Wirkstoffforschung

Neue 3D-Methode zeigt Nanopartikel in der Lunge

21. Feb 2019

Forschende haben in ‚ACS Nano‘ eine neue Bildgebungsmethode vorgestellt: Damit ist es erstmals möglich, im Modell die Verteilung von Nanopartikeln in der Lunge als Ganzes darzustellen und zu vermessen. Die neue Technik lässt sich beispielsweise dazu nutzen, den Therapieerfolg von inhalierbaren Wirkstoffen zu erfassen.

Mikroskopbild: Verteilung von Nanopartikeln in der Lunge.

© Helmholtz Zentrum München

Als winzige Teilchen können Nanopartikel bis in entlegene Körperregionen vordringen. Daher erproben Forschende auch Ansätze, bestimmte Nanopartikel therapeutisch zu nutzen, zum Beispiel als Inhalationsmedikamente. Ob diese sich dafür eignen, hängt davon ab, wie und in welcher Menge sie sich in der Lunge verteilen. Bisher musste die Modellunge dafür in präklinischen Tests segmentweise – also Gewebeschnitt für Gewebeschnitt – unter dem Mikroskop untersucht werden. Das ist sehr zeitaufwendig und erfasst auch oft nicht das gesamte Organ. Münchner Forschende haben nun eine Methode entwickelt, mit der sich die Verteilung der Partikel in der gesamten Lunge untersuchen lässt – vorerst im Tiermodell.

Alles auf einen Blick - Von der Luftröhre bis zu den Lungenbläschen

Die Methode beruht auf dem sogenannten Tissue Clearing. Dabei werden ganze Organe mithilfe chemischer Prozesse durchsichtig gemacht. So kann das Gewebe Schicht für Schicht durchleuchtet und anschließend als 3D-Bild dargestellt werden. Für Lungen war dieser Ansatz allerdings bisher nicht sehr erfolgreich, da die vielen Lungenbläschen das Licht stark streuen und so kein gutes Bild zulassen. Diese sogenannten Artefakte lassen sich nun durch die optimierte Tissue Clearing-Methode umgehen. So wird es möglich, den gesamten Atemwegstrakt von der Luftröhre bis zu den Lungenbläschen sichtbar zu machen, ohne dass das Gewebe dafür angefärbt werden muss. Auch eine genaue Vermessung der 3D-Struktur der Atemwege in der gesamten Lunge ist möglich.

Die Leistungsfähigkeit ihrer Methode konnten die Forschenden bereits demonstrieren: Anhand von fluoreszierenden Nanopartikeln konnten sie deren Verteilung in der gesamten Lunge sichtbar und vor allem genau auswertbar machen. Durch die neue Methode ließe sich beispielsweise die Anwendung und Verweildauer von Nanomedikamenten optimieren, um so den Therapieerfolg zu verbessern, so die Autoren. 

Quellen:

Helmholtz Zentrum München: Alles auf einen Blick – neue 3D-Methode zeigt Nanopartikel in der Lunge. Pressemeldung vom 15.02.2019

Yang, L. et al.: Three-Dimensional Quantitative Co-Mapping of Pulmonary Morphology and Nanoparticle Distribution with Cellular Resolution in Nondissected Murine Lungs. In: ACS Nano, 2019 DOI: 10.1021/acsnano.8b07524 


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