahrt. Über zehn Prozent des Goldverbrauchs geht in die Elektrotechnik. Denn das Edelmetall ist der optimale Stromleiter. Aufgrund der guten Verarbeitbarkeit und hervorragenden Kontaktgabe befindet sich das Edelmetall in Leitplatten, in Mikrochips für Smartphones, Navigationssystemen, Fernsehern, Schaltern und vielen weiteren elektrischen Gegenständen des täglichen Bedarfs.

Gold-Nanopartikel zufällig entdeckt

Intensiv erforscht werden die Einsatzmöglichkeiten von Gold im Nanomaßstab (Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter). Bereits vor hunderten von Jahren wurde Gold-Nanopartikel angewendet. Römische Kunsthandwerker mischten Goldchlorid in geschmolzenes Glas und so entstanden, ihnen damals unbewusst, feinste Goldpartikel, die die Gläser der Kirchenfassaden rot färbten. Heute sind Gold-Nanopartikel gefragter denn je. Besonders in der Biotechnologie und Biomedizintechnik sind die Edelmetallteilchen begehrt und könnten die moderne Medizin in eine neue Ära führen. Immer mehr Fortschritte werden gemacht. Immer mehr Forschungen und Pharmaunternehmen fokussieren die Nanomedizin. Bereits heutzutage genutzt werden Edelmetallteilchen in der In-Vitro-Analyse für Schwangerschafts-, Kokain- oder sogar schon HIV-Schnelltests. Für letzteres wird sogar ein Test über das Smartphone entwickelt.

Einsatz in der Diagnostik

In der Diagnostik wird die lichtabsorbierende Eigenschaft (Absorption) der Gold-Nanopartikel zum Nachweis von Biomolekülen genutzt. Koppeln sich die Nanoteilchen an spezifische Rezeptormoleküle, werden diese durch farbiges Licht markiert. Am Beispiel vom Schwangerschaftstest erkennen die gekoppelten Partikel das Molekül Lutropin. Dieses Hormon ist nur im Urin, wenn eine Schwangerschaft vorliegt. Die Latexteilchen auf dem Teststreifen verklumpen sich mit den angereicherten Partikeln und färben sich ins charakteristische Rosa. Je nach Anreicherung kann auch eine andere Farbe produziert werden.

Besonders in der Onkologie erhofft man sich große Fortschritte in der Diagnostik und sogar in der Behandlung von Krebs. Wie der Schwangerschaftstest funktioniert auch der, seit einigen Jahren in der Entwicklung stehende, Krebstest von verschiedenen Forschungsteams. Teststreifen erkennen im Urin die schwer identifizierbaren Tumorproteine “Proteasen”. Diese werden von Krebszellen produziert. Kommen Biomarker mit den Proteinen in Berührung, bewirken die Gold-Nanopartikel, dass die Marker im Harn erkennbar werden. Diese Technologie bietet der Krebsfrüherkennung eine schnelle und, besonders für Entwicklungsländer, günstige Diagnose.

Dienen der Lokalisierung und Behandlung

Neben der Anwendung als Kontrastmittel in der Diagnostik werden die Gold-Nanopartikel zur Lokalisierung und Früherkennung erforscht. Neben dem genauen Standort der Krebszellen, soll in der Nanomedizin auch die Art der Erkrankung schneller festgestellt werden. Bei anderen Forschungen ist mit Hilfe der Nanoteilchen neben der Art und Stadium auch der Unterschied feststellbar, ob die erkrankten Zellen im Test vom Primärtumor oder von Metastasen stammen.

Auch zur direkten Behandlung von Krebs könnte die Nanomedizin helfen. In Studien aus Großbritannien und den USA wurden Gold-Nanopartikel mit Elektronen mit dem zur Chemotherapie eingesetzten Medikament Cisplatin umhüllt und in die Krebszellen injiziert. Die anschließende Strahlentherapie bewirkt, dass, neben der Bekämpfung der bösartigen Krebszellen, die Elektronen stimuliert werden und diese Cisplatin bei der gezielten Zerstörung der Zellen helfen, indem sie seine Wirkstoffe besser in die Zellen transportieren.

Gold als Wirkstoff-Transporter

Das öffnet die Türen für therapeutische Arzneien zielgenau zu wirken. Jedes Medikament könnte, neu zusammengesetzt, nur an der zu behandelten Stelle verwendet werden. Nebenwirkungen würden nahezu wegfallen, da andere Bereiche nicht mit dem Wirkstoff in Berührung kommen. Zum Beispiel könnten Entzündungen, Herz- und Gefäßkrankheiten schneller kuriert werden. Aufgrund seiner Oberflächenchemie lässt sich Gold hervorragend mit unterschiedlichen Wirkstoffen binden und weist eine generelle Verträglichkeit mit dem menschlichen Gewebe vor. Sollten sich die vielverspechenden klinischen Tests bestätigen, würde die Nanomedizin einen entscheidenen Schritt nach vorne Richtung Kommerzialisierung machen. Sie könnte unser Bild der modernen Medizin drastisch ändern und diese, wie wir sie kennen, revolutionieren.

Anwendung in anderen Forschungsgebieten

Durch die Verwendung von Gold-Nanopartikel können auch die Gegenstände unseres täglichen Lebens produktiver und umweltfreundlicher hergestellt werden. In Produktion ist bereits leitfähige Gold-Nanopartikeltinte zur Bedruckung von Elektronikprodukten. Eine Verbesserung von Flash-Speichern und Touch-Displays konnte durch den Einsatz von Gold-Nanopartikeln erzielt werden. Überzogene Gold-Nanodrähte verlängern die Akku-Laufzeit um das 400-fache.  Die Nanoteilchen lassen sich zur Luft- und Wasserreinigung einsetzen und auch der Einsatz zur Herstellung von Brennstoff- und Solarzellen wird erprobt. Nanotechnologie wird in fast allen Einsatzfeldern des globalen Konsums erforscht. Bei verantwortungsvoller Entwicklung kann sie, neben unserer Gesundheit,  für die Industrie, Wirtschaft und Ökonomie ein großer Gewinn werden.

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