Mehr als hundert Jahre nach dem Tod von Paul Ehrlich, dem bedeutendsten deutschen Immunologen, verfolgt die "Nachwelt" noch mit großen Schritten eine seiner wichtigsten Visionen, die er während seiner Arbeiten zur Behandlung der Syphilis entwickelte: eine „Zauberkugel“ (magic bullet), die einen gegebenen krankmachenden Erreger gezielt abtöten kann. Ganz nach diesem noch -mehr denn je- aktuellen Prinzip, entwickeln Forscher heutzutage weltweit neue Methoden, um nicht nur Krankheitserreger, sondern auch befallene Gewebe, spezifisch zu behandeln. In den letzten Jahren entwickelte sich dadurch die Medizin von der konventionellen Anwendung, über die personalisierte Behandlung, wo die genetische Information eines jeden Patienten präventiv untersucht werden kann und die Ergebnisse zur Auswahl und Anpassung der Therapie-Art herangezogen werden, bis hin zur "Nanomedizin", einer neuen Ära der Arzneimittel-Konzipierung, -Synthese, -Dosierung und -Verabreichung, die Therapien auf zellulärer und sub-zellulärer Ebene ermöglichen sollte. Mediziner sind heutzutage weit entfernt von der Darstellung von Christian Friedrich Hebbel (18.03.1813 - 13.12.1863), dass "ein Arzt eine Aufgabe hat, als ob ein Mensch in einem dunklen Zimmer in einem Buche lesen sollte". Sie sind in der Lage, durch die Integration der Nanotechnologie im biomedizinischen Bereich, Gewebe und Zellen, die durchschnittliche Dimensionen von 10 µm haben, mit Nanosystemen im Submikrometer-Bereich zu adressieren und gezielt zu behandeln. In diesem Rahmen präsentiert sich das Magnetic Drug Targeting (MDT) als besonders wirksamer Therapie-Ansatz. Dabei werden Wirkstoff-beladene magnetische Nanopartikel über externe Magnetfelder im Körper geführt und an einem gegebenen Krankheitsort lokal angereichert. Die verabreichte Wirkdosis wird dadurch erhöht, Nebeneffekte minimiert. Besonders in der Krebsbekämpfung verspricht dieser Ansatz hohe Erfolgsquoten und eine Reduzierung der ohnehin enormen Chemo- und Radiotherapie-Kosten, die meistens einen bremsenden Effekt auf die Entwicklung und Verbreitung zahlreicher Behandlungsmethoden haben. An dieser Stelle sei daran erinnert, dass Krebs nach wie vor die weltweit wichtigste Todesursache ist, an der schätzungsweise 11.5 Millionen Weltbewohner im Jahre 2030 sterben werden, was einem Anstieg von 45% zum Jahre 2007 darstellt. Die zielgerichtete Arzneimittel-Applikation, zu Englisch "Directed Drug Delivery", soll hierfür Lösungen anbieten, die Tumore spezifisch angreifen und ausschalten können. Durch eine magnetische Lenkung und Anreicherung wird dieses Verfahren weiter optimiert. Die somit entstehende MDT-Methode eignet sich für Anwendungen in der Blutbahn, sowie in den Atemwegen von Patienten, mit entsprechenden Anpassungen. Entscheidend ist hierbei vor Allem das eingesetzte Magnetfeld, in Bezug auf Amplitude, Homogenität und Dynamik. In zahlreichen wissenschaftlichen Arbeiten, wurden bisher Erfolg versprechende Ergebnisse präsentiert, die überwiegend durch die Manipulation und Aufkonzentrierung von Nanopartikel-Wirkstoff-Komplexen mit statischen Magnetfeldern realisiert wurden. Eine hierzu komplementäre Betrachtung mit dynamischen Magnetfeldern wird in dieser Arbeit untersucht.
Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurden Ansätze mit statischen und dynamischen Magnetfeldern zur Verbesserung des Magnetic Drug Targeting theoretisch überprüft, simulativ validiert und systemtechnisch umgesetzt. Nach einer ausführlichen Untersuchung der Nanopartikel-Eigenschaften, die den MDT-Effekt überhaupt ermöglichen und besonders beeinflussen, wurde der Anreicherungsprozess unter Magnetkraftwirkung modelliert und ein für Anwendungen in der Blutbahn optimiertes Magnetsystem simuliert, konstruiert und bei in-vivo-Versuchen eingesetzt. Dadurch konnte eine aktive und vor Allem reproduzierbare Retention von beladenen Nanopartikel-Komplexen in den Arterien und Venen der Rückenhaut einer Maus verzeichnet werden.
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