Eine neue Studie, veröffentlicht in ACS Nano Medicine, untersucht, wie das weit verbreitete Chemotherapeutikum Cisplatin in winzigen, selbstorganisierenden metall-organischen Strukturen - palladiumbasierten Metallkäfigen - eingeschlossen werden kann. Diese Forschung könnte zur Weiterentwicklung von Wirkstofftransportsystemen der nächsten Generation beitragen. Das Forschungsteam wird von Prof. Angela Casini von der TUM School of Natural Sciences und Prof. Alessio Gagliardi von der TUM School of Computation, Information and Technology geleitet.

Cisplatin ist gegen mehrere Krebsarten wirksam, jedoch berüchtigt für seine schweren Nebenwirkungen, da es im gesamten Körper zirkuliert und dabei gesunde Zellen ebenso schädigt wie Tumorzellen. Um dieses Problem zu lösen, erforschen Wissenschaftler nanoskalige „Wirte“, die Arzneimittel einkapseln und kontrollierter freisetzen können.

In dieser Arbeit untersuchten die Forschenden detailliert, wie Cisplatin mit einer spezifischen käfigartigen Struktur interagiert, die aus Palladiumionen und organischen Liganden besteht. Mithilfe einer Kombination aus lösungsbasierten Experimenten und computergestützten Modellen verfolgten sie den Einschlussprozess in Echtzeit.

Das Team stellte fest, dass Cisplatin in Lösung dynamisch in den metall-organischen Käfig hinein- und wieder hinausgelangen kann. Die Einkapselung wird durch klar definierte molekulare Wechselwirkungen und strukturelle Komplementarität zwischen dem Wirkstoff und dem Käfiginneren gesteuert. Da der Prozess unter biologisch relevanten Bedingungen sowohl effizient als auch reversibel ist, liefert die Studie wichtige Einblicke in die molekularen Kräfte, die bestimmen, wie das Medikament in den Käfig aufgenommen und wieder freigesetzt wird. Diese Erkenntnisse bieten wertvolle Designprinzipien für die Entwicklung intelligenterer Nanocarrier, die eines Tages die Präzision der Chemotherapie verbessern und schädliche Nebenwirkungen reduzieren könnten.

Publikation

Julia A. Stebani, Íñigo Iribarren Aguirre, Darren Wragg, Alessio Gagliardi, Angela Casini. A Dynamic Evaluation of Cisplatin Encapsulation into [Pd₂L₄]⁴⁺ Metallacages in Solution. ACS Nano Medicine. doi: 10.1021/acsnanomed.6c00024

Weitere Informationen und Links

• Prof. Angela Casini, Medizinische und Bioanorganische Chemie
• Prof. Alessio Gagliardi, Simulation of Nanosystems for Energy Conversion
• Die Autoren danken dem TUM Innovation Network „Artificial Intelligence Powered Multifunctional Material Design“ (ARTEMIS), gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBFTR) und den Freistaat Bayern im Rahmen der Exzellenzstrategie von Bund und Ländern.
• Dem TUM Munich Data Science Institute (MDSI) Kickstarter Fund wird für die freundliche Unterstützung in Form eines Postdoktorandenstipendiums an I.I.A. (MiAMI-Projekt) herzlich gedankt

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