12.05.2011

Nano-Silber für Therapie und Diagnostik

Durch Ummantelung mit einer Siliziumdioxid-Schicht lässt sich die Abgabe toxischer Silberionen unterbinden.

Durch Ummantelung mit einer Siliziumdioxid-Schicht lässt sich die Abgabe toxischer Silberionen unterbinden.

Nanopartikel aus Silber haben besondere optische Eigenschaften, die beispielsweise für die Medizinaltechnik vielversprechende Anwendungen in sich bergen. Ein Problem stellt jedoch die Abgabe von Silberionen dar, die auf Zellen toxisch wirken. Forscher der ETH-Zürich haben nun in einer interdisziplinären Studie Silber-Nanopartikel so präpariert, dass sie keine toxischen Silberionen abgeben können und dabei trotzdem ihre optischen (plasmonischen) Eigenschaften behalten. So können die Partikel in der Medizin als plasmonische Sensoren genutzt werden, indem sie Krankheitserreger identifizieren oder therapeutisch wirken.

Um das Problem der Toxizität zu umgehen, haben die Wissenschaftler die Nanopartikel mit einer zwei Nanometer dicken Siliziumdioxid-Schicht ummantelt, die für die Silberionen unpassierbar ist. Da diese Umhüllung transparent ist, werden die Lichteigenschaften der Sensoren nicht beeinträchtigt. Diese Eigenschaften stammen von Quanteneffekten der Elektronen im Silber-Nanopartikel: Licht interagiert mit den Elektronen in der Oberfläche und bringt diese zum Oszillieren. Das eintreffende Licht wird dadurch stark absorbiert und gestreut, wodurch die Sensoren bei einer Dunkelfeldbeleuchtung leuchten.

Abb.: Silber- und Eisennanopartikel ummantelt mit einer dünnen Siliziumdioxid-Hülle. Durch die Hülle wird die Abgabe von Silberionen unterbunden, wodurch die Partikel nicht mehr toxisch sind. (Bild: ETH Zürich)

Die Partikel können, etwa mit einem Antikörper bestückt, an definierte Biomoleküle gebunden werden. Daher sind sie geeignet, beispielsweise Viren, Bakterien oder Krebszellen aufzuspüren, oder auf die Sensoren applizierte Medikamente gezielt an einen bestimmten Ort im Körper zu transportieren.

Den Forschern gelang es zudem, die Funktionalität der mit Siliziumdioxid ummantelten Silber-Nanopartikel noch zu erhöhen. Indem sie einen Eisenoxid- und einen Silberpartikel zusammen ummantelten, wurde der Sensor magnetisch. Dadurch ist es möglich, die Partikel an einen bestimmten Ort zu lenken. Die Nanosilber Partikel könnten dann beispielsweise an Krebszellen andocken und diese durch lokale Wärmeeinwirkung mittels eines hochenergetischen Magnetfeldes oder infraroter Bestrahlung eliminiert werden.

ETH Zürich / MH


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