Für die Neubildung von Blut wird Eisen benötigt – und das fehlt manchen Menschen. Foto: dpa

Forscher gehen neue Wege, um Lebensmittel mit wichtigen Spurenstoffen anzureichern.

Stuttgart - Weltweit leiden rund 1,2 Milliarden Menschen an Eisenmangel. Besonders betroffen sind Frauen wegen der Menstruation, aber auch fettleibige und ältere Menschen, Ausdauersportler, Vegetarier sowie Menschen mit chronischen Entzündungen im Magen-Darm-Trakt. Der Organismus braucht das Spurenelement Eisen für den Sauerstofftransport, für diverse Stoffwechselvorgänge, die Energieversorgung der Zellen sowie für ein schlagkräftiges Immunsystem. Bekommt er nicht genug davon, können typische Symptome wie verminderte Leistungsfähigkeit, Müdigkeit, Blutarmut und Kopfschmerzen auftreten.

Wer einen diagnostizierten Eisenmangel hat, kann – nach Rücksprache mit dem Arzt – Eisentabletten einnehmen. Diese müssen das Spurenelement in einer für den Körper verfügbaren Form enthalten. Das Standardpräparat ist hier Eisensulfat. Werden Lebensmittel damit angereichert, kann das Eisen deren Farbe, Geschmack und Geruch verändern. Eiseninfusionen sind risikoreicher als Tabletten und sollten nur im Einzelfall gegeben werden. Allerdings können zu hoch dosierte Eisenpräparate Vergiftungserscheinungen auslösen.

Zwei Doktorandinnen der ETH Zürich, Yi Shen und Lidija Posavec, haben nun gemeinsam mit den beiden Professoren Raffaele Mezzenga und Michael B. Zimmermann eine neue Form der Eisenergänzung entwickelt und im Fachmagazin „Nature Nanotechnology“ publiziert. Dabei handelt es sich um ein Hybridmaterial aus essbaren Molkeprotein-Nanofasern und nur 20 Nanometer großen Eisen-Nanopartikeln – das sind 20 Milliardstel Meter.

Hybridmaterial aus Eiweiß und Eisen

Die Nanofasern aus denaturierten Molkeproteinen werden mit einer starken Säure behandelt, so dass sie sich vollständig ausstrecken. Dann lagern sie sich selbstorganisierend zu „dickeren“ Protein-Nanofasern zusammen. Werden gut verwertbare und speziell bearbeitete Eisen-Nanopartikel mit den Molkeprotein-Nanofasern kombiniert, lagern sie sich an deren Oberfläche an. Die Fasern stabilisieren die Eisenpartikel, die sich sonst sehr schnell zu Aggregaten zusammenlagern würden.

Zumindest bei Ratten mit künstlich herbeigeführtem Eisenmangel kann dieses Hybridmaterial nach Aussagen der ETH-Forscher tatsächlich einen Eisenmangel. ausgleichen. Das Präparat behebt bei den Tieren den Mangel genauso gut wie Eisensulfat. Es ist leicht verdaulich, wie Versuche mit menschlichen Verdauungsenzymen im Reagenzglas zeigten. Aufgrund des sauren Milieus im Magen werden aus den Eisen-Nanopartikeln zudem schnell Eisen-Ionen, die rasch ins Blut gelangen – und dann dort ihre Aufgaben erfüllen können.

Die mit Eisen-Nanopartikeln besetzten Nanofasern können als Pulver oder als Flüssigkeit verabreicht werden. Aber auch Lebensmittel lassen sich damit direkt anreichern – ganz ohne Geschmacks- und Farbveränderungen. Und wie steht es mit möglichen Nebenwirkungen? Die ETH-Wissenschaftler untersuchten diverse Organe der Ratten, die über zwei Wochen das spezielle Hybridmaterial verspeist hatten, auf etwaige Ablagerungen von Protein-Nanofasern. „Wir haben in den untersuchten Organen und Geweben der Tiere nicht einen Hinweis darauf gefunden, dass sich Nanofasern oder Eisen-Nanopartikel anreichern oder Organveränderungen auslösen könnten“, stellt Mezzenga fest.

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