Viren existieren in unüberschaubarer Vielfalt – die medizinische Forschung steht also vor entsprechend vielfältigen Herausforderungen. Die meisten heute verfügbaren Medikamente sind allerdings nur gegen ein einziges Virus oder wenige verwandte Viren wirksam, da sie lediglich spezifische Virusproteine blockieren, um den viralen Replikationszyklus in den infizierten Zellen zu unterbrechen. Neben möglichen Nebenwirkungen dieser Substanzen stellt das Auftreten resistenter Virusstämme eine ernstzunehmende medizinische Gefahr dar.

Viele Viren teilen trotz ihrer Arten- und Formenvielfalt einige Gemeinsamkeiten. Häufig interagieren sie multivalent mit spezifischen Rezeptoren und Ko-Rezeptoren auf Zelloberflächen, die sie zur ersten Kontaktaufnahme und zur Diffusion in das Innere der Zellen nutzen. Die Aufschlüsselung des komplexen Mechanismus der Virus-Zell-Interaktion ist also ein zentrales Forschungsfeld, um effektive antivirale Mittel mit Breitbandwirkung zu entwickeln.

Heparansulfatproteoglykane – abgekürzt „HS“ – bilden in der Zellmembran Eintrittspforten für eine Vielzahl von Viren. Bisher wurden verschiedene Arten von Nanopartikeln entworfen, um den Viruseintritt über die HS-Moleküle zu blockieren. Sie basieren vorrangig auf starren Materialien wie Gold- und Silberpartikeln; alternative, weichere und flexiblere Stoffe wurden hingegen kaum erforscht.

Dem deutsch-indischen Forscherteam gelang es nun, Nano-Gele mit unterschiedlichen Flexibilitätsgraden zu entwickeln, die zelluläre HS-Proteine nachahmen. Der Wirkstoff auf dendritischer Polyglycerolsulfat-Basis kann Viren effektiv und dauerhaft an sich binden, sodass er die für Viren anfällige Zelloberfläche abschirmt und somit Infektionen verhindert. Nano-Gele bieten dabei den Vorteil, dass sie sich flexibel an die Virusoberfläche anpassen können. Dadurch verstärken sich ihre multivalenten Wechselwirkungen mit den Viruspartikeln, und die Wahrscheinlichkeit sinkt, dass sich die Pathogene wieder ablösen können. Die Forscherin und Forscher synthetisierten zwei sulfatierte Nano-Gele, die gegen Herpes- wie auch Arteriviren bei Menschen und Tieren wirken. Dabei können die erzeugten Nanogele einen inhibitorischen Effekt von bis zu 90 Prozent erreichen. Die Stoffe bleiben für eine relativ lange Zeit im Körper wirksam und bieten auch Schutz vor Viruspartikeln, die aus bereits infizierten Zellen freigesetzt werden. Die Herstellung der Nano-Gele ist im Vergleich mit der Produktion herkömmlicher antiviraler Medikamente sehr günstig. So können sie auch vermehrt bei der Behandlung von Tieren eingesetzt werden. Darüber hinaus wirken die polymerischen Gele schonend und „zellfreundlich“ – im Gegensatz zu starren, unflexiblen Materialien – und können zu kleineren Fragmenten abgebaut und über die Nieren ausgeschieden werden.