Chemiker aus Jena und Leiden legen Grundstein für die Entwicklung neuer Behandlungsmethode

Kohlenstoffmonoxid gilt gemeinhin als hochgefährlich. Gerät das Gas etwa in die Atemwege, kann es schwere Hirnschäden verursachen oder einen Menschen sogar töten. Doch in geringer Konzentration hilft der Stoff heilen, indem er beispielsweise Entzündungen anzeigt und diese bekämpft. Dafür muss er allerdings erst einmal an die betroffenen Stellen im Körper gelangen.

Chemikern der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es nun gelungen, eine Methode zu entwickeln, durch die Entzündungen auf und unter der Haut behandelt werden können. Darüber berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Journal of the American Chemical Society“.

Für ihre Herangehensweise nutzen die Wissenschaftler aus Jena und dem niederländischen Leiden die sogenannte Photodynamische Therapie – eine Behandlungsform, mit der Mediziner beispielsweise Hautkrebs bekämpfen. Dabei werden dem Patienten Wirkstoffe verabreicht oder auf die Haut aufgetragen, die sich dann am Tumor anlagern. Bestrahlt man diese mit Licht bestimmter Wellenlänge, dann setzen sie im Körper– meist toxische – Stoffe frei, die die Krebszellen bekämpfen.

„Auf die gleiche Weise können wir auch Kohlenstoffmonoxid auf Knopfdruck im oder am Körper aktivieren“, erklärt der Jenaer Chemiker Dr. Alexander Schiller. „Allerdings standen wir bis jetzt vor einem elementaren Problem: Um Kohlenstoffmonoxid aus seinem Speichermolekül lösen zu können, musste der Trägerstoff mit schädlichem blauen bis ultraviolettem Licht bestrahlt werden.“ Gemeinsam mit Kollegen vom INNOVENT e. V. und der Universität im niederländischen Leiden haben die Jenaer Forscher aber nun eine Lösung gefunden.

Antenne speichert Energie von rotem Licht

„Für unsere Versuche nutzten wir Dimangandecacarbonyl – also ein Speichermolekül des Elements Mangan, das Kohlenstoffmonoxid enthält“, erklärt der Jenaer Chemiker. „Wir vermischen mit diesem Speichermolekül eine weitere Verbindung, die als Antenne und Photosensibilisator dient.“ Bestrahlt man den Stoff nun mit rotem – weitaus ungefährlicherem – Licht, dann nimmt der zusätzlich eingebrachte Photosensibilisator Energie auf und leitet sie anschließend an den Speicherstoff weiter. Dieser erhält nun genug Energie, um Kohlenstoffmonoxid freisetzen zu können.

„Dieser Erfolg ist schon eine kleine Sensation auf unserem Gebiet“, sagt Alexander Schiller. „Denn der Manganverbindung wurde kaum noch Aufmerksamkeit geschenkt, da man glaubte, dass es nicht gelingen würde, Kohlenstoffmonoxid daraus unkompliziert zu lösen.“ Nun aber könne man sogar über konkrete Anwendungen nachdenken. Auch hier haben die Wissenschaftler von der Universität Jena bereits erste Schritte unternommen. Sie fügten den Photosensibilisator und Speicherstoff in einer Kunststofffaser zusammen und stellten daraus ein Vlies her. Dieses kann dann auf eine entzündete Hautstelle gelegt und bestrahlt werden, wodurch die Wunde geheilt werden könnte. „Wir haben mit unserer Forschung eine gute Grundlage für medizinische Behandlungsmethoden gelegt, bei denen Kohlenstoffmonoxid eine entscheidende Rolle spielt“, sagt Schiller. „Aber natürlich sind jetzt erst einmal weitere Entwicklungen und medizinische Studien notwendig, für die wir Partner aus dem medizinischen Bereich brauchen.“

Original-Publikation:
Sven H. C. Askes et al.: „Red Light-Triggered CO Release from Mn2(CO)10 Using Triplet Sensitization in Polymer Non-Woven Fabrics”, J. Am. Chem. Soc. 2017; DOI: 10.1021/jacs.7b07427
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b07427

 

(Beitragsbild: Mit einem innovativen Vlies, das auf den Erkenntnissen des Jenaer Wissenschaftlerteams beruht, könnte auch die Wundheilung verbessert werden. Foto: Jan-Peter Kasper/FSU)

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