Prof. Dr. Barbara Rothen-Rutishauser, Adolphe Merkle Institut, Universität Freiburg

November 2015

Prof. Barbara Rothen-Rutishauser ist Expertin auf dem Gebiet der unsichtbaren Dinge. Diese sogenannten Nanopartikel sind maximal 100 nm (1 Millionstel mm) klein, dennoch sind sie allgegenwärtig. Sie sind in Autoabgasen enthalten, können synthetisch hergestellt werden, entstehen bei der Metallverarbeitung oder kommen natürlich vor. Prof. Barbara Rothen-Rutishauser untersucht die Interaktion diverser Nanopartikel mit menschlichen Zellen und wie man diese Erkenntnisse für die Entwicklung von neuen inhalativen Medikamenten anwenden kann.

Modifizierte Nanopartikel, sogenannte Nanocarrier, sollen in Zukunft Wirkstoffe zielgerichtet an ihren Bestimmungsort leiten und somit nicht nur die Wirkung eines Medikaments erhöhen, sondern gleichzeitig auch Nebenwirkungen reduzieren. Als vielversprechendste Nanocarrier gelten derzeit modifizierte Gold- oder Eisenoxidpartikel, unter anderem aufgrund ihrer Biokompatibilität. Prof. Barbara Rothen-Rutishauser und ihr Team untersuchten, ob oberflächenmodifizierte Goldpartikel Zellen des Immunsystems in der Lunge positiv beeinflussen. Dabei wurde die Überlebensfähigkeit der Zellen, deren Immunreaktion, der Phänotyp der Zellen sowie die Aufnahme und Verarbeitung von Antigenen durch die Zellen untersucht. In der Tat stellten die Forscher fest, dass modifizierte Goldpartikel einen Einfluss auf das Immunsystem haben und eine bestimmte Antwort auslösen können. Diesen Effekt möchte man zum Beispiel bei der Asthmatherapie einsetzen, um die Lunge vor einer unkontrollierten Immunreaktion zu schützen.

Eine weitere Art von Nanopartikeln stellen Kohlenstoffnanoröhren dar. Diese sind eines der vielversprechendsten Materialien für die Entwicklung neuster biomedizinischer Technologien und des Ingenieurwesens. Bisher war unklar, ob eine ungewollte und mehrfache Exposition der Aerosole bei der Herstellung am Arbeitsplatz einen negativen Effekt auf die Zellen der menschlichen Lunge haben könnte. Im Frühjahr publizierten Prof. Barbara Rothen-Rutishauser und ihre Gruppe ihre Untersuchungen über die Konsequenzen von Kohlenstoffnanoröhren in Lungenzellen. Für ihre Studie verwendeten sie ein 3-D-in-vitro-Lungen-Modell, welches aus mehreren Zelltypen besteht, sowie einen Verneblungsprozess der Kohlenstoffnanoröhren, um die Inhalation möglichst originalgetreu zu reflektieren. Mit ihrem 3-D-Zell-Modell konnten sie zeigen, dass die mehrfache Exposition der Kohlenstoffnanoröhren-Aerosole im Vergleich zu Kontrollzellen weder nach einem noch nach drei Tagen eine signifikante Schädigung der Lungenzellen verursacht. Auch einfache Expositionen mit höheren Konzentrationen, welche das Einatmen von den Materialien am Arbeitsplatz während mehrerer Wochen simulierten, zeigten keinen negativen Effekt auf die Zellen.

Bisher wurden solche Inhalations-Studien vorwiegend an Ratten durchgeführt. «Unser 3-D-Zell-Modell ist besser geeignet als 2-D-Zellkulturen, um das Risiko von inhalierten Nanopartikeln in der menschlichen Lunge zu simulieren», erklärt Barbara Rothen-Rutishauser. Sie fügt an: «Durch dieses Modell lässt sich zudem in Zukunft die Zahl der Versuchstiere massiv reduzieren.» Für die weitere Erforschung und Weiterentwicklung ihres 3-D-Zell-Modells wurden Prof. Barbara Rothen-Rutishauser und Prof. Vicki Stone von der Heriot-Watt Universität in Edinburgh im August 200’000 USD Fördergelder des PETA International Science Consortium Ltd. zugesprochen.

Prof. Barbara Rothen-Rutishauser wurde 1968 in Bern geboren und promovierte im Bereich Zellbiologie an der ETH Zürich, wo ihr 1996 der Doktortitel zugesprochen wurde. Von 1996 bis 2000 absolvierte sie ihr Postdoktorat am Institut für Pharmazeutische Wissenschaften an der ETH Zürich. Im Anschluss wechselte sie an die Universität Bern, wo sie im Labor von Prof. em. Dr. Peter Gehr die Interaktion zwischen Zellen und Nanopartikeln speziell in der Lunge erforschte. Im Juli 2011 übernahm sie zusammen mit Prof. Alke Fink die Leitung des BioNanomaterial-Lehrstuhls am Adolphe Merkle Institute der Universität Freiburg.

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Rothen-Rutishauser Barbara
Professor, BioNanomaterials
 
Adolphe Merkle Institute
Chemin des Verdiers 4
CH-1700 Fribourg
Switzerland
 
Phone:+41 26 300 9502
barbara.rothen@unifr.ch

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