Forschung, die unter die Haut geht

Unsere Haut ist Klimaanlage, Haarträger und Botschafter. Aber vor allem ist sie eine effektive Barriere, die uns schützt

06.01.2014

Wissenschaftliche Mitarbeiter wie Daniel Nordmeyer aus der Arbeitsgruppe von Professor Eckart Rühl, Physikalische Chemie, untersuchen, wie etwa Eisenoxid-Nanopartikel als Kontrastmittel bei Magnetresonanztomografien eingesetzt werden können.
Wissenschaftliche Mitarbeiter wie Daniel Nordmeyer aus der Arbeitsgruppe von Professor Eckart Rühl, Physikalische Chemie, untersuchen, wie etwa Eisenoxid-Nanopartikel als Kontrastmittel bei Magnetresonanztomografien eingesetzt werden können. Bildquelle: Bernd Wannenmacher

„Es ist gar nicht so einfach, die Haut zu durchdringen“, sagt Professor Eckart Rühl vom Institut für Chemie und Biochemie der Freien Universität Berlin. Rühl muss es wissen, denn er untersucht Nanopartikel, die die Barriere der oberen Hautschichten überwinden und in tieferen Hautschichten medizinisch wirksame Stoffe freisetzen können.

Im Frühjahr haben Rühl und seine Kollegen damit einen von zwölf neuen Sonderforschungsbereichen bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingeworben. Beteiligt sind daran auch die Charité - Universitätsmedizin Berlin, das Helmholtz- Zentrum Geesthacht in Teltow und die Universität Potsdam.

Wer heute an sehr schweren Formen von Neurodermitis oder Schuppenflechte leidet, muss Medikamente nehmen, die es in sich haben: Ciclosporin hemmt zwar die Entzündung der Haut, belastet aber vor allem die Nierenfunktion, kann zu Übelkeit, Ödemen und Bluthochdruck führen und steht im Verdacht, Krebserkrankungen zu begünstigen. Methotrexat beeinflusst das blutbildende System des Knochenmarks, und auch der Wirkstoff Tacrolimus soll das Risiko für Hautkrebs erhöhen und neurologische Erscheinungen wie Schwindel und Sehstörungen verursachen.

Das Problem: Damit genug Wirkstoff die Hautbarriere durchdringen kann, müssen entweder Salben großflächig aufgetragen oder der Wirkstoff muss über Magen, Darm und Blutbahn zur erkrankten Hautpartie transportiert werden. Doch je höher die Konzentration im Körper ist, desto stärker sind die Nebenwirkungen.

Wie aber wäre es, wenn man die wirkungsvollen Moleküle der Arzneimittel so verpacken könnte, dass sie nur dort wirken, wo sie gebraucht werden? „Die Chemie stellt uns heute Trägersysteme für Arzneistoffe zur Verfügung, mit denen ein derartig gezielter Einsatz von Medikamenten möglich ist“, sagt Professor Rühl. Das Geheimnis sind sogenannte Nanocarrier, winzige Kügelchen, die die Medikamente einschließen können und beispielsweise auf Licht oder Wärme reagieren.

Verabreicht man ein Medikament derartig verpackt, kann es gezielt dort hingelangen, wo die Krankheit ihre Ursache hat: „Beispielsweise kann die Haut erwärmt werden. Bei Erwärmung können Nanocarrier ihr Volumen verändern und so den Wirkstoff freigeben.“ Auch Veränderungen des sauren oder basischen Charakters – des pH-Wertes – einer Lösung können zur Freisetzung der Wirkstoffe aus Nanocarriern führen. Derzeit erforschen 19 Mitarbeiter aus verschiedenen Fachbereichen diese BioNano-Wechselwirkungen.

„Entscheidend ist, dass wir an den Konzepten und Grundlagen dieses Therapie- Ansatzes arbeiten. Es geht uns also nicht in erster Linie um die Entwicklung von Produkten. Es können aus unseren Arbeiten aber durchaus neue Produkte entstehen“, sagt der Chemiker.

Und so steuern die Pharmazeuten die besten Wirkstoffe bei, die Chemiker ihre besten Nanocarrier und Physiker die besten Messmethoden und mathematischen Modelle. Gemeinsam wird mit Ärzten, Tierärzten und Toxikologen geforscht. Die Haut eignet sich als Forschungsobjekt dabei besonders. „Wir kennen die Funktionsweise der Haut sehr gut. Sie hat den großen Vorteil, dass die Transportwege bis zum Ort der Therapie sehr kurz sind, und die Veränderung der Hauttemperatur gelingt sehr viel einfacher, als dies für innere Organe möglich ist.“

Die Berliner und Brandenburger Forscher wollen eng mit Arbeitsgruppen aus Mainz zusammenarbeiten: Dort versucht man in einem ebenfalls neu eingerichteten Sonderforschungsbereich, mithilfe von Nanopartikeln fragile Substanzen zu Tumorzellen zu transportieren, um sie dadurch zu zerstören. Zwar unterscheiden sich die Ansätze der beiden Gruppen erheblich voneinander, dennoch erhoffen sich beide Seiten neue Erkenntnisse durch einen regelmäßigen Austausch ihrer Forschungsergebnisse.

„Unsere Ansätze werden auch toxikologisch bewertet – und bei einigen Stoffen stellt sich dann vielleicht heraus, dass sie für die klinische Praxis unbrauchbar sind“, sagt Rühl. „Dennoch sind wir zuversichtlich, dass wir Konzepte finden, die besser und gezielter funktionieren als eine Hautcreme.“

Weitere Informationen

Prof. Dr. Eckart Rühl, Freie Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie, Tel.: 030 / 838-52096, E-Mail: ruehl@chemie.fu-berlin.de