Anwendung von kolloidalen Nanopartikeln in den Lebenswissenschaften

Allgemein untersuchen wir die Wechselwirkungen von Nanopartikeln mit lebenden Zellen, insbesondere die Aufnahme von Nanopartikeln durch Zellen. Durch die Einbettung von Nanopartikeln unterschiedlicher Materialien in mikrometergroße Polyelektrolytkapseln können wir die Eigenschaften unterschiedlicher Materialien der Partikel in ein Trägersystem zusammenführen. Magnetische Partikel in den Kapseln erlauben es, diese mit Hilfe von magnetische Feldgradienten zu lenken. Kapseln mit fluoreszierenden Partikeln können mit einem optischen Mikroskop verfolgt werden. Optisch heizbare Partikel können mit Hilfe von Licht erwärmt werden, was dazu führt, dass die Schale der Mikrokapseln aufbricht und Moleküle oder Wirkstoffe aus dem Kapselinneren freigesetzt werden. Diese drei Eigenschaften werden zu einem System kombiniert, mit dem gegenwärtig die ferngesteuerte, lokale Lieferung von Wirkstoffen (“drug delivery”) untersucht wird. Die gleiche Art von Kapseln kann auch mit Fluorezenzfarbstoffen beladen werden, die empfindlich auf ihre Umgebung reagieren und mit denen z.B. die Konzentration eines Analyten innerhalb oder außerhalb von lebenden Zellen gemessen werden kann.

Oberflächenchemie und Biokonjugation von kolloidalen Nanopartikeln

Wir haben einen sehr allgemeinen Ansatz entwickelt, um hydrophobe kolloidale Nanopartikel in wässrige Lösung zu transferieren. Die Methode basiert auf amphiphilen Polymeren, in die die Partikel eingebettet werden. Auf diese Weise lassen sich Nanopartikel mit unterschiedlichen Funktionalitäten (durch das Kernmaterial) herstellen, die jedoch eine identische Oberflächenchemie besitzen. Durch die Modifikation des Polymers erhält man eine hohe Flexibilität. Es können z.B. spezifische Liganden oder chemisch funktionelle Gruppen eingebaut werden, die dann auf der Oberfläche der Partikel zur Verfügung stehen.Unsere Spezialität ist es, Nanopartikel mit genau einer, zwei oder drei Molekülen bzw. funktionellen Gruppen pro Partikel herzustellen.

http://sciencewatch.com/dr/erf/2009/09octerf/09octerfMann/

Synthese von kolloidalen Nanopartikeln

Wir synthetisieren gegenwärtig ein breites Spektrum von Nanopartikeln aus verschiedenen Materialien, z.B. CdSe, CdSe/ZnS, CdS, CdTe, Fe2O3, CoPt3, FePt, Au. Die Partikel werden meist heiß in einer Schmelze von organischen Surfactant-Molekülen synthetisiert und sind daher zunächst hydrophob. Die anorganischen Kerne besitzen eine hohe Kristallinität und eine schmale Größenverteilung. Je nach Kernmaterial besitzen die Partikel unterschiedliche physikalische Eigenschaften wie Fluoreszenz, magnetisches Moment oder sie können durch Lichteinstrahlung aufgeheizt werden. Neuerdings ist auch die Synthese von Hybridmaterialen möglich geworden, die gleichzeitig magnetische und Fluoreszenzeigenschaften besitzen.