Forscher entwickeln Nano-Kapseln, die spezifische Stoffwechselmoleküle produzieren

Alexander Stindt
Nano-Kapseln führen zur Produktion von Glukose-6-phosphat
Experten von der Universität Basel ist es gelungen, Nano-Kapseln zu entwickeln, mit deren Hilfe sich das sogenannte Biomolekül Glukose-6-phosphat in Zellen herstellen lässt. Glukose-6-phosphat spielt bei Stoffwechselvorgängen eine entscheidende Rolle. Durch die Nano-Kapseln könnten in Zukunft neue Möglichkeiten zur Behandlung von verschiedenen Erkrankungen entwickelt werden.

Die Wissenschaftler der Universität Basel haben nur wenige Nanometer große Kapseln entwickelt. Mit der Hilfe dieser Kapseln sind die Forscher in der Lage, ein Biomolekül mit der Bezeichnung Glukose-6-phosphat herzustellen, berichtet die Universität in einer Pressemitteilung zu den Ergebnissen der Studie. Veröffentlicht wurde diese in dem Fachmagazin Chemical Communications.

Mediziner entwickelten sogenannte Nano-Kapseln, welche in Zukunft zur Behandlung von verschiedenen Erkrankungen eingesetzt werden könnten. (Bild: Cybrain – fotolia)

Biomoleküle wirken sich auf den Stoffwechsel aus
Der Stoffwechsel in Mensch und Tier wird durch eine große Anzahl von Biomolekülen beeinflusst. Die daran beteiligten Moleküle entstehen normalerweise im Körper durch eine sogenannte Enzymreaktionen, erläutern die Experten. Glukose-6-phosphat sei ein sehr wichtiges Biomolekül für viele entscheidende Stoffwechselvorgänge im Körper.

Was ist Glukose-6-phosphat?
Glukose-6-phosphat spielt eine entscheidende Rolle beim Abbau von Kohlenhydraten und außerdem kann das besagte Biomolekül in spezifische Moleküle umgewandelt werden, welche für die Energiespeicherung von Menschen und Tieren zuständig sind, erklären die Forscher. Wenn Wissenschaftler solche Biomoleküle direkt in den lebenden Zellen herstellen könnten, würden dadurch neue Möglichkeiten und Perspektiven für die Behandlung von verschiedenen Erkrankungen geschaffen. Und genau bei dieser Herstellung könnten die synthetischen Kapseln von großer Bedeutung sein, wenn es um die Produktion in den lebenden Zellen geht, fügen die Experten hinzu.

Synthetische Kapseln können Glukose-6-phosphat produzieren
Den Wissenschaftlern der Universität Basel gelang es, synthetische Kapseln herzustellen, welche in der Lage sind Glukose-6-phosphat zu produzieren und dieses Biomolekül auch wieder freizusetzen. Die Nano-Kapseln nutzen einen Katalysator, welcher das Enzym Phosphoglucomutase enthält, erklären die Mediziner.

Kapseln enthalten ein sogenanntes Porenprotein
Um eine erwünschte Reaktion zu erzielen, muss die Ausgangssubstanz in das Innere der Kapsel gelangen können, damit sie von dem Enzym umgesetzt werden kann, erklären die Forscher. Bei ihrer Studie setzten die Wissenschaftler ein Porenprotein in die Membran der Kapsel ein. Das dafür verwendete Porenprotein wurde zuvor an der ETH Zürich synthetisiert. Die Poren des Proteins bilden sozusagen eine Art Eingangstür für die Substanz und sind außerdem der Ausgang für das Biomolekül Glukose-6-phosphat, während das Enzym eingekapselt und vor einem Abbau geschützt bleibt.

Entwickelte Kapseln sind nur ungefähr 200 Nanometer groß
Die von den Wissenschaftlern entwickelten Nano-Kapseln sind sehr klein und umfassen ungefähr 200 Nanometer. Dies ist so winzig, dass die besagten Kapseln sogar in der Lage sind, von den Zellen eines Lebewesens aufgenommen zu werden. Diese Fähigkeit der Kapseln ist eine sehr wichtige Voraussetzung für zukünftige Testverfahren und Anwendungen, erläutern die Autoren der Studie.

Die Kapseln sollten ihrer natürlichen Umgebung ähneln
Bei ihrer aktuellen Forschung entwickelten die Wissenschaftler die neuen Kapseln unter Bedingungen, welche stark der Umgebung in natürlich vorkommenden Zellen ähneln. „Unser Ansatz ist es immer, der Natur so nah wie möglich zu kommen, damit wir die intrinsische Funktionalität der Enzyme und Porenproteine bewahren können“, erklärt Autorin Prof. Dr. Cornelia Palivan von der Universität Basel. Andere Lösungsansätze zu diesem Thema umfassten beispielsweise die Nutzung von sogenannten organischen Lösungsmitteln.

Weitere Forschung ist nötig
Weitere Forschungsarbeit sollte in Zukunft den Test der Kapseln an Zellen berücksichtigen. So könnte überprüft werden, ob die Kapseln aufgenommen werden und dann beginnen, in der Zelle das gewünschte Biomolekül Glukose-6-phosphat zu produzieren, fügen die Experten hinzu. (as)