Nanozyme wirken in Krebszellen

Forschende des KIT entwickeln metallfreie Nanostrukturen, die in Wasser stabil bleiben und Wirkstoffvorstufen in Krebszellen aktivieren
Schematische Darstellung von Silsesquioxanen als Nanozyme für Katalyse, Bildgebung und Therapie. Pierre Picchetti, KIT
Nanozyme ahmen Eigenschaften von natürlichen Enzymen nach. Sie könnten die Katalyse nachhaltiger gestalten und Wirkstoffvorstufen in Zellen aktivieren.

Synthetische Nanopartikel, sogenannte Nanozyme, ahmen Eigenschaften von Enzymen nach. Sie könnten langfristig helfen, Medikamente gezielter wirken zu lassen und chemische Prozesse nachhaltiger zu gestalten. Als Vorbild dienen natürliche Enzyme, die chemische Reaktionen im Körper sehr genau steuern, außerhalb ihrer biologischen Umgebung aber oft zu instabil sind. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun zusammen mit internationalen Partnern metallfreie Nanozyme entwickelt, die in Wasser stabil bleiben und enzymähnliche Reaktionen ermöglichen.

Wirkstoffvorstufe in Krebszellen aktiviert

„Solche Materialien sind äußerst interessant, da sie für ein breites Spektrum von Anwendungen infrage kommen - von der industriellen Katalyse bis hin zu biomedizinischen Anwendungen“, erklärt Dr. Pierre Picchetti vom Institut für Nanotechnologie (INT) des KIT. „Dass die Katalyse in Wasser funktioniert, ist dabei ein wichtiger Schritt hin zu mehr Nachhaltigkeit.“

Grundlage der Nanostrukturen sind sogenannte Silsesquioxane: Die winzigen Strukturen aus Silizium, Sauerstoff und organischen Bausteinen tragen Aminogruppen an ihrer Oberfläche, die chemische Reaktionen auslösen. „Wir können die Nanozyme gezielt beeinflussen“, erklärt Erstautorin Rabia Zahid vom INT. „Chemische Signale bestimmen, ob sich die Teilchen zusammenlagern oder voneinander lösen. Dadurch verändert sich ihre katalytische Wirkung.“

Wie sich die künstlichen Enzyme in biologischen Systemen verhalten, hat das Team an Krebszellmodellen für aggressive Hirntumoren und schwarzen Hautkrebs untersucht. Die Nanozyme gelangen in die Zellen und aktivieren dort eine zunächst inaktive Vorstufe des Krebsmedikaments Doxorubicin. Erst nach dieser Aktivierung schädigt die Substanz die Krebszellen. Damit zeigen die Versuche ein mögliches Prinzip, um Wirkstoffe kontrolliert in Zellen zu aktivieren.

ihe, 01.06.2026