Minikristalle erkennen Krebs

US-Forscher haben einen neuen Biosensor entwickelt: Leuchtende Nanoteilchen können helfen, Tumore in einem frühen Stadium zu erkennen

Amerikanischen Biomedizinern ist ein weiterer Schritt im Kampf gegen den Krebs gelungen: Kleine Kristalle mit einem Durchmesser von nur wenigen Nanometern, sonst in der Halbleitertechnik bedeutend, können Krebsgeschwüre im Körper sichtbar machen. Die Forscher um Xiaohu Gao von der Emory-Universität in Atlanta, Georgia, nutzten die fluoreszierenden Eigenschaften dieser kleiner Festkörper, so genannter Quantenpunkte.

Obwohl diese aus mehreren zehntausend Teilchen bestehen, verhalten sie sich physikalisch wie einzelne Atome. So beobachten Wissenschaftler charakteristische optische Übergänge: Bei Lichteinfall senden die Quantenpunkte Energie anderer Wellenlänge zeitverzögert wieder aus. Es kommt zu einer Art Nachglühen.

Im Einzelnen: Zunächst erzeugten die amerikanischen Forscher in Labormäusen künstlich Tumore. Anschließend spritzten sie ihnen die Minikristalle, in Form von kleinen Kügelchen aus Cadmiumselenid (CdSe) und Zinksulfid (ZnS). Um die Wucherungen im Körper zu finden, hatten die Biomediziner an der Oberfläche der Nanoteilchen zuvor Antikörper platziert, die genau die Krebszellen in den Mäusen erkennen.

Außerdem versah die Forschergruppe die Kügelchen noch mit einer dünnen Hülle aus dem so genannten ABC-Triblock-Copolymer – einem Kunststoff. Vorteil: Die giftigen Substanzen Cadmium und Selen konnten auf diese Weise nicht in den Körper der Tiere entweichen. Ebenso verhinderten die Biologen damit, dass die Kriställchen nicht von den mauseigenen Antikörpern gefressen werden.

Das Resultat: Wie erwartet, reicherten sich die Quantenpunkte exakt im Tumorgewebe an. Fluoreszenzaufnahmen zeigten die Krebsherde als leuchtende Flächen. „Ich glaube, es ist zum ersten Mal gelungen, Tumore im lebenden Organismus zu finden und gleichzeitig sichtbar zu machen“, freut sich Xiaohu Gao. Zur Kontrolle machten die Forscher auch die Gegenprobe: Sie injizierten den Mäusen im zweiten Anlauf Kügelchen ohne den Antikörper. Zwar sammelten sie sich ebenfalls in der Nähe des erkrankten Gewebes, aber der Effekt war sehr viel schwächer und langsamer.

Weitere Versuche sollen nun zeigen, ob die Minikristalle gesundheitliche Schäden anrichten und wie sie vom Körper abgebaut werden. Sollte sich diese neue Methode als medizinisch unbedenklich herausstellen, seien laut den Forschern noch andere Anwendungen möglich. Gaos Kollege Shuming Nie von der Emory-Universität setzt auf den Einsatz der Nanotechnologie in der Medizin: „Sie wird in der molekularen Diagnostik, der Molekularbiologie, der Therapeutik und im Bioengineering große Fortschritte bringen.“

JOACHIM EIDING