Kaffeesatz aus der WG-Küche und Erdnussschalen vom Vorabend landen normalerweise im Müll. In einem europäischen Forschungsprojekt werden sie zum Ausgangsmaterial für winzige Teilchen, die einen Tumor gleichzeitig sichtbar machen und bekämpfen sollen — und damit die gewohnte Reihenfolge aus erst Diagnose, dann Therapie auflösen. Was dabei entsteht, ist kleiner als zwanzig Nanometer und stammt aus einer Tonne, die sonst niemanden interessiert — und am Ende kannst du prüfen, ob du selbst so denkst wie jemand, der Dingen ein zweites Leben gibt.
Wer heute eine Krebsdiagnose bekommt, durchläuft in der Regel zwei voneinander getrennte technische Welten. Die eine sucht die Veränderung im Körper: Bildgebung, Kontrastmittel, Geräte, die Gewebe unterscheidbar machen. Die andere behandelt sie: Medikamente, Bestrahlung, Eingriffe. Jede dieser Welten bringt eigene Substanzen mit, eigene Termine und eigene Nebenwirkungen.
Genau an dieser Trennung setzt das Projekt UNAT an, das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanziert und von der Université Lyon 1 Claude Bernard in Frankreich koordiniert wird. Die Idee dahinter steht schon im ersten Satz der Projektbeschreibung: „Die Entwicklung sicherer Instrumente, die diese Funktionen in sich vereinen, könnte dazu beitragen, die Krebsbehandlung präziser zu gestalten und gleichzeitig die Belastung für die Betroffenen zu verringern.“
Der überraschendste Teil der Geschichte steht ganz am Anfang der Produktionskette. Die Nanohybride bestehen aus einem Kohlenstoffkern, der mit metallischen Komponenten verbunden wird — und dieser Kern muss nicht aus teuren Spezialchemikalien stammen. „Kohlenstoffkerne können aus Biomasse und Bioabfall hergestellt werden, darunter Kaffeeabfälle und Erdnussschalen, die alternative Quellen zur Herstellung von Nanomaterialien darstellen.“
Als Ausgangsmaterial nennt das Projekt also:
Das ist weniger romantisch, als es klingt, und deshalb interessant: Wer Material aus Reststoffen gewinnt, arbeitet mit Ausgangsstoffen, die überall anfallen und niemandem fehlen.
Die fertigen Teilchen bleiben unter zwanzig Nanometern. Diese Zahl ist keine Angeberei mit Kleinheit, sondern die eigentliche Bedingung dafür, dass das Konzept funktioniert. Erst in dieser Größenordnung bewegt sich ein Teilchen im Körper so, dass es Gewebe erreicht, dort ein Signal abgibt und anschließend wieder verschwinden kann, statt sich dauerhaft irgendwo abzulagern.
Die Nanohybride erzeugen nicht nur ein einziges Bildsignal, sondern mehrere. In Zellen liefern sie multispektrale Fluoreszenz, also Licht in verschiedenen Wellenlängen, mit dem sich Strukturen sichtbar machen lassen. Im Gewebe wirken sie zugleich als kontraststarkes Signal in der Magnetresonanztomographie.
Dazu kommt der zweite Teil der Doppelrolle: Mehrere der untersuchten Kohlenstoffpunkte zeigten im lebenden Organismus eine eigene Wirkung gegen Tumoren, ohne dass ein zusätzlicher Wirkstoff angehängt werden musste. Diagnostik und Therapie sitzen damit im selben Objekt.
Ein Material, das in den Körper geht, muss auch wieder hinaus. Die geringe hydrodynamische Größe und die negative Oberflächenladung der Teilchen sorgen dafür, dass sie über die Nieren und über den hepatobiliären Weg, also über Leber und Galle, ausgeschieden werden. Damit sinkt das Risiko, dass sich etwas langfristig im Gewebe ansammelt — ein Punkt, an dem frühere Nanomaterialien regelmäßig gescheitert sind.
Im Mausmodell wurde die Wirkung gemessen. Eine stickstoffreiche Formulierung hemmte das Tumorwachstum um bis zu 93 % und verringerte zugleich Lungenmetastasen. Nanohybride mit Gadolinium wirkten als Strahlensensibilisatoren und kamen auf eine Hemmung von 97 %.
Projektleiter Vladimir Lysenko fasst zusammen: „Die innerhalb des Projekts UNAT entwickelten Nanohybride auf Kohlenstoffbasis stellen ein äußerst vielversprechendes medizinisches Instrument der nächsten Generation dar, da sie fortgeschrittene Diagnostik und gezielte Therapie nahtlos in einer einzigen, ultrakleinen Plattform vereinen.“ Bis zu klinischen Studien ist es allerdings weit: Es fehlen unter anderem die Aufklärung der Wirkmechanismen, Tests an einem breiteren Tumorspektrum, die Skalierung der Synthese unter guter Herstellungspraxis sowie förmliche toxikologische und pharmakokinetische Studien.
An diesem Projekt lässt sich gut sehen, wie wenig die Fächergrenzen im Labor bedeuten. Materialchemie liefert den Kern aus Reststoffen, Biologie erklärt, was das Teilchen in der Zelle anrichtet, und die bildgebende Diagnostik entscheidet, ob man überhaupt etwas davon sieht. Wer sich für eines dieser Felder einschreibt, landet früher oder später in den beiden anderen.
Dazu kommt die Richtung, in die das Ganze zielt. Lysenko beschreibt sie so: „Anstatt sich ausschließlich auf Reaktionen auf Populationsebene zu stützen, könnte ein solcher Ansatz dazu beitragen, diejenigen Patientinnen und Patienten zu ermitteln, die am ehesten von einer bestimmten Behandlung profitieren.“ Gemeint ist Medizin, die auf einen einzelnen Menschen zugeschnitten ist und nicht auf den Durchschnitt einer Gruppe.
UNAT läuft vom 1. April 2021 bis zum 31. März 2026, trägt die Fördernummer 101008159 und wird mit 832 600 EUR aus EU-Mitteln unterstützt. Am Ende steht kein fertiges Medikament, sondern eine Materialklasse, die zwei getrennte Schritte der Krebsbehandlung in einem Objekt zusammenführt — und deren Rohstoff aus dem Kaffeefilter kommt.
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