Ultradünne Nanomaterialien bringen die Hülle der Coronaviren zum Zerreißen, bevor sie überhaupt in menschliche Zellen eindringen können. Illustration: Ievgen S. Donskyi/FU Berlin

Es gibt verschiedene Wege, das Coronavirus zu bekämpfen. Man kann versuchen, mit bestimmten Substanzen seine Vermehrung zu hemmen, indem man etwa die Eintrittspforten in die menschlichen Zellen blockiert. Man kann über Impfungen das Immunsystem anregen, Antikörper gegen das Virus zu bilden. Wissenschaftler der Freien Universität (FU) Berlin haben einen weiteren Weg gefunden. Sie entwickelten winzigste Materialien, die die Membranhülle des Virus zerstören. Das eröffne neue antivirale Möglichkeiten gegen Sars-CoV-2, schreibt die FU in einer Mitteilung. Die Studie dazu ist in der Fachzeitschrift Small erschienen.

Angriffsziel der Nanoplattformen ist die Hülle der Viren

Die Forscher erinnern daran, dass alle bisherigen medizinischen Strategien zu einem gewissen Grad unsicher sind. So besteht zum Beispiel die Gefahr, dass sich bei Mutationen die Spikeproteine des Virus verändern und Impfungen dadurch weniger wirksam werden. Nach Meinung der Forscher ist es deshalb ein wesentliches Ziel, „Materialien für eine Breitbandhemmung von Coronaviren zu entwickeln“.

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Bei den Materialien handelt es sich um „kohlenstoffbasierte Nanoplattformen“, ultradünne Strukturen. „Die Größe der Kohlenstoffpartikel ist kleiner als 1 Millionstel Meter, ähnlich groß wie die Viruspartikel“, sagt Rainer Haag, Professor für Organische und Makromolekulare Chemie an der FU Berlin und einer der Autoren der Studie, gegenüber der Berliner Zeitung. „Die Kohlenstoff-Strukturen sind mit Bindungspartnern für das Virus beschichtet.“ Ihr Angriffsziel sind nicht die Spikeproteine, sondern die Lipidhülle der Viren selbst.

Die Forschergruppe kombinierte die Nanoplattformen mit Polysulfat- und Alkylamingruppen. Die Kombination beider Gruppen ermögliche eine effiziente Strategie, „die Interaktionen zwischen Material und Virus zu kontrollieren und das Virus sogar zu zerstören“, sagt FU-Professor Haag. Erstautor der Studie ist der Postdoktorand Ievgen Donskyi. Forscher aus Chemie, Virologie und Biophysik der FU arbeiteten mit Experten der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung zusammen.

Zellen effektiv vor einer Infektion geschützt

In der Studie zeigen die Forscher, dass es an der Grenzfläche zwischen den Nanoplattformen und den Coronaviren zu elektrostatischen und hydrophoben Wechselwirkungen kommt. Zuerst werden über die elektrostatischen Wechselwirkungen die Spikeproteine der Viren an das Nanomaterial gebunden. Anschließend führen die hydrophoben Wechselwirkungen zur Ruptur, also zum Zerreißen der Membranhülle. Das könne „zu einer vollständigen und irreversiblen Inaktivierung des Virus führen, der sogenannten Viruzidalität“, sagt Rainer Haag. Durch die Interaktionsstrategien würden menschliche Zellen effektiv vor einer Coronavirus-Infektion geschützt.

„Wir gehen davon aus, dass das Nanosystem auch auch gegen neuartige Virusmutationen wirksam ist“, sagt Rainer Haag. Ein Patent auf die Technologie sei bereits angemeldet worden. Die Materialien ließen sich in größerem Maßstab herstellen. Zu möglichen konkreten medizinischen oder anderweitigen Anwendungen macht die Studie keine Angaben. „Die Anwendung solcher Kohlenstoffmaterialien im Körperinneren ist noch nicht genau untersucht“, sagt Haag, „jedoch könnten solche Materialien zur Beschichtung von Oberflächen oder Textilien verwendet werden, um die Ausbreitung des Virus zu verhindern.“