Theranostische Partikelsysteme am Fraunhofer ISC

Das Fraunhofer-Translationszentrum für Regenerative Therapien TLZ-RT entwickelt multifunktionale (Nano-)Partikel für die Diagnostik und die Regenerative Medizin.

Mit einem breiten Portfolio an Materialien und Synthesemethoden besteht eine hohe Flexibilität in Bezug auf Design, Material, effektives Targeting und Art der Nachweismethoden. Die Partikelsysteme binden Biomarker, verkapseln Wirkstoffe und sind durch verschiedene In-vitro- und In-vivo-Bildgebungsverfahren wie Photolumineszenz-basierte Detektion, Magnetresonanztomographie (MRT), Magnetpartikel-Bildgebung (MPI) und photoakustische Bildgebung detektierbar.

Damit eröffnen die maßgeschneiderten Partikelsysteme neue Wege in der Weiterentwicklung individualisierter Diagnostik und Therapie!

Multifunktionale (Nano)partikel
© Fraunhofer ISC

Kundenspezifische Lösungen

Maßgeschneiderte Partikelsysteme für verschiedene Anwendungsbereiche

Lumineszierende Nanopartikelpulver für die In-vitro-Diagnostik
© Fraunhofer ISC
Lumineszierende Nanopartikelpulver für die In-vitro-Diagnostik

Partikelsysteme für die In-vitro-Diagnostik


In der In-vitro-Diagnostik sind (nano-)partikuläre Systeme besonders vielseitig anwendbar. Sie werden als Marker für biologische Moleküle oder bei neuartigen nanotechnologischer Messprinzipien wie z. B. Bio- oder Mikrofluidikchips eingesetzt. Am Fraunhofer TLZ-RT steht ein breites Portfolio an unterschiedlichen (Nano-)Partikeln zur Verfügung, wobei sich die In-vitro-Diagnostik auf optisch basierte Verfahren fokussiert.

 

 

Partikelsysteme

  • Farbstoff-dotierte Silica-Nanopartikel
  • Superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel
  • Lanthanoid-dotierte Calciumfluorid- und Calciumphosphat-Nanopartikel
  • Farbstoff-beladene Liposome

Service

Projekte

NanoFRET (Malariadiagnostik)

Nanopartikelbasierte Technologieplattform zur In-vitro-Schnelldiagnostik in Vollblut mittels einer zeitaufgelösten Fluoreszenz-Resonanzenergietransfer (TR-FRET) Methode

> Weitere Projektinformationen

Magnetresonanztomographie (MRT)
© unsplash
Magnetresonanztomographie (MRT)

Partikelsysteme für die medizinische Bildgebung


Die Medizinische Bildgebung hat sich in den letzten Jahren zu einem Spezialgebiet der Medizin entwickelt. Zur verbesserten Darstellung von Strukturen und Funktionen des Körpers werden routinemäßig Kontrastmittel verwendet. Neben dem klassischen Röntgenverfahren werden im Weichgewebebereich oft kontrastreichere Methoden wie z. B. Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT), Positronen-Emissionstomographie (PET) sowie Ultraschalltechnik eingesetzt. Durch die Kombination von mehreren Nachweismethoden können größere Behandlungserfolge erzielt und die Belastung des Patienten gesenkt werden.

Das Fraunhofer ISC  beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit der Entwicklung von multifunktionalen (Nano-)Partikeln, die verschiedene Detektionsarten zulassen (Photolumineszenz, Photoakustik, MRT) und dadurch eine nicht-invasive Bildgebung ermöglichen.

Partikelsysteme

  • Superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel
  • Lanthanoid-dotierte Calciumfluorid und ­Calciumphosphat Nanopartikel
  • Farbstoff-dotierte mesoporöse Silica Nanopartikel
  • Kontrastmittel-beladene Liposome

Service

  • Auftragssynthese
  • Oberflächenmodifizierung und Biofunktionalisierung
  • Partikelanalytik
  • Biokompatibilitäts- und Funktionsprüfungen an menschlichen 3D-in-vitro-Modellen
  • Automatisierung von Prozessen zur Partikelherstellung
  • Anpassung modular aufgebauter Systeme an Ihre Anwendungstechniken

Projekte

Multifunctional Nanoparticles for Medical Imaging

Multifunktionale Partikelsysteme auf Basis von anorganischen Materialen erlauben größtmögliche Flexibilität hinsichtlich der Größe, des Materials, eines effektiven Targetings und nicht zuletzt der Art des bildgebenden Verfahrens.
Sie können Biomarker binden und diese im In-vivo-Einsatz Magnetresonanztomographie (MRT) und Magnetpartikel-Bildgebung (MPI) zugänglich machen.

Theranostik Therapie
© Fraunhofer ISC
TEM-Aufnahme von Liposomen

Partikelsysteme für die Therapie

Nanopartikel werden aufgrund ihrer Größe und einstellbaren Eigenschaften immer häufiger in der Therapie eingesetzt. Sie können einerseits als Träger für medizinische Wirkstoffe dienen, andererseits aber auch selbst ein Therapeutikum darstellen.

Als Wirkstoffträger (drug carrier) können sie sensitive Medikamente verkapseln. Die Partikelmatrix schützt die Wirkstoffe vor den Umgebungseinflüssen und ermöglicht eine kontrollierte Freisetzung des Medikaments (controlled release). Aufgrund maßgeschneiderter Struktur- und Oberflächeneigenschaften können die Partikel an den gewünschten Wirkungsort dirigiert werden (drug targeting), was eine optimale Dosierung ermöglicht und Nebenwirkungen reduziert.

 

 

Partikelsysteme

  • Mesoporöse Silica Nanopartikel
  • Liposomale Formulierungen
  • Bioresorbierbare hybride (Nano-)Partikel
  • Photokatalytische Nanopartikel

Service

  • Auftragssynthese
  • Beladung mit unterschiedlichen Wirkstoffen
  • Oberflächenmodifizierung und Biofunktionalisierung
  • Partikelanalytik
  • Prüfung der Biokompatibilität und Freisetzungskinetik an humanen 3D-in-vitro-Modellen
  • Quantifizierung von Wirkstofffreisetzungsprofilen mittels HPLC-MS

Projekte

Forschung vs. Corona

Das Fraunhofer TLZ arbeitet gemeinsam mit anderen Fraunhofer-Gruppen daran, wirksame Therapiealternativen für SARS-CoV-2 zu finden.

 

DRECOR
Entwicklung neuartiger Therapiekonzepte für die Behandlung und Vorbeugung von SARS-CoV-2 Infektionen mit Fokus auf neuartigen Formulierungskonzepten für die Verabreichung der Wirkstoffe über die Atemwege.

Neben der Entwicklung von applikationsbezogenen Partikelsystemen können wir unseren Kunden auch Auftragssynthesen von anorganischen und hybriden Partikelsystemen anbieten. Auch ein Upscaling von Partikelchargen inklusive vollständiger Syntheseüberwachung und Protokollierung ist möglich.

Auftragssynthese von maßgeschneiderten ­Partikelsystemen

 

  • Detaillierte Literaturrecherchen
  • Machbarkeitsstudien
  • Prototypenfertigung
  • Oberlächenfunktionalisierung und Biofunktionalisierung
  • Integration von unterschiedlichen Wirkstoffen und Kontrastmitteln
  • Upscaling
 

Partikelanalytik

Wir bieten umfangreiche Charakterisierung von anorganischen und organischen nanopartikulären Systemen: 

  • Größe und Polydispersität
  • Zusammensetzung
  • Optische und magnetische Eigenschaften
  • weitere Informationen gern auf Anfrage

Biokompatibilitäts- und Funktionsprüfungen

 

 

Automatisierung

Mit unserer Expertise werden Prozessschritte präzise, effizient und qualitätskontrolliert. Dies ermöglicht eine reproduzierbare Partikelherstellung mit eng definierten Spezifikationen und kurzen Entwicklungszyklen:

  • Upscaling und Automatisierung der Syntheseprozesse und Testung
  • Anpassung der Laborinfrastruktur an kundenspezifische Prozesse
  • Prozessdesign und -dokumentation nach GLP/GMP-Standards

Kontakt

Sofia Dembski

Contact Press / Media

Dr. Sofia Dembski

Stellv. Leitung TLZ-RT / Leitung Biomaterialien

Fraunhofer-Translationszentrum für Regenerative Therapien TLZ-RT
Neunerplatz 2
97082 Würzburg

Telefon +49 931 4100-516

Jörn Probst

Contact Press / Media

Dr. Jörn Probst

Leitung Biomaterialien und Strategische Entwicklung

Fraunhofer-Translationszentrum für Regenerative Therapien TLZ-RT
Neunerplatz 2
97082 Würzburg

Telefon +49 931 4100-300