22/04/2011 - Neue Nanosensoren beschleunigen die Entwicklung von Arzneimitteln

Menéame

Eine Gruppe von Ingenieuren und Wissenschaftlern an der Stanford University in Kalifornien hat Nanosensoren entwickelt, die die Wirksamkeit von Arzneimitteln und deren mögliche Nebenwirkungen auf den menschlichen Organismus messen können, so dass sie den Prozess der Entwicklung von Arzneimitteln für verschiedene Pathologien beschleunigen können. Mikrochips können beispielsweise bestimmen, wie sich Proteine miteinander verbinden. Auf Pablo Javier Piacente.

Nanosensoren, die von Spezialisten der Stanford University in Kalifornien in den Vereinigten Staaten entwickelt wurden, können die Wirksamkeit eines Arzneimittels und seine Nebenwirkungen bestimmen und so das Design neuer Arzneimittel beschleunigen. Mikrochips werden eingesetzt, die die Eigenschaften der Proteinbindungen, z. B. unter anderen wichtigen Prozessen, präzisieren können.

Durch eine Matrix von einem Zentimeter Größe können die neuen Nanosensoren die Proteinverbindungen kontinuierlich überwachen und so Tausende weitere Ereignisse im Vergleich zu allen anderen derzeit vorhandenen Biosensoren bewerten. Darüber hinaus können neue Nanosensoren sensiblere Interaktionen erkennen.

Andererseits liefern sie die Ergebnisse deutlich schneller als die aktuellen Systeme. Der Fortschritt wurde durch eine Pressemitteilung der Universität Stanford und durch einen Bericht der Forschungsleiter verbreitet und in der Fachwelt Nature Nanotechnology verfügbar.

Laut Shan Wang, Professor für Materialwissenschaft und Ingenieurwesen in Stanford, können neue Mikrochips Informationen über Zehntausende von Proteinen speichern, die für jede Einheit von Interesse sind, so dass sie die Proteinbindungsanalysen und -experimente sehr schnell entwickeln können.

Richard Gaster, ein anderer Forscher, erklärte, dass diese Nanosensoren theoretisch die Affinität eines Arzneimittels für jedes Protein im menschlichen Körper überprüfen könnten. Auf diese Weise könnte der Weg, der sich in der pharmakologischen Forschung aus dieser Entwicklung öffnet, sehr ermutigend sein.

Ein großer Vorteil dieses Nanosensor-Systems ist ein Analysemodell, das von Ingenieuren und Forschern entwickelt wurde und es ihnen ermöglicht, das Endergebnis einer Vielzahl von Proteinwechselwirkungen in nur wenigen Minuten genau vorherzusagen. Die derzeitigen Techniken kontrollieren in der Regel nicht mehr als vier gleichzeitige Interaktionen in Prozessen, die Stunden dauern können.

Shan Wangs Forschungsgruppe entwickelte diese Nanosensortechnologie vor einigen Jahren und zeigte ihre Sensibilität und Wirksamkeit in Experimenten, bei denen man versuchte, das mit Krebs verbundene Protein im Blut einer Maus durch einen Biomarker zu erkennen. Mit dieser Technik wurde der Erfolg in einem Tausendstel des Zusammenschlusses erzielt, den die auf dem Markt verfügbaren Techniken für die Erkennung benötigen.

Diese frühere Untersuchung, die in einem Artikel von Nature Medicine im Jahr 2009 zusammengefasst wurde, war der wichtigste Hintergrund für die Entwicklung der aktuellen Nanosensoren. Neben ihrem Nutzen in der pharmazeutischen Industrie und im Bereich der Medizin könnte dieser Fortschritt zu einem starken Wachstum im Bereich der Spitzenleistungs-Nanosensoren führen.

Verfügbare und kostengünstige Technologie

Ein wichtiger Punkt ist, dass diese Geräte auf der gleichen Art von Sensor auf Computer-Festplatten verwendet basieren. Da Mikrochips die aktuelle Mikroelektronik-Technologie und die bestehenden Verfahren nutzen, sind die Kosten sehr niedrig und ermöglichen eine schnelle Multiplikation der zu verwendenden Nanosensoren.

Diese Realität ist einer der wichtigsten Vorteile der Forschung. Obwohl bei den Arbeiten etwas mehr als 1.000 Sensoren pro Quadratzentimeter verwendet wurden, glauben die Spezialisten, daß man mehr als 100.000 Sensoren pro Quadratmeter erreichen kann, ohne daß dies die technologischen Grenzen der Mikroelektronikindustrie schieben muß.

Der Nutzen besteht darin, dass die Nebenwirkungen eines neuen Arzneimittels vorhergesagt werden können, bevor es bei einem menschlichen Patienten getestet wird. Zu diesem Zweck legen die Forscher die Proteine einer bestimmten Krankheit und der damit verbundenen Organe des menschlichen Körpers in die Matrix der Nanosensoren, um das Arzneimittel später zu addieren.

Auf diese Weise kann man mit unveröffentlichter Geschwindigkeit feststellen, welche Proteine mit der Droge und den Merkmalen dieser Verbindung verbunden sind. Spezialisten können die Stärke, mit der das Medikament an die Zellen der Krankheit bindet, sowie jede andere Zelle im menschlichen Körper schätzen.

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