Wirkweise der Zinkoxid-Tetrapoden

Ein dicht verzweigtes Netzwerk

Mit weniger als 200 Nanometern sind Herpesviren zu klein, um von den „Fresszellen“ des Immunsystems schnell erfasst zu werden – sie verschwinden gewissermaßen unter dem Radar. Normalerweise kann das Immunsystem sie erst bekämpfen, wenn sie sich im Körper ausgebreitet und bereits Bläschen gebildet haben.

Unsere Lösung: Ein dicht verzweigtes Netzwerk aus vierarmigen Partikeln, sogenannte Tetrapoden. Ihre Form verleiht dem Material ungewöhnliche Eigenschaften.

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„In unserem Ansatz geben wir der Körperabwehr sozusagen eine „Brille“, damit sie die Herpesviren frühzeitig erkennt und ausschaltet“

Rainer Adelung, Professor für Funktionale Nanomaterialien

Die Rolle des tetrapodalen Zinkoxids

Auf dem ersten Blick sieht das weiße, weiche Material aus wie Watte. Erst unter einem hochauflösenden Mikroskop wird seine besondere Struktur sichtbar: Ein dicht verzweigtes Netzwerk aus vierarmigen Partikeln, sogenannte Tetrapoden. Ihre Form verleiht dem Material ungewöhnliche Eigenschaften. Sie können Herpesviren an sich binden und so für das Immunsystem „sichtbar“ machen. Durch das gezielte induzieren von Sauerstofffehlstellen an der Oberfläche der Tetrapoden kann die antivirale Wirkung noch weiter verstärkt werden.

Das Microbivac-Konzept

Das vielversprechende Microbivac-Konzept basiert auf komplexen Zinkoxid-Strukturen, genannt Tetrapoden. Diese 3D-Strukturen werden mittels Flammentransport-Synthese besonders schonend hergestellt, ohne den Einsatz von weiteren Chemikalien. Das macht sie interessant für biomedizinische Anwendungen.

Die Zinkoxid-Tetrapoden weisen, verglichen mit anderen medizinisch genutzten Metalloxiden ein breites therapeutisches Fenster auf.Zur gleichen Zeit ermöglichen ihre besonderen physikalischen und chemischen Merkmale antivirale Behandlungen und können unterstützend für das Immunsystem wirken.

Neben ihren antiviralen Eigenschaften zeigen die Zinkoxid-Tetrapoden auch großes Potenzial, die Immunreaktion von Zellen um Läsionen herum zu verbessern und damit eine schnellere Wundheilung zu ermöglichen.

Besonderheiten

Wundschutz durch Filmbildung

„Normales“ sphärisches Zinkoxid ist ein weißes, amorphes Pulver, während tetrapodales Zinkoxid als teilkristallines, watteartiges Gefüge vorliegt.

Das tetrapodale Zinkoxid besitzt aufgrund des von uns unter speziellen Bedingungen durchgeführten Kristallwachstums sogenannte Sauerstofffehlstellen und ist somit ein positiv-geladener Mikropartikel.

Dadurch bleiben an seiner Oberfläche Partikel wie Viren, mit neutral oder negativ geladener Oberfläche rein physikalisch „kleben“. Dies ist insbesondere für das Herpes-Virus nachgewiesen. (siehe Abbildung, rechts)

Einfluß auf das Immunsystem

Unterstützung der Immunantwort

Darüber hinaus wird ein positiver Einfluss auf das Immunsystem durch die Behandlung mit tetrapodalem ZnO vermutet. In Untersuchungen mit dem Herpes-Virus zeigte sich, dass die ZnO-Tetrapoden möglicherweise eine Plattform für die Antigenpräsentation bieten und als eine Art Adjuvans die körpereigene zellvermittelte, sowie die humorale Immunantwort unterstützen.

Positive Wirkung

auf Bilder der T-Gedächtniszellen

Auch wurden Hinweise darauf gefunden, dass tetrapodales ZnO die T-Zell vermittelte Immunantwort stimuliert und positive Wirkung auf die Bildung der entsprechenden T-Gedächtniszellen hat. Eine Reinfektion könnte somit abgemildert werden, was vor allem in Hinblick auf das Herpes-Virus eine wichtige Eigenschaft ist.