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Als Biowasserstoff (BioH₂) wird Wasserstoff (H₂) bezeichnet, der mit Hilfe lebender Mikroorganismen wie Bakterien oder Algen insbesondere aus Biomasse erzeugt wird. Grundlage für die Wichtigkeit von Biowasserstoff bietet die immer größer werdende Relevanz von Wasserstoff als Ersatz für fossile Energieträger, da bei seiner Nutzung kein Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird. Bei der Herstellung von Wasserstoff, der aktuell noch zu über 90 % aus nicht erneuerbaren Ressourcen wie Erdgas oder Kohle hergestellt wird, fällt aber oft Kohlenstoffdioxid an. Eine Alternative bietet hier sogenannter grüner Wasserstoff, der mittels Elektrolyse durch erneuerbare Energien gewonnen wird. Dieser Prozess ist nachhaltig, allerdings noch sehr kostenintensiv und energieaufwändig. Ebenso ist grüner Wasserstoff absehbar noch nicht in den Mengen verfügbar, wie er benötigt wird. Eine weitere Alternative könnte hier der Biowasserstoff sein. Die Grundlage für die Produktion von Biowasserstoff bildet der Stoffwechsel von Mikroorganismen, der, zumindest als Zwischenprodukt, Wasserstoff bildet. Viele Mikroorganismen sind mittlerweile gut erforscht und bieten somit einen hohen Grad an Modifikationsmöglichkeiten zu Steigerung der Wasserstoff-Produktion.

Die Bezeichnung Nanotherapeutika ist ein Oberbegriff dafür, wenn Nanomaterialien im Bereich von Therapeutika eingesetzt werden. Die steigende Anzahl von Infektionskrankheiten, entweder durch verstärkt auftretende bekannte Erreger, durch neuartige Viren mit Pandemie-Potential oder auch durch die wachsende Zahl multiresistenter Erreger verlangen nach neuartigen wirkungsvollen Medikamenten. Therapeutika auf Basis von maßgeschneiderten Nanomaterialien könnten in Zukunft neue Möglichkeiten zur Behandlung diverser Krankheiten bieten und solche Nanomaterial-basierten Therapeutika werden teilweise als zukünftige Hochleistungs-Antibiotika der nächsten Generation diskutiert.

Das bekannteste Beispiel für Nanomaterialien in Arzneistoffen ist vermutlich das Nano-Silber, was schon seit Langem für seine antimikrobielle Wirkung bekannt ist. Es wird in verschiedensten Anwendungen wie der Oberflächenbeschichtung, der Beschichtung von medizinischen Geräten, aber auch in Kosmetika oder Therapeutika wird genutzt. Durch die antibakterielle Wirkung, die neben dem Nano-Silber auch anderen Metall- oder Metalloxid-Nanopartikel zugeschrieben wird, können diese auch zur Behandlung von multiresistenten Bakterien verwendet werden. Sie können beispielsweise die Zellwand der Bakterien schädigen, intrazelluläre Abläufe blockieren oder aufgrund ihrer geringen Größe ins Zellinnere vordringen und so die multiresistenten Bakterien erreichen, die sich dort ansonsten der Immunantwort entziehen können.

Der Einsatz von Nanomaterialien wird aber nicht nur gegen bakterielle Infektionen erforscht, sondern auch zur Behandlung viraler Infektionen, wo es immer noch wenig Medikamente gibt. Nanopartikel können zum Beispiel mit spezifischen Rezeptoren auf der Oberfläche ausgestattet werden und somit Bindungsstellen für bestimmte Viren bieten, die nach Bindung an die Nanopartikel nicht mehr in die Körperzellen eindringen können. Oft sind solche Therapeutika auch unabhängig von den viralen Mutationen und damit wirksam gegen verschiedene Subtypen.

Nanopartikel verschiedenster Metalle können auch in bioaktiven Gewebeklebstoffen zum Einsatz kommen, wo sie gerinnungsfördernde und antibakterielle Eigenschaften aufweisen können. Das potenzielle Anwendungsspektrum solcher bioaktiver Gewebeklebstoffe ist breit und vor allem in der postoperativen Behandlung von inneren Wunden und der regenerativen Medizin zu sehen. Im Bereich der chronischen Wundversorgung kommen Nanomaterialien als spezielle Katalysatorpartikel, sogenannte Nanozyme, zum Einsatz, welche sich an die Bakterien heften und diese durch Freisetzung von Sauerstoffradikalen schädigen können.

Auch in der Arzneimittelgabe finden sich diverse Anwendungen von Nanomaterialien, wie zum Beispiel als Nanoschwämme oder Nano-Carrier, die durch maßgeschneiderte Oberflächenstrukturen dazu befähigt sind, als Drug-Delivery-System Wirkstoffe zu bestimmten Zielorten im Organismus zu transportieren, nur an bestimmte Bakterien zu binden oder durch bestimmte Moleküle auf der Oberfläche teils auch die Blut-Hirnschranke durchqueren können, um Medikamente gegen neurodegenerative Krankheiten transportieren zu können. Mit solchen Methoden können Wirkstoffe effektiver wirken, weniger Nebenwirkungen erreicht und durch die Verpackung der Wirkstoffe in Carrier potenzielle Resistenzen umgangen werden.

Auch in der Impfstoffentwicklung und bei der Entwicklung von Immuntherapien bei Krebs spielt der Einsatz von Nanopartikeln, die kontrollierte Immunantworten auslösen können, mittlerweile eine Rolle. Sogenannte Mosaik-Nanopartikel-Impfstoffe präsentieren dem Körper beispielsweise eine Vielzahl an Varianten der Viren und durch das Erkennen gemeinsamer Merkmale soll so die Impfung nicht nur gegen die präsentierten, sondern auch gegen potenziell neu auftretenden Varianten schützen können.

Neben der Nutzung von maßgeschneiderten Nanomaterialien als antivirale oder antibakterielle Gegenmaßnahme oder als Drug-Delivery-Systeme, mit denen eine zielgenaue Medikamentenfreigabe im Körper erzielt werden kann, bietet die Entwicklung von neuartigen Nanomaterial-basierten Impfstoffen vielversprechende und vielfältige Anwendungsgebiete der Nanotechnologie in der zukünftigen Medizinversorgung. In vielen Bereichen ist die Nanomaterial-basierte Medizin daher eine zukunftsfähige vielversprechende Methode.