Fakultät für Chemie und Pharmazie

Nanomicellen - Unvorstellbar klein, vielseitig verwendbar

Mit Azulen beladene Nanomicellen färben Wasser tiefblau. Bild: Heinz Langhals, LMU

LMU-Chemiker haben auf simple Weise organische Nanokügelchen mit lichtabsorbierenden Molekülen beladen. Damit lassen sich möglicherweise neuartige Sonnenschutzmittel entwickeln.

 

Sonnenschutzmittel mildern die gesundheitsschädliche Wirkung von UV-Strahlung ab. Als UV-Filter werden dabei entweder organische Materialien oder anorganische Nanopartikel eingesetzt. Die zurzeit verwendeten organischen Materialien sind mehr oder weniger lipophil, das heißt sie lösen sich gut in Fett, aber nicht in Wasser. Daher werden sie üblicherweise in fetthaltigen Trägerstoffen eingesetzt. „Wir haben nun erstmals eine Möglichkeit gefunden, lipophile organische Lichtschutzfilter mithilfe organischer Nanopartikel in Wasser zu verteilen“, sagt Professor Heinz Langhals vom Department Chemie der LMU. „Damit könnten diese Stoffe als Basis für die Entwicklung neuartiger wässriger Pflege- und Sonnenschutzmittel dienen.“

Die Idee, organische Nanoteilchen mit lipophilen Molekülen zu beladen, stammt aus Arbeiten der Wissenschaftler, mit denen sie unproblematische Demonstrationsversuche für die Chemie-Ausbildung entwickelten: „Wir wollten auf möglichst einfache Weise den Zusammenhang zwischen optischen und strukturellen Eigenschaften organischer Moleküle demonstrieren“, erzählt Langhals. Die Nanoteilchen werden nur durch Rühren hergestellt: Destilliertes Wasser wird mit dem aus Kokosöl abgeleiteten Tensid CAPB (Cocamidopropylbetain), das unter anderem in Haarwaschmitteln zum Einsatz kommt, gemischt und manuell gerührt. Dabei entstehen sogenannte Nanomicellen. „Diese Teilchen kann man sich als winzige Seifenkügelchen mit Durchmessern von erheblich weniger als einem Tausendstel Millimeter vorstellen“, sagt Langhals.

Micellen machen Inhaltsstoff wassergängig

Die Nanomicellen beluden die Wissenschaftler dann mit Azulen, einem blauen auf Kamille basierenden Pflegestoff – auch dafür genügt einfaches Rühren. Azulen ist normalerweise in Wasser unlöslich, aber mithilfe der Micellen verteilt sich die lipophile Substanz und färbt das Wasser tiefblau. „Das stellt einen beeindruckenden Effekt für einen Demonstrationsversuch dar – und kann zudem für die Entwicklung neuartiger Kosmetika eingesetzt werden“, sagt Langhals: Azulen wirkt entzündungshemmend und wird bereits jetzt in fetthaltigen Pflegemitteln für die Nachsorge von Sonnenbrand verwendet. „Mit den neuen Azulen-Nanomicellen sind nun auch Pflegemittel auf wässriger Basis möglich“, sagt Langhals.

Anstelle von Azulen können die Nanomicellen auch mit Naphthalinderivaten beladen werden: Naphthalin besteht aus den gleichen Bausteinen wie Azulen, allerdings sind diese anders verknüpft. Das Molekül ist farblos und absorbiert UV-Strahlung, wirkt also wie ein Lichtfilter. Die Beladung mit Naphthalinderivaten oder anderen UV-absorbierenden Molekülen könnte deshalb für die Entwicklung neuer Sonnenschutzmittel eingesetzt werden. „Im Unterschied zu anorganischen Nanopartikeln, deren Gesundheitsrisiken zurzeit in größerem Rahmen diskutiert werden, sind organische Nanomicellen biologisch abbaubar“, sagt Langhals. „Getestet ist dies noch nicht, aber wir erwarten, dass sie in der obersten Hautschicht ausflocken und die Wirkstoffe freisetzen“.

Publikation: Journal of Chemical Education 2015