Inaktivierung von Proteinen und Zellen durch Laserbestrahlung von ...

6 Einleitung
Punkt bei ca. 300 ◦ C sind bei Nanopartikeln denkbar.
Da thermisch induzierte Effekte eine Additivität besitzen, können die notwendigen
Temperaturen durch mehrfache Bestrahlung gesenkt werden. Hierdurch
kann eine längere effektive Heizzeit bei gleichzeitiger Lokalisierung der Temperatur
erreicht werden. Dieser Ansatz der selektiven Thermolyse der Umgebung
von Melaningranula mit Mehrfachpulsen ist für eine selektive Schädigung des retinalen
Pigmentepithels (RPE) von Birngruber vorgeschlagen worden [20]. In
Analogie dazu ist es denkbar, mit Pikosekundenpulsen an der Oberfläche von nanometergroßen
Absorbern einen Proteinschaden mit einer Ausdehnung von nur
10 nm bei einer Temperatur von ca. 180◦C zu induzieren. Ein neuer vielversprechender
Ansatz zur Inaktivierung von zellulären- bis hin zu subzellulären
Strukturen ist demnach, Absorber, die als stark lokalisierte Hitzequellen wirken,
für eine Inaktivierung der Proteine oder Zellen zu nutzen.
Für eine praktische Anwendung müssen die Absorber zwei Voraussetzugen erfüllen:
Die Absorber müssen stark absorbierend und photostabil sein, so dass Temperaturen
bis 300◦C induziert werden können, ohne Schäden durch die Restabsorption
des Gewebes bzw. der Zellen zu erzeugen. Außerdem müssen die Absorber derart
beschichtet werden können, dass sie selektiv an ein Zielantigen binden können.
Die Voraussetzungen werden von einer zunehmenden Anzahl von anorganischen
Partikeln erfüllt. Metall-, Halbleiter- und Magnetitpartikeln besitzen eine hohe
Absorption und können mit Antikörpern oder Antikörperfragmenten beschichtet
werden, so dass eine selektive Anreicherung solcher Partikel an Zielstrukturen gut
vorstellbar ist.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Partikel mit Durchmessern im Mikrometerund
Nanometerbereich daraufhin zu untersuchen, inwieweit man mit ihrer Hilfe
Proteine laserinduziert inaktivieren kann, und welche Partikel- und Laserparameterbereiche
für eine Nutzung der Partikel zur Modifikation von zellulären oder
subzellulären Strukturen sinnvoll sind. Als erste Fragestellungen wurde formuliert:
• Ist eine thermische Inaktivierung von Proteinen innerhalb von Mikrosekunden
möglich ?
• Folgt die Inaktivierungskinetik der Arrheniuskinetik, die für Schäden bei
längerenZeiteninAbhängigkeit von der Temperatur beobachtet wurde ?