Chip entfernt Nanopartikel aus dem Blut

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Ein amerikanisches Ingenieursteam hat ein neues chipbasiertes Verfahren entwickelt, das es ermöglicht mithilfe eines schwingenden elektrischen Feldes Nanopartikel schnell und einfach aus dem Blut zu entfernen.

Dem Team der Universität von Kalifornien-San Diego zufolge könnte die neue Technologie genutzt werden, um zum Beispiel mit Medikamenten beladene Nanopartikel zu entfernen. Nanopartikel werden immer häufiger in der Medizin genutzt, zum Beispiel als Transportvehikel für eine genaue Zielansteuerung in der Zelle oder um Blutgerinnsel zu zerstören. Ein Instrument, das die Nanopartikel schnell und effizient aus dem Blut entfernt, könnte vor allem Forschern eine große Hilfe sein, die an nanopartikelgestütztem Medikamententransport forschen und wie dieser die Partikel an sich beeinflusst. Es könnten sich zum Beispiel bluteigene Proteine an die Nanopartikel heften und diese so beeinträchtigen.

Außerdem könnte die neue Technologie genutzt werden, um herauszufinden ob die Chemie des Blutes eines Patienten kompatibel mit der Oberflächenstruktur der genutzten Nanopartikel ist.

Bisherige Verfahren waren mühselig

Dem Erstautor der Studie (DOI: 10.1002/smll.201500892) Dr. Stuart Ibsen, Ingenieur für Nanotechnologie, zufolge ist es zum ersten Mal möglich Nanopartikel im großen Umfang und mit einem Minimum an Manipulation aus dem Plasma zu entfernen. “Es ist unglaublich, dass diese Methode ohne Modifikationen am Plasma oder an den Partikeln funktioniert”, fügt er hinzu.

Die derzeitigen Methoden zur Entfernung der Partikel aus dem Blut sind mühsam und langwierig, mit der neuen Technik erfolgt der Prozess in 7 Minuten.

Zuvor wurde das Plasma erst verdünnt, dann mit einer hochkonzentrierten Glukoselösung gemischt und anschließend zentrifugiert. Eine andere Methode erfordert eine Markierung der Partikel an der Oberfläche. Diese Methoden waren allerdings nie zufriedenstellend, da sie die physikalischen Eigenschaften der Nanopartikel veränderten oder in vielen Fällen für bestimmte Partikelarten überhaupt nicht genutzt werden konnten.

Forscher nutzten winzigen Chip

Für die Studie nutzten die Forscher einen elektronischen Chip, etwa so groß wie ein zehn Cent Stück, der hunderte kleine Elektroden enthält, die ein schnell oszillierendes elektrisches Feld aufbauen welches die Nanopartikel aus der der Plasmaprobe zieht.

Das Team hat den Chip an einem mit Nanopartikeln beladenen Plasmatropfen getestet und konnte beobachten wie innerhalb von nur 7 Minuten die Extraktion vonstattenging.

Der Chip nutzt eine neue Technologie, die ungeachtet des hohen Salzgehaltes im Blut funktioniert. Dabei wird der Effekt genutzt, dass während sich das Feld ausbildet, die positiven und negativen Ladungen im Nanopartikel nebeneinander aufgereiht werden, bei einer unterschiedlichen Geschwindigkeit verglichen mit den Ladungen der Moleküle im Plasma.

Dieses Ungleichgewicht erzeugt eine Anziehung zwischen den Nanopartikeln und den Elektroden. Während das Feld 15.000-mal pro Sekunde oszilliert, werden die Partikel zur Elektrode gezogen und das Plasma bleibt zurück.

Text: esanum/sb

Foto: UGREEN 3S / Shutterstock.com

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