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Gesundheitspolitik

02. Oktober 2017 Optische Hightech-Pinzette verbessert Medikamente

Mit einer neuartigen optischen Pinzette lassen sich Moleküle voneinander trennen, die sich nur in einem Punkt unterscheiden: Das eine ist ein Spiegelbild des anderen – es sind chirale Moleküle. "Nahezu 50% aller Medikamente und 30% aller Agrarchemikalien sind chiral", sagt Jennifer Dionne, Professorin für Materialwissenschaften und Ingenieurswesen an der Stanford University. Chiral bedeutet "Händigkeit" – die Moleküle ähneln sich wie die linke und rechte Hand eines Menschen.
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Ibuprofen viermal effektiver machen

"90% der chiralen Wirkstoffe werden als Gemisch verkauft, weil die Trennung zu teuer wäre", so Dionne – was zunächst nicht nach einem Nachteil aussieht. Doch tatsächlich ist nur eines der beiden chiralen Moleküle wirksam, das spiegelverkehrte jedoch ineffektiv oder gar schädlich. Die normalen chemischen Trenntechniken sind aufwendig und damit teuer. Würden die "falschen" Moleküle aussortiert, hätte das Schmerzmittel Ibuprofen eine vierfache Wirkung", sagt Dionne. Bei Schlafmitteln ließe sich eine unerwünschte Nebenwirkung ausschalten: dass man sich am Morgen manchmal gerädert fühlt.

Fokussiertes Licht, etwa das eines Lasers, übt eine Kraft auf winzige Objekte wie Moleküle aus. Sie werden in den Mittelpunkt des Strahls gezogen. Wird der Strahl bewegt, wandert das Objekt mit – es bleibt stets im Fokus. Voraussetzung ist, dass das Licht eine Wellenlänge hat, für die das Objekt transparent ist. Außerdem darf es nicht zu klein sein. Moleküle, um die es im Fall von chiralen Wirkstoffen geht, sind meist so klein, dass die optische Pinzette nicht zupacken kann.

Rasterkraftmikroskop als Ergänzung

Yang Zhao, die zum Dionne-Team gehört, hat dieses Hindernis mit einer optischen Nanostruktur überwunden, die einen winzigen Ring aus polarisiertem Licht erzeugt, der eine größere Kraft auf die Moleküle ausübt. Diese modifizierte optische Pinzette kombinierte sie mit einem Rasterkraftmikroskop, das winzige Objekte durch Abtasten abbildet. Jedes einzelne Molekül wird so sichtbar.

Die Pinzette befördert, ähnlich wie Aschenputtel Linsen sortiert, die guten ins Töpfchen und die schlechten ins Kröpfchen. Dionne sieht noch eine weitere Anwendungsmöglichkeit für das Kombi-Sortiergerät: Es könnte Proteine, die korrekt gefaltet sind, von jenen unterscheiden, bei denen es beim Faltungsprozess zu einer Panne gekommen ist. Das führt zu Krankheiten wie etwa bestimmten Krebsleiden.

Quelle: pte


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