„Zurich Blue“, ein Nanofarbstoff nach antikem Vorbild

Für die medizinische Bildgebung und die Verlaufsüberwachung von Therapien besteht ein kontinuierlicher Bedarf an innovativen Kontrastmitteln, die mit modernen radiologischen Verfahren Schritt halten können. Ein Forschungsteam der Empa St. Gallen, der ETH Zürich, der Universitätsklinik Balgrist und der Universität Zürich unter der Leitung von Robert Nissler und Inge Herrmann hat zu diesem Zweck einen ultrahellen Nano-Nahinfrarotfarbstoff entwickelt, der hochaufgelöste Aufnahmen von Gehirnstrukturen ermöglicht.

Historisches Pigment mit optischen Eigenschaften

Als Basis diente ein historisches, kupferhaltiges Material: das sogenannte Ägyptisch Blau. Dieses Pigment zählt zu den ältesten künstlich synthetisierten Farbstoffen der Menschheitsgeschichte und wurde bereits vor mehr als 4500 Jahren für Wandmalereien, Keramiken und Statuen genutzt. Neben seiner optisch wahrnehmbaren Blaufärbung zeigt das Material unter Bestrahlung mit Nahinfrarotlicht im Dunkeln eine spezifische Fluoreszenz, bei der es langwelliges Licht abstrahlt.

Skalierbare Herstellung durch Flammensynthese

Die größte Herausforderung für das Team lag in der materialschonenden Verarbeitung des Rohstoffs, um zweidimensionale Nanostrukturen zu erzeugen, die ihre Leuchtkraft bewahren. Robert Nissler realisierte dies über eine Flammensynthese, welche den klassischen Herstellungsprozess umkehrt. Ausgehend von Nanopartikeln bilden sich zunächst Metalloxid-Partikel, die durch anschließende Laserbestrahlung zu ultrahellen 2D-Nanoschichten aufgebaut werden. „Das Verfahren ist nicht nur schonend und kontrollierbar, es ist auch für den industriellen Massstab skalierbar“, so Robert Nissler.

Perspektiven für Diagnostik und Theranostik

Teamleiterin Inge Herrmann fasst die Anwendungsmöglichkeiten zusammen. „Das neue Hybridmaterial eignet sich für superhochauflösende Bildgebung in Echtzeit.“ So lasse sich beispielsweise die Migration einzelner Immunzellen im Gewebe verfolgen, die den Farbstoff aufgenommen haben. Aufbauend auf vielversprechenden Laborexperimenten in Kooperation mit den Bildgebungsexperten um Daniel Razansky steht nun die translationale Weiterentwicklung für die klinische Anwendung im Fokus. Neben der Diagnostik eröffnen sich dabei Optionen, therapeutische Wirkstoffe an den Nanofarbstoff zu binden, um Therapiestrategien direkt mit der Bildgebung zu kombinieren.

Quelle

Empa – Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (10/2026)