Workshop : „Biomedical Potentials of Inorganic Nanomaterials“

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On the issue of „Biomedical Potentials of Inorganic Nanomaterials“, the LMU and Fudan University organized a German-Chinese Young Researcher Workshop in Shanghai. It focused on the application of inorganic nanoparticles for various biomedical purposes. This topic belongs to the field of nanotechnology, which examines structures and processes that are 80,000 times smaller than the diameter of a human hair (1 nanometer = 10-9 meter). The importance of the often used term «nano» is based on the fact that our life processes occur at the nanoscale. The most basic unit of all living organisms, the cell, is made up of a number of smaller structures, the organelles; these consist of interacting biomolecules, which perform mechanical and biochemical functions on the nanometer scale. Such molecular «nanomachines» form the basis of all living organisms.

Many disease processes start within specific cell types with a malfunction at the cellular level. Modern science longs to learn about this molecular process in more detail to better understand diseases and to find new therapeutic options. A central topic of research is the development of functional nanoparticles able to interact specifically with cells. The list of requirements for such «nanomachines» is long: They should trace and detect specifically the cells and organs in the body that are involved in the disease process. Once the particles have reached their target, their task is to selectively ignite a strong healing effect; but at the same time they must spare the cells that are not involved. Furthermore, this process should be tracked as accurately as possible by medical diagnosis. Of course the applied nanoparticles need to be completely non-toxic, biodegradable or naturally excreted. Last but not least, the natural immune system of the body must not recognize and eliminate the particles before they have reached their goal. In view of these requirements, it becomes obvious how complex the development of such a «magic weapon» is.

The organizers of the workshop – Dr. Stefan Wuttke from the Department of Chemistry at the LMU and his Chinese colleague Dr. Rongquin Huang from the Department of Pharmacy, Fudan University – invited various scientists from the fields of pharmacy, chemistry, medicine and biophysics. The goal was an academic exchange between young researchers from China and Germany. The manageable size of the workshops with about 35 people facilitated an individual relation between all participants. The guests appreciated the lovingly designed framework program and the attentive service: German participants were met at the airport and everybody lodged in the same hotel with comfortable rooms. On an organized day trip of fourteen hours they were shown the main attractions of Shanghai such as the Transrapid – an example of successful German-Chinese cooperation. And the physical well-being was not neglected either. This hospitality was made possible by the generous support from the Sino-German Center for Research Promotion.

The workshop illustrated impressively the wide current interest in the use of nanoparticles for various biomedical applications. Yet, regrettably one of the main issues had to remain largely unanswered: the interaction of «Nano» with «Bio». This is due to the complexity of the issue as well as to the necessity of costly and time-intensive research. We hope to find answers to these and other questions in two or three years within a German-Chinese workshop at LMU.

 

Deutsche Übersetzung

Workshop : „Biomedical Potentials of Inorganic Nanomaterials“

 Unter dem Thema „Biomedical Potentials of Inorganic Nanomaterials“ veranstalteten die LMU und die Fudan Universität vom 14. bis 18. April in Shanghai einen deutsch-chinesischen Young Researchers‘ Workshop. Im Fokus standen die Anwendungsmöglichkeiten von anorganischen Nanopartikeln für verschiedenste biomedizinische Zwecke. Das Thema fällt in den Bereich der Nanotechnologie, welche Strukturen und Prozesse untersucht, die
80.000 Mal kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares
(1 Nanometer = 10-9 Meter). Die Nanotechnologie ist von großer Bedeutung, weil unsere Lebensprozesse im Nanobereich ablaufen. Die grundlegendste Einheit aller lebenden Organismen, die Zelle, ist aufgebaut aus einer Vielzahl von kleineren Strukturen, den Organellen. Diese bestehen aus interagierenden Biomolekülen, die mechanische und biochemische Funktionen im Nanometermaßstab durchführen. Solche molekularen «Nanomaschinen» bilden das Fundament aller lebenden Organismen.

Viele Krankheitsprozesse beginnen in spezifischen Zelltypen mit einer Funktionsstörung auf zellulärer Ebene. Die moderne Wissenschaft möchte diesen molekularen Vorgang detaillierter kennen, um Erkrankungen besser zu verstehen und neue Therapiemöglichkeiten zu finden. Ein zentrales Forschungsthema ist die Entwicklung von funktionalen Nanopartikeln, welche gezielt mit Zellen interagieren können. Die Wunschliste an derartige „Nanomaschinen“ ist lang: Sie sollen innerhalb des Körpers selektiv die am Krankheitsprozess beteiligten Zellen und Organe aufsuchen, um dort gezielt starke heilende Wirkung zu entfachen, zugleich aber die nicht am Krankheitsprozess beteiligten Zellen verschonen. Dies sollte sich durch medizinische Diagnostik präzise verfolgen lassen. Die eingesetzten Nanopartikel müssten völlig ungiftig, biologisch abbaubar oder natürlich ausscheidbar sein. Überdies darf sie das natürliche Immunsystem des Körpers nicht erkennen und eliminieren, bevor sie ihr Ziel erreicht haben. All diese Anforderungen lassen unschwer erkennen, wie komplex die Entwicklung einer solchen „Wunderwaffe“ ist.

Die Organisatoren des Workshops, Dr. Stefan Wuttke vom Department Chemie der LMU und seine chinesische Kollegin Dr. Rongquin Huang vom Pharmazie Department der Fudan Universität, luden verschiedenste Wissenschaftler aus den Bereichen Pharmazie, Chemie, Medizin und Biophysik ein. Leitgedanke war der thematisierte wissenschaftliche Austausch zwischen jungen Forschern aus China und Deutschland. Die überschaubare Größe des Workshops mit etwa 35 Personen erlaubte es, mit fast allen Teilnehmenden einmal ins Gespräch zu kommen. Als Gast schätzte man das liebevoll gestaltete Rahmenprogramm und die aufmerksame Betreuung. Wer aus Deutschland kam, wurde am Flughafen abgeholt und alle Teilnehmer logierten im gleichen Hotel mit komfortablen Zimmern. Ein organisierter Tagesausflug zeigte in vierzehn Stunden die wichtigsten Sehenswürdigkeiten von Shanghai, so den Transrapid: ein Beispiel gelungener deutsch-chinesischer Kooperation. Und auch das leibliche Wohl kam nicht zu kurz. Ermöglicht wurde die Gastfreundschaft durch die großzügige Unterstützung vom Chinesisch-Deutschen Zentrum für Wissenschaftsförderung.

Der Workshop illustrierte eindrücklich das breite aktuelle Interesse am Einsatz von Nanopartikel für verschiedenste biomedizinische Zwecke. Eine der wichtigsten Fragen musste aber leider größtenteils unbeantwortet bleiben: die Interaktion von «Nano» mit «Bio». Dies liegt zum Teil an der Komplexität des Themas, zum anderen an der Notwendigkeit von zeit- und kostenintensiven Untersuchungen. Wir hoffen, diese und andere Fragen in zwei bis drei Jahren in einem deutsch-chinesischen Workshop an der LMU beantworten zu können.