Biopolis - das ist eine Art Mekka für biomedizinische Forschung, das die Regierung von Singapur in atemberaubenden Tempo aus dem Boden gestampft hat. Vor zwei Jahren wurde der futuristische Komplex eröffnet. Heute arbeiten knapp 2000 Forscher in den Labors, darunter zahlreiche Koryphäen aus Europa und den USA. Das Institut für Bioingenieur- und Nanotechnologie befindet sich im Gebäude mit dem passenden Namen Nanos. Wer es besucht, sieht wie überall in Biopolis glänzende Flure und bestens ausgestattete Labors. 150 Forscher arbeiten hier derzeit, einer davon ist Dr. Edwin Chow. In einem durchsichtigen Plastikbehälter schwimmen die Ergebnisse seiner Arbeit.
"Wir haben eine neue Art von Kontaktlinse entwickelt, die gezielt Medikamente für die Behandlung von Augenkrankheiten freisetzt. Die gewünschten Wirkstoffmoleküle sind in die Nanostruktur des Polymers eingebettet, aus dem die Linsen gefertigt sind. Indem wir die Zusammensetzung des Materials verändern, können wir die Freisetzung des Wirkstoffes beeinflussen - so, dass er entweder innerhalb von ein paar Stunden freigesetzt wird, oder aber erst innerhalb von Tagen."
Heute werden vor allem Augentropfen verwendet, um Arzneimittel ins Auge zu bringen. Der Nachteil: Ein großer Teil der verabreichten Dosis fließt davon, bevor die gewünschte Wirkung eintreten kann. Mit den medizinischen Einweg-Kontaktlinsen ließe sich das vermeiden, sagt Edwin Chow:
"”Die Idee, Kontaktlinsen zu verwenden, um medizinische Wirkstoffe ins Auge zu bringen, ist nicht neu. Bislang werden dazu weiche Kontaktlinsen in eine Lösung mit dem Wirkstoff getaucht, damit sie sich damit voll saugen. Nun kann so eine normale Linse aber nicht sehr viel von dem Medikament aufsaugen. Und außerdem weiß man nie so genau, wie viel davon sie tatsächlich aufgenommen hat. Unsere Technologie vermeidet beide Nachteile. Wir geben eine genau definierte Wirkstoffmenge in die Lösung zur Herstellung der Linse. Und wenn die Linse fertig ist, enthält sie exakt diese Menge.""
Die Einweglinsen aus dem Nanolabor können je nach gewünschter Anwendung hart oder weich sein. Experimente mit einem Glaukom-Medikament und einem Antibiotikum haben gezeigt, dass sich sowohl wasser- als auch fettlösliche Wirkstoffe in das neue Linsenmaterial einbetten lassen. Und Tierversuche mit Kaninchen belegen seine Bioverträglichkeit. Chow:
"Wir starten mit einer klaren Flüssigkeit: Eine spezielle Emulsion aus wasser- und fetthaltigen Substanzen, in der wir sehr viel von dem gewünschten Wirkstoff lösen können."
Diese Emulsion wird nach dem Gießen mit UV-Licht ausgehärtet. Bei der Polymerisation entstehen darin winzige, wassergefüllte Kanäle, durch die der enthaltene Wirkstoff allmählich zum Auge gelangt. Durch Veränderung der Mixtur lässt die Größe dieser Nanokanäle gezielt beeinflussen - und damit die Rate, mit der das Medikament freigesetzt wird. Mögliche Anwendung der Nano-Linsen gibt es viele. Zum Beispiel selbst-befeuchtende Kontaktlinsen, die eine Benetzungslösung freisetzen und ihren Trägern so das Gefühl trockener Augen ersparen. Chow:
"Wir haben verschiedene Anfragen von Firmen, die unsere Technologie nutzen wollen. Zum Beispiel auch, um Kontaktlinsen als Sensoren zu verwenden, mit denen sich der Blutzuckergehalt in der Tränenflüssigkeit messen lässt. Unsere zukünftige Forschung wird sich verstärkt diesen diagnostischen Anwendungen widmen."
Durch den gezielten Einbau so genannter Quantenpunkte in das Linsenmaterial erreichen die Nanotechnologen, dass die Kontaktlinsen ihre Farbe ändern, sobald die Tränenflüssigkeit eine kritische Zusammensetzung erreicht. Die Überschreitung der Blutzuckerwerte könnte sich so einmal direkt an der Augenfarbe ablesen lassen.
"Wir haben eine neue Art von Kontaktlinse entwickelt, die gezielt Medikamente für die Behandlung von Augenkrankheiten freisetzt. Die gewünschten Wirkstoffmoleküle sind in die Nanostruktur des Polymers eingebettet, aus dem die Linsen gefertigt sind. Indem wir die Zusammensetzung des Materials verändern, können wir die Freisetzung des Wirkstoffes beeinflussen - so, dass er entweder innerhalb von ein paar Stunden freigesetzt wird, oder aber erst innerhalb von Tagen."
Heute werden vor allem Augentropfen verwendet, um Arzneimittel ins Auge zu bringen. Der Nachteil: Ein großer Teil der verabreichten Dosis fließt davon, bevor die gewünschte Wirkung eintreten kann. Mit den medizinischen Einweg-Kontaktlinsen ließe sich das vermeiden, sagt Edwin Chow:
"”Die Idee, Kontaktlinsen zu verwenden, um medizinische Wirkstoffe ins Auge zu bringen, ist nicht neu. Bislang werden dazu weiche Kontaktlinsen in eine Lösung mit dem Wirkstoff getaucht, damit sie sich damit voll saugen. Nun kann so eine normale Linse aber nicht sehr viel von dem Medikament aufsaugen. Und außerdem weiß man nie so genau, wie viel davon sie tatsächlich aufgenommen hat. Unsere Technologie vermeidet beide Nachteile. Wir geben eine genau definierte Wirkstoffmenge in die Lösung zur Herstellung der Linse. Und wenn die Linse fertig ist, enthält sie exakt diese Menge.""
Die Einweglinsen aus dem Nanolabor können je nach gewünschter Anwendung hart oder weich sein. Experimente mit einem Glaukom-Medikament und einem Antibiotikum haben gezeigt, dass sich sowohl wasser- als auch fettlösliche Wirkstoffe in das neue Linsenmaterial einbetten lassen. Und Tierversuche mit Kaninchen belegen seine Bioverträglichkeit. Chow:
"Wir starten mit einer klaren Flüssigkeit: Eine spezielle Emulsion aus wasser- und fetthaltigen Substanzen, in der wir sehr viel von dem gewünschten Wirkstoff lösen können."
Diese Emulsion wird nach dem Gießen mit UV-Licht ausgehärtet. Bei der Polymerisation entstehen darin winzige, wassergefüllte Kanäle, durch die der enthaltene Wirkstoff allmählich zum Auge gelangt. Durch Veränderung der Mixtur lässt die Größe dieser Nanokanäle gezielt beeinflussen - und damit die Rate, mit der das Medikament freigesetzt wird. Mögliche Anwendung der Nano-Linsen gibt es viele. Zum Beispiel selbst-befeuchtende Kontaktlinsen, die eine Benetzungslösung freisetzen und ihren Trägern so das Gefühl trockener Augen ersparen. Chow:
"Wir haben verschiedene Anfragen von Firmen, die unsere Technologie nutzen wollen. Zum Beispiel auch, um Kontaktlinsen als Sensoren zu verwenden, mit denen sich der Blutzuckergehalt in der Tränenflüssigkeit messen lässt. Unsere zukünftige Forschung wird sich verstärkt diesen diagnostischen Anwendungen widmen."
Durch den gezielten Einbau so genannter Quantenpunkte in das Linsenmaterial erreichen die Nanotechnologen, dass die Kontaktlinsen ihre Farbe ändern, sobald die Tränenflüssigkeit eine kritische Zusammensetzung erreicht. Die Überschreitung der Blutzuckerwerte könnte sich so einmal direkt an der Augenfarbe ablesen lassen.