Zellforschung Künstliche Zellen aus Polymeren?

Liposomen sind hinlänglich bekannte Strukturen. Was es jedoch mit Polymersomen auf sich hat, erläutert Dr. Jens Gaitzsch im LP-Interview.

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Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

LABORPRAXIS: Herr Dr. Gaitzsch, was sind Polymersome?

Dr. Jens Gaitzsch: Kurz gesagt sind Polymersome die polymeren Analoga zu den Liposomen. Liposome, also Vesikel mit einer Lipid-Doppelschicht, sind in der Natur beispielsweise als zelluläre Vesikel weit verbreitet und damit natürlich ein lohnendes Zielobjekt für die synthetische Biologie. Es ist nun Ziel der Forschung, solche Vesikel auf Polymerbasis nachzuahmen und so künstliche Nanoreaktoren oder Transportvehikel herzustellen.

LABORPRAXIS: Wie sind sie aufgebaut und welche Vorteile bieten sie gegenüber ihren natürlichen Vorbildern?

Gaitzsch: Vom Aufbau her ähneln sie den Liposomen natürlich stark. Sie sind nun aber von einer polymeren Doppelschicht umgeben anstatt einer aus Lipiden. Genau wie Lipide müssen die einzelnen Polymerketten einen getrennten hydrophilen und hydrophoben Bereich haben, also amphiphile Block-Copolymere sein. Damit diese nun gezielt ein Polymersom und keine Mizelle oder einen Wurm ausbilden, muss das Blocklängenverhältnis zwischen beiden Teilen gezielt eingestellt werden, was auch heißt, dass die Makromoleküle eng verteilt sein müssen. Hierin liegt die größte synthetische Herausforderung, das Verhältnis für das verwendete Polymersystem zu finden und einzustellen. Wenn die Doppelschicht-Membran dann einmal geformt wurde, bietet sie einige Vorteile gegenüber ihren natürlichen Vorbildern. Diese ergeben sich vor allem durch die deutlich längeren Moleküle – ein Makromolekül wiegt 10 bis 100 kDa aber ein Lipid nur ca. 0,6 bis 0,8 kDa. Damit sind die polymeren Membranen um einiges stabiler gegen chemische oder mechanische äußere Einflüsse und auch unter nicht physiologischen Bedingungen längere Zeit stabil. Ein weiterer Vorteil zeigt sich darin, dass man über die Vielzahl an möglichen polymeren Bausteinen die Eigenschaften der Polymersome, also Temperatur-, pH, oder Redoxstabilität sehr genau wählen und für spezifische Anwendungen einstellen kann.

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