Magnetische Nanopartikel für Chemie und Medizin

Extrem klein und vielfältig einsetzbar: Magnetische Nanopartikel (MNPs) sind in der Biomedizin, der Chemie oder der Physik ein aktuelles Forschungsthema mit Anwendungspotential auf so unterschiedlichen Gebieten wie der chemischen Synthese oder der selektiven Therapie von Tumorerkrankungen. Ein internationaler Forschungsverbund unter der Leitung von Prof. Dr. Oliver Reiser vom Institut für Organische Chemie der Universität Regensburg wird nun weitere Einsatzfelder der Nanopartikel untersuchen. Der Europäische Forschungsrat (ERC) fördert das "Initial Training Network" (ITN) mit dem Titel "Mag(net)icFun" bis Ende September 2016 mit fast 4,5 Millionen Euro.

Nanopartikel sind nur 5 bis 200 Nanometer groß, also kleiner als ein tausendstel Millimeter. Bestehen sie aus einem ferromagnetischen Material wie Magnetit, bilden sie ein magnetisches Moment, das stark und schnell auf ein angelegtes Magnetfeld reagiert. Ferromagnetpartikel, in denen solche Zustände dauerhaft zur Datensicherung genutzt werden können, bilden die Grundlage moderner Speichermedien (wie z.B. Festplatten). Andere MNPs spielen eine wesentliche Rolle bei Methoden der medizinischen Bildgebung, beispielsweise beim "Magnetic Particle Imaging" (MPI). Hier werden die winzigen Magneten in die Blutbahn injiziert. Ein spezielles System erkennt sie und kann ein 3D-Bild ihrer Verteilung erstellen. Ein weiterer Ansatz ist das magnetische "Drug Targeting", bei dem etwa 100 Nanometer große Partikel mit einem Wirkstoff beladen werden. Mit Hilfe eines externen Magneten werden sie am Krankheitsherd gehalten bzw. dort angeregt und entfalten so ihre Wirkung.

Der Forschungsverbund wird die Bandbreite der Anwendungsbereiche der Nanopartikel in den Blick nehmen. In diesem Rahmen sollen neue Verfahren gestestet und dafür spezielle MNPs entwickelt werden. Ein Schwerpunkt liegt auch auf der Bedeutung von MNPs für chemische Katalyse-Verfahren. Die Arbeitsgruppe um Reiser hat vor Kurzem herausgefunden, dass die Nanopartikel als Träger für Katalysatoren auch neue Möglichkeiten für die Entwicklung umweltschonender chemischer Prozesse bieten. Eine große Herausforderung liegt hier in der effektiven Anbindung der Katalysatoren an Graphen-beschichtete Nanopartikel.

Quelle: idw / Universität Regensburg