Medienmitteilung der ETH Zürich vom 17.08.2010

Wissenschaftlern der ETH Zürich gelang es, Blut mit Hilfe von Nano-Magneten gezielt von Giftstoffen jeglicher Art zu reinigen. Das neue Verfahren ist vielversprechend. Kann die Methode in die Praxis umgesetzt werden, könnte sie dereinst schnell und effizient Menschen mit Vergiftungen retten.

Speziell präparierte Nano-Magnete mit einem Durchmesser von gerade mal 30 Nanometern (30 Millionstel Millimeter) könnten der Medizin zu einem grossen Durchbruch verhelfen. Inge Herrmann vom Institut für Chemie und Bioingenieurwissenschaften der ETH Zürich hat in ihrer Doktorarbeit unter der Leitung von Professor Wendelin Stark und in Zusammenarbeit mit dem Universitätsspital Zürich die winzigen Magnete so ausgestattet, dass sie krank-machende Stoffe an sich binden.

Die Oberfläche der Nano-Magnete wurde so mit Molekülen beschichtet, dass sie spezifisch einen krankmachenden Stoff festhalten kann. Die Wissenschaftler testeten die Eigenschaften ihrer funktionalisierten Magnete in menschlichem Blut: In weniger als fünf Minuten hatten die Magnete den entsprechenden Giftstoff nahezu vollständig an sich gebunden. «Die Art der Molekülwechselwirkungen entscheidet darüber, wie schnell ein Giftstoff an den Magneten hängenbleibt», sagt Herrmann. Nach der erfolgreichen Prozedur „fischten“ die Wissenschaftler die Magnete mit einem Permanentmagneten aus dem Blut, den sie von aussen am Gefäss anbrachten.

Moleküle von beliebiger Grösse „fischen“

Aus dem Blut können die Magnete sowohl grosse als auch kleinste Moleküle an sich binden, welche in nur sehr geringen Konzentrationen vorkommen. Winzige, im Überschuss krank machende Moleküle wie Harnstoff, Kalium oder Kreatinin werden bislang mit Dialyse-, Filtrations- oder Absorptionsverfahren dem Blutkreislauf entzogen. Körpereigene krankheitsverursachende Moleküle, wie beispielsweise Entzündungmediatoren bei Blutvergiftungen, sind aber teilweise zu gross, als dass sie mit herkömmlichen Verfahren effizient abgeschieden werden können. Zudem gehen bei diesen Methoden lebenswichtige Moleküle wie Antikörper des Immunsystems oder Plasmaproteine verloren, weil sie die gleiche Molekülgrösse haben.

Keine negativen Auswirkungen auf das Blut

Im Gegensatz zu einer früheren Studie, die rund 45 Mal so viele Magnete verwendete und bei der die roten Blutkörperchen zerstört wurden, konnten die Wissenschaftler aus Zürich keine negativen Auswirkungen auf die Physiologie des Blutes feststellen. Weder die roten Blutkörperchen noch die Blutgerinnung wurden beeinträchtigt, so Beatrice Beck-Schimmer, Professorin am Physiologischen Institut und leitende Ärztin am Universitätsspital. Bedenken, dass die Magnete zu viel Eisen an das Blut abgeben könnten, räumt sie aus. Selbst wenn sich über die Hälfte der Magnete im Blut lösen sollten, wäre die dadurch freigesetzte Eisenmenge kleiner als jene, die bei einem Eisenmangel verabreicht wird. Da die Nano-Magnete einerseits mit einer Kohlenstoffhülle ummantelt und andererseits sehr säure- und temperaturresistent sind, lösen sie sich freilich kaum im Blut. Ob das Verfahren an einem lebenden Organismus erfolgreich angewendet werden kann, soll in einem nächsten Schritt geprüft werden.

Veröffentlichung:
Herrmann IK et al.: Blood Purification Using Functionalized Core/Shell Nanomagnets, Small 2010, 6, 1388-1392. DOI: 10.1002/smll.201000438

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