Nanokeramik gegen Hautkrankheiten

Nanokeramik-Sterne setzen winzige Hautwunden und erlauben Nukleinsäure-Molekülen an ihren Wirkungsort zu gelangen. Empa-Forschende hoffen, damit künftig Hautkrankheiten wie Psoriasis oder Neurodermitis behandeln zu können.

Moderne Wirkstoffe gelangen häufig nicht tief genug in die betroffenen Hautschichten, wenn sie in herkömmliche Salben oder Lotionen aufgebracht würden. Könnte man die Haut jedoch kurzfristig durchgängig machen, ließen sich die großen therapeutisch wirksamen Moleküle an ihr Ziel schleusen. Zum Einsatz für neue Therapien kommen beispielsweise siRNA-Moleküle, kurz für small interfering RNA. Diese Moleküle können durch gezielte Interaktionen mit der körpereigenen Boten-RNA (mRNA) zur Regulierung der Proteinproduktion beitragen. Dadurch können in Krankheitsprozesse eingreifen und schädigende Vorgänge blockieren. Medikamente mit diesem Wirkprinzip existieren bereits für einige Stoffwechselstörungen und Erbkrankheiten.

Für die Anwendung derartiger siRNA in modernen Therapien suchte Aldena Therapeutics nach einem wirksamen Verfahren, um Wirkstoffe unter die Haut zu bringen. Die Empa-Forscher Michael Stuer und Patrick Hoffmann setzten daher Nanokeramik aus Aluminiumoxid-Partikeln ein, um daraus eine dreidimensionale, scharfkantige Form zu erzeugen. Nach dem Sintern entstanden so dreiarmige Sterne mit einem Durchmesser von rund 0,8 mm, mit denen sich die Hautbarriere für die siRNA-Moleküle vorübergehend öffnen lässt. „Die 3D-Sterne mit spitz zulaufenden Armen sorgen für Mikro-Blessuren in der Haut, die sich schnell wieder von selbst schließen“, erklärt Stuer. Es bleibt aber genug Zeit, damit die Wirkstoffmoleküle in die Haut eindringen können.

Kosteneffizient und nachhaltig

Dem Empa-Team gelang es im Projekt „StarCURE“, die Sterne in einem präzisen Winkel gewölbt herzustellen. Auf diese Weise „rollen“ die Sterne beim Auftragen über die Haut, verkanten sich schnell und erzeugen so mehr Mikro-Öffnungen in der Haut als flächige Gebilde.

Appliziert werden die Nanokeramik-Sterne in einem Gel. Wenige Sekunden nach dem Auftragen auf die Haut wird das überschüssige Gel bereits wieder entfernt. Stuer, der das Sternen-Gel selbst getestet hat, bestätigt die Aussage von bisherigen Versuchspersonen: „Es fühlt sich an wie ein Schrubben auf der Haut“.

Die Empa-Forschenden entwickelten Polymer-Gussformen, mit denen sich große Fertigungsmengen schnell und einfach herstellen lassen. Mit diesem Skalierungsprozess für den industriellen Maßstab ist es möglich, die Herstellungskosten stark zu senken.

Das aktuelle keramische Material könnte in Zukunft an ein Biopolymer gebunden oder durch ein Bioglas ersetzt werden. Dies würde das Anwendungsgebiet erheblich ausweiten. „Die Patientinnen und Patienten könnten die Therapie-Sterne nach der Anwendung dann einfach abwaschen“, so Stuer.

Und schließlich ist das Anwendungsgebiet nicht auf Hautkrankheiten beschränkt. Ein Beispiel: Bis zu 30 Prozent aller Kinder und jungen Erwachsenen leiden unter einer Spritzenphobie. Den Betroffenen ein Mittel mittels Injektion zu verabreichen, löst bei ihnen Ängste aus. Im medizinischen Alltag ist dies für alle Beteiligten eine Herausforderung. Auch für diese Personen könnten die Nanokeramik-Sterne eine gute Lösung sein, um einfach und ohne Piks mit den nötigen Medikamenten oder Impfstoffen versorgt zu werden, so der Empa-Forscher.