16.01.09 Magnetische Nanopartikel entfernen Blei in vivo

Bald bessere Hilfe bei Bleivergiftungen?

Blei aus dem Blut entfernen mit selektiven Bleirezeptoren und Magnetnanopartikeln

Abb. 1: Ein neuer Fluoreszenzrezeptor zeichnet sich durch eine hohe Affinität und Selektivotät für Pb²⁺ gegenüber konkurrierenden Metallionen in Wasser aus. Der Fluoreszenzrezeptor kann 96% von 100 ppb Pb²⁺ aus menschlichem Blut entfernen und eignet sich für die effektive, selektive und schnelle Entfernung von Pb²⁺ in vivo.

Blei ist eines der gefährlichsten Schwermetalle und vor allem für Kinder sehr giftig. Sichere, effektive Entgiftungsverfahren werden gesucht. Wie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, hat ein koreanisches Team um Won Seok Han und Jong Hwa Jung nun einen neuen, vielversprechenden Ansatz entwickelt. Er beruht auf einem Fluoreszenzrezeptor, der Blei-Ionen selektiv und stark bindet. Der Clou: Der Rezeptor ist an magnetische Nanopartikel gebunden und ließe sich mitsamt seiner Blei-Ladung bei einer Blutwäsche einfach mit Magneten abtrennen. Mithilfe der Magnetpartikel gelang es den Forschern in vitro, aus mit Blei versetzten Blutproben 96 % der enthaltenen Blei-Ionen zu entfernen.

Meist werden Blei und Bleisalze über Nahrungsmittel oder das Trinkwasser aufgenommen. Bleirohre und bleihaltige Glasuren von Keramikgefäßen sind oft die Bleiquelle. Häufiger als die akute ist die schleichende Bleivergiftung, wenn kleinere Mengen des Metalls über einen längeren Zeitraum akkumuliert werden. Symptome wie Muskellähmungen, Verwirrung, Gedächtnisverlust und Blutarmut sind die Folge. Derzeit werden Bleivergiftungen mit einer Chelattherapie behandelt, die allerdings gravierende Nebenwirkungen hat: Außer Blei binden die Chelatbildner weitere Mineralien und Spurenelemente und schwemmen diese lebenswichtigen Stoffe aus dem Körper aus. Nun ist eine Alternative in Sicht.

Ausgangspunkt für die Idee der Forscher: Es gibt spezielle Sonden, die zum spezifischen Nachweis verschiedener Metall-Ionen eingesetzt werden, so auch von Blei. Bindet ein Blei-Ion an einen solchen „Blei-Rezeptor“, wird dessen Fluoreszenz „angeknipst“, er beginnt zu leuchten. Der Rezeptor bindet außer Blei keine anderen Metall-Ionen. Ein derart selektiver Rezeptor ließe sich vielleicht nicht nur zum Blei-Nachweis, sondern auch zur Entgiftung einsetzen, so die Überlegung. Die Wissenschaftler synthetisierten einen Abkömmling des Blei-Rezeptors, den sie zusätzlich mit einem speziellen chemischen „Anker“ ausstatteten. Über diesen Anker knüpften sie die Rezeptormoleküle auf die Oberfläche magnetischer Nanopartikel aus Siliciumdioxid-ummanteltem Nickel.

Eine Entgiftung könnte im Prinzip wie bei einer Blutwäsche (Dialyse) erfolgen: Das Blut wird aus dem Körper geleitet und in einer speziellen Kammer mit den biokompatiblen Magnetpartikeln versetzt. Mithilfe von Magnetfeldern ließen sich die beladenen Magnetpartikel dann entfernen. Das gereinigte Blut wird dem Patienten anschließend wieder zugeführt. Anders als bei der Chelattherapie werden dem Körper dabei keine lebenswichtigen Mineralien und Spurenelemente entzogen.

Quelle

A Selective Fluoroionophore Based on BODIPY-functionalized Magnetic Silica Nanoparticles: Removal of Pb²⁺ from Human Blood
H. Y. Lee, Angew. Chem. 2009, DOI: 10.1002/ange.200804714

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Magnetische Nanopartikel entfernen Blei in vivo
(URL: https://www.organische-chemie.ch/chemie/2009jan/bleivergiftung.shtm)

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