BOKU Magazin 4/2023

Schematische Darstellung
eines lipidbasierten
„Nanocarriers“.
„Nanocarrier“ – Winzige Packesel auf dem Prüfstand
Umweltverhalten innovativer Träger- und Verkapselungssysteme
Viele Arzneimittel und Wirkstoffe
wie zum Beispiel Vitamine, sekundäre
Pflanzenstoffe, Aromen oder
Farbstoffe, die in der Medizin, Kosmetik
oder Lebensmitteln vorteilhaft eingesetzt
werden können, sind leider schlecht
wasserlöslich und empfindlich. Abhilfe
schafft hier die Verpackung in geeignete
chemische Trägersubstanzen, die als
„Nanocarrier“ bezeichnet werden. In der
Medizin setzt man große Hoffnungen in
die Winzlinge, vor allem in der Krebstherapie,
denn „Nanocarrier“ können
so gestaltet werden, dass ein gezielter
Transport von Arzneimitteln zum Wirkort
möglich wird und somit die Effektivität
von Arzneimitteln erhöht bzw. Nebenwirkungen
vermindert werden können.
In der Landwirtschaft werden mit „Nanocarriern“
ähnliche Ziele verfolgt, nämlich
ein zielgerichteter Transport von Pestiziden
oder Düngemitteln zu den Blättern
oder Wurzeln der Pflanzen und eine
Verbesserung der Wirksamkeit. Manche
Trägersubstanzen wie etwa Lipide,
die durch Selbstorganisation im Wasser
kugelförmige Strukturen bilden und in
deren Inneren Wirkstoffe eingeschlossen
werden können, sind schon lange
bekannt und in Anwendung. Andere, wie
zum Beispiel natürliche sowie biobasierte
synthetische Polymere, gewinnen zunehmend
an Bedeutung. Anorganische
„Nanocarrier“ etwa aus Metallen oder
Kohlenstoffmaterialien und zum Teil
hochkomplexe Hybridmaterialien sind
in Forschung und Entwicklung. Inspiriert
vor allem von der medizinischen Forschung
werden „Nanocarrier“ in immer
mehr Anwendungsbereichen eingesetzt
und in Zukunft kann eine Ausweitung der
Einsatzgebiete erwartet werden.
Zum Umweltverhalten von „Nanocarriern“
ist noch wenig bekannt. Vor allem
bei umweltoffenen Anwendungen wie
etwa in der Landwirtschaft ist dies jedoch
von großer Bedeutung. Viele Fragen gilt
es hier noch zu klären, etwa zur Abbaubarkeit
bzw. Persistenz und zur Mobilität
der eingesetzten Trägermaterialien in
den Umweltmedien. „Nanocarrier“ sind
aber auch als System von Trägersubstanz
und Wirkstoff zu verstehen und die Frage,
inwieweit sich das Umweltverhalten
der eingesetzten Substanzen durch das
Zusammenspiel als System verändert, ist
noch weitgehend ungeklärt.
Einen Beitrag zur Klärung offener Forschungsfragen
soll ein Projekt in Kooperation
mit dem Institut für Sicherheits- und
Risikowissenschaften und dem Institut für
Synthetische Bioarchitekturen im Auftrag
des Umweltbundesamtes Deutschland
leisten. Das dreijährige Projekt betrachtet
„Nanocarrier“ als Fallbeispiel für sogenannte
„Advanced Materials“, welche
besondere Herausforderungen für die
Regulierung und Risikoabschätzung mit
sich bringen. Im Zuge dessen werden
eine systematische Übersicht der unterschiedlichen
„Nanocarrier“ erstellt
sowie Prüfstrategien entwickelt, die
eine Untersuchung ihres Umweltverhaltens
und der möglichen Freisetzung
des transportierten Wirkstoffes unter
umweltrelevanten Laborbedingungen
ermöglichen. Dieses Leuchtturmprojekt
ist ein wichtiger Grundstein für die Risikobewertung
neuartiger Chemikalien im
Sinne des SSbD-Prinzips (Schritte 1-3).
INFORMATION
KONTAKT
Florian Part
florian.part@boku.ac.at
https://boku.ac.at/wau/
abf/forschung/forschungsschwerpunkt/safe-and-sustainable-by-design-von-advanced-materials
Sabine Gressler
sabine.gressler@boku.ac.at
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