Nano Zell Interaktionen

Abb. 1 Menschliche Lungenzelle
Abb. 1 Menschliche Lungenzelle

Im Programmbereich Nano Zell Interaktionen geht es um die Auswirkungen technisch hergestellter Nanoobjekte auf menschliche Zellen. Die Motivation hierzu ist, zu einer sicheren Anwendung von Nanomaterialien in technischen und biomedizinischen Bereichen beizutragen. Ziel ist es zu verstehen, wie bestimmte Partikeleigenschaften Struktur und Biochemie der Zellen beeinflussen, und aufzuklären, welche Mechanismen die Aufnahme und Lokalisation von Nanoobjekten vermitteln. Als Untersuchungsobjekt werden Nanopartikel aus anorganischen Materialien gezielt hergestellt und charakterisiert. Zur Lokalisation von Partikeln und Zellstrukturen werden vor allem licht-mikroskopische Techniken eingesetzt. Eine Besonderheit der Gruppe ist der Einsatz der hoch-auflösenden Stimulated Emission Depletion (STED)- Mikroskopie für diesen Zweck. Zur Analyse der Zellantwort werden darüber hinaus chemische, biochemische und molekularbiologische Techniken verwendet.

Abb. 1 Menschliche Lungenepithelzellen mit Nanopartikeln (rot), Strukturen des Aktinzytoskeletts (grün)

Ihre Ansprechpartnerinnen

Kraegeloh
Leiterin Nano Zell Interaktionen
Abteilung: Nano Zell Interaktionen
Telefon: +49 (0)681-9300-440
Sekretärin
Abteilung: PB-Sekretariat
Telefon: +49 (0)681-9300-274
    Leibniz-Forschungsverbund Nanosicherheit

    Nanosafety

    Die Aktivitäten des Programmbereichs Nano Zell Interaktionen sind eng verknüpft mit dem „Leibniz-Forschungsverbund Nanosicherheit“. In diesem Rahmen kooperiert die Gruppe mit fünf weiteren Leibniz-Instituten. Dr. Annette Kraegeloh ist Koordinatorin des Forschungsverbundes Nanosicherheit.
    Der Leibniz-Forschungsverbund Nanosicherheit befasst sich mit der Sicherheit von Nanomaterialien und Nanoprodukten. Zentrale Themen sind das Verstehen von durch Nanopartikel hervorgerufenen Wirkungen, das Entwickeln sicherer Nanomaterialien und das Erklären von Fragestellungen rund um das Thema Nano.

    Vier Ziele stehen dabei im Vordergrund:

    Die Wirkmechanismen von Nanopartikeln sollen entschlüsselt und daraus Prinzipien abgeleitet werden, mit deren Hilfe man Nanopartikel-Wirkungen vorhersagen kann
    Ableitung von Prinzipien, die ein sicheres Design von Nanomaterialien ermöglichen
    Öffentlicher Diskurs: Gewinnung von Erkenntnissen zur medialen Aufbereitung, Rezeption und Kommunikation der Thematik
    Aufbau einer elektronischen Infrastruktur zur Erfassung forschungsrelevanter Forschungsdaten.

    Mehr Informationen: http://www.leibniz-nanosicherheit.de
    Broschüre des Forschungsverbundes: Download

    Morpheus eine Plattform zur Sicherheitstestung von Nanomaterialien

    Das ZIM-Projekt Morpheus (Multiparametrische Testplattform zur Sicherheitsbewertung von Nanopartikeln) zielt auf die Entwicklung einer multiparametrischen Testplattform ab, die für eine frühe Gefährdungsanalyse von Nanopartikeln herangezogen werden kann. Diese Testplattform basiert auf 3D-Leber Mikrogewebe und kombiniert erstmals konventionelle Indikatoren eines Gewebeschadens mit der Analyse morphologischer Marker. Die Testung umfasst eine Quantifizierung metabolischer als auch funktioneller Marker. Morphologische Marker sowie das Eindringen von Nanopartikeln in Gewebe wird mittels Lichtmikroskopie analysiert. Das Projekt zielt auch darauf ab, den Einfluss von Nanopartikeln auf die Pharmakologie von Wirkstoffen zu untersuchen. Morpheus wird im Rahmen des ZIM-Kooperations-Netzwerkes NanoPharm  über einen Zeitraum von drei Jahren durchgeführt und ist eine Kooperation zwischen Pharmacelsus GmbH und INM.

    Abb. 3
    Abb. 3

    Abb.3 3D-Leber-Mikrogewebe. Die Kerne einzelner Zellen sind gelb gezeigt.

    Funktionalisierte Nanopartikel

    Funktionalisierte Nanopartikel
    Synthetisch hergestellte Nanopartikel sind winzig kleine Teilchen in einem Größenbereich von 1-100 nm. Aufgrund ihrer besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften weisen sie ein großes Anwendungspotenzial in den unterschiedlichsten Bereichen auf, von der chemischen Industrie über die Energietechnik bis hin zur Medizin. Nanopartikel werden bereits heute in Produkten des täglichen Bedarfs eingesetzt.
    Nanopartikel aus Siliziumdioxid stellen ein hervorragendes Modellmaterial dar, da sie sich sehr gut in definierter Form und einem breiten Größenbereich herstellen lassen und ihre Oberfläche modifizierbar ist. Moleküle, wie Wirkstoffe oder Fluoreszenzfarbstoffe, können in die Matrix aus amorphem Siliziumdioxid eingebaut werden. Kürzlich wurde in der Gruppe Nano Zell Interaktionen ein in situ-Ansatz entwickelt, der den Einbau funktioneller Proteine während der Herstellung von Silika-Nanopartikeln erlaubt.

    Größenskala2_cav-weiss

    Abb.4 Größe makro- bis mikroskopischer Objekte (oben, von links: Kieselsteine, grober Sand, Siliziumdioxidkugeln, Suspensionen verschieden großer Partikel aus Siliziumdioxid, Wasser) und unten: elektronenmikroskopische Abbildungen entsprechender Partikel.

    NanoReg II

    Der Programmbereich Nano Zell Interaktionen ist beteiligt an dem Horizon 2020-Projekt NanoReg II
    Mehr Informationen: Horizon 2020-Projekt NanoReg II