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Neues DFG-Projekt bewilligt: Untersuchung ultrakleiner bimetallischer Silber-Platin-Nanopartikel

27 Mai 2021

Ein neues DFG-Projekt mit Beteiligung des Ernst Ruska-Centrums für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen (ER-C) wurde in diesem Monat bewilligt und wird im Mai seine Arbeit aufnehmen: „Synthese, Struktur und biologische Effekte von ultrakleinen (1-2 nm) bimetallischen Silber-Platin-Nanopartikeln“. Gegenstand des gemeinsamen Projektes mit der Universität Duisburg-Essen (UDE) und dem Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS), Dortmund, ist die detaillierte Untersuchung ultrakleiner bimetallischer AgPt-Nanopartikel in einer definierten Größe von etwa 2 nm, sowohl legiert als auch monometallisch (Ag, Pt).

„Ultrakleine Teilchen sind in Zellen besonders mobil, liegen in der Größenordnung biologischer Makromoleküle wie Proteine und sind in einer Art und Weise biologisch aktiv, die derzeit noch nicht gut vorhersagbar und verstanden ist“, erläutert Dr. Marc Heggen, Antragsteller von Seiten des ER-C.

Im Forschungsvorhaben sollen daher folgende Fragestellungen beantwortet werden:

  • Welche Synthesewege führen zu einheitlichen ultrakleinen AgPt-Nanopartikeln in Hinsicht auf Größe (2 nm) und innere Domänenstruktur?
  • Auf welchen Wegen (z.B. Endozytose oder passiver Transport) werden ultrakleine AgPt-Nanopartikel von Zellen aufgenommen und wie verlaufen der intrazelluläre Transport und die intrazelluläre Lokalisation? Besonders interessant ist die Fähigkeit, bei geeigneter Funktionalisierung bis in den Zellkern vorzudringen, was im Fall von Silber besonders wichtig ist (z.B. Genotoxizität).
  • Welche zellbiologischen Effekte rufen die bimetallischen AgPt-Nanopartikel hervor? Hier liegt der Schwerpunkt auf der mechanistischen Analyse und der Zellaktivierung bis hin zum Zelltod.
  • Welche antimikrobiellen Effekte rufen ultrakleine AgPt-Nanopartikel hervor? Dabei stehen die Analysen der Zellmembran-Fluidität und der Aktivität gegen Biofilme im Fokus. Im Sinne einer antibakteriellen Wirkung soll auch die Frage beantwortet werden, ob ultrakleine Nanopartikel von Bakterien aufgenommen werden. In Kombination mit antibakteriell aktivem Silber bekommt ein Silber-Platin-System klinische Relevanz. Zentral ist die Hypothese, dass legierte ultrakleine Silber-Platin-Nanopartikel eine erhöhte antimikrobielle Wirksamkeit besitzen.

Das Projekt ist für eine Laufzeit von drei Jahren bewilligt und wird von Prof. Dr. Matthias Epple von der UDE geleitet. Es baut auf dem erfolgreichen Vorgängerprojekt „Bimetallische Nanopartikel der Platinmetalle (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt) und des Silbers: Synthese, Mikrostruktur und biologische Wirkung“ auf, in dem vergleichende Untersuchungen zur Synthese, mikrostrukturellen Charakterisierung und biologischen Aktivität bimetallischer Nanopartikel (um 10 nm) von Silber mit verschiedenen Edelmetallen durchgeführt wurden. Weitere Projektpartner sind Dr. Christina Sengstock und Prof. Anika Grüneboom, beide ISAS.