Quantenpunkte können über verschiedene Wege in vitro in eine Zelle gelangen: unspezifische Aufnahme durch Endozytose, spezifische Aufnahme vermittelt über Biomoleküle an der Oberfläche der Quantenpunkte, direktes Einspritzen in einzelne Zellen sowie durch eine induzierte Beschädigung der Zellmembran. Welcher Aufnahmemechanismus tatsächlich auftritt, hängt stark von der jeweiligen Oberflächenmodifikation der Quantenpunkte ab [1-5].

 

Nicht-funktionalisierte Quantenpunkte sind nur mit einer einfachen Beschichtung ausgestattet, die keiner zusätzlichen biologischen Funktion dient. Weitere Details hierzu sind im Artikel „Exposition - Untersuchung außerhalb des Körpers – in vitro“ zu finden. Nicht-funktionalisierte Quantenpunkte werden normalerweise mittels Endozytose in die Zelle aufgenommen und sind dann im Zytoplasma zu finden. Einige spezielle Arten von Quantenpunkten konnten auch im Zellkern nachgewiesen werden. Die Beschichtungsart der nicht-funktionalisierten Quantenpunkte scheint ebenfalls einen Einfluss auf das Aufnahmeverhalten der Nanopartikel zu haben. Je biokompatibler (also ungiftiger) eine Beschichtung die QD beispielsweise machte, desto weniger wurden diese von Zellen aufgenommen [2,6-8].

 

Bei den sogenannten funktionalisierten Quantenpunkten wird die Oberfläche der Nanopartikel zusätzlich mit unterschiedlichen Biomolekülen wie Antiköper oder Peptiden verändert. Die verschiedenen Moleküle werden allgemein als funktionelle Gruppen bezeichnet. Welcher Aufnahmemechanismus für eine bestimmte Sorte Quantenpunkte greift und wo diese innerhalb der Zelle letztlich landen, hängt stark von der Wahl der funktionellen Gruppen ab.

In der Bildgebung macht man sich dieses Verhalten zu Nutze. Mit speziellen Antikörpern ausgestattet, lassen sich selektiv die Zellmembran sowie weitere intrazelluläre Organellen anfärben. Weiterhin können über die Kopplung spezieller Protein-Marker wie Immunglobulin G spezifisch Brustkrebszellen identifiziert und sichtbar gemacht werden [2,9].

 

Zusammengefasst lässt sich zum einen über die Beschichtung der Quantenpunkte das Aufnahmeverhalten der Nanopartikel in die Zelle gezielt steuern. Zum anderen können mit spezifischen Biomolekülen ausgestattete Quantenpunkte zum Markieren und Sichtbarmachen spezieller Zellarten oder intrazellulärer Strukturen genutzt werden.

 

 

Literatur arrow down

  1. Jaiswal, JK et al. (2003), Nat Biotechnol, 21(1): 47-51.
  2. Maysinger, D et al. (2007), Eur J Pharm Biopharm, 65(3): 270-281.
  3. Chan, WC et al. (1998), Science, 281(5385): 2016-2018.
  4. Chen, F et al. (2004), Nano Letters, 4(10): 1827-1832.
  5. Voura, EB et al. (2004), Nat Med, 10(9): 993-998.
  6. Lovric, J et al. (2005), J Mol Med (Berl), 83(5): 377-385.
  7. Bottrill, M et al. (2011), Chem Commun (Camb), 47(25): 7039-7050.
  8. Chang, E et al. (2006), Small, 2(12): 1412-1417.
  9. Wu, X et al. (2003), Nat Biotechnol, 21(1): 41-46.

 

 

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