Isolation & Charakterisierung durch Tangential Flow Filtration (TFF)
Forschung zu Exosomen (oder exosom-ähnlichen Nanopartikeln) aus Lavendel (Lavandula angustifolia) ist ein aufstrebendes Feld in der Nanobiotechnologie & Dermatologie.
Diese pflanzlichen Vesikel enthalten bioaktive Moleküle wie miRNAs, Proteine und Lipide, die entzündungshemmende, antioxidative und hautschützende Effekte zeigen.
Die meisten Studien konzentrieren sich auf ihre Anwendung gegen UVB-induziertes Photoaging der Haut, mit Fokus auf Mechanismen wie Entzündungsregulation & Kollagensynthese.
Bis 2026 basiert die Literatur hauptsächlich auf einer Schlüsselstudie aus 2025, die in Reviews und Übersichtsartikeln zitiert wird.
Weitere Erwähnungen erscheinen in breiteren Untersuchungen zu pflanzlichen Exosomen, wo Lavendel als eine von mehreren Pflanzenquellen getestet wurde, z. B. zur Inhibition des NLRP3-Inflammasoms.
Attenuation von UVB-induziertem Photoaging durch LELNs
Die zentrale Studie, veröffentlicht 2025 von Li et al., untersucht die Isolation, Charakterisierung und therapeutischen Effekte von LELNs gegen UVB-bedingtes Hautaltern.
Methoden
– Isolation und Reinigung: Getrocknete Lavendelblüten wurden zu Pulver gemahlen und in PBS suspendiert. Die Extraktion umfasste Zentrifugation, Ultrazentrifugation und Sucrose-Dichtegradientenzentrifugation.
– Charakterisierung: Dynamische Lichtstreuung (DLS) für Größe und Zeta-Potenzial, Nanopartikel-Tracking-Analyse (NTA) für Durchmesser und Konzentration, sowie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) für Morphologie.
Ergebnisse
– Charakteristische Eigenschaften: LELNs hatten einen Durchmesser von ~160 nm, Zeta-Potenzial von -26,6 mV und eine Konzentration von 3,75 × 10¹¹ Partikeln/mL.
– In-vivo-Effekte: LELNs verbesserten die Hautfeuchtigkeit, reduzierten epidermale Verdickung, entzündliche Infiltration & Zytokine.
– miRNA-Analyse: 119 miRNAs identifiziert. Diese unterdrückten UVB-induzierte Entzündung & MMP-Erhöhung, förderten Kollagen.
LELNs bieten einen natürlichen Schutz vor UVB-Photoaging durch Reduktion von Entzündung, Erhalt von Kollagen und Förderung von DNA-Reparatur/Oxidationsabwehr.
Vergleich von Exosomen aus Ingwer & Lavendel
Pflanzliche exosom-ähnliche Nanopartikel (PELNs) sind lipidbasierte Vesikel, die aus Pflanzen isoliert werden und bioaktive Moleküle wie Lipide, Proteine, RNAs und Metabolite enthalten.
Sie ähneln tierischen Exosomen in Struktur und Funktion, bieten aber Vorteile wie niedrige Immunogenität, Skalierbarkeit und natürliche Herkunft.
Exosomen aus Ingwer (Ginger-Derived Exosome-Like Nanoparticles, GELNs) und Lavendel (Lavender Exosome-Like Nanoparticles, LELNs) werden intensiv erforscht, insbesondere für anti-inflammatorische, antioxidative und therapeutische Anwendungen.
Im Folgenden ein detaillierter Vergleich hinsichtlich Struktur, Isolation, Komposition, Effekten und Anwendungen.
Struktur & physikalische Eigenschaften
Beide PELNs sind kugelförmig oder becherförmig mit einer lipidbasierten Doppelschichtmembran und einem Durchmesser von 50–500 nm, was eine gute Zellpenetration ermöglicht.
Sie sind cholesterinfrei, im Gegensatz zu tierischen Exosomen, und enthalten Phospholipide wie Phosphatidsäure (PA) und Galaktolipide.
– Ingwer-Exosomen (GELNs): Typischer Durchmesser ~100–200 nm, Zeta-Potenzial ~ -20 bis -30 mV (hohe Stabilität).
– Lavendel-Exosomen (LELNs): Durchmesser ~160 nm, Zeta-Potenzial ~ -26,6 mV.
Tangential Flow Filtration (TFF) zur Extraktion von Exosomen aus Pflanzen
Tangential Flow Filtration (TFF) ist eine membranbasierte Methode zur Isolierung & Konzentration von extrazellulären Vesikeln (EVs), einschließlich Exosomen, aus komplexen Matrizen wie Pflanzenextrakten.
Im Gegensatz zur klassischen Ultrafiltration (Dead-End-Filtration), bei der die Flüssigkeit senkrecht durch die Membran gedrückt wird, fließt bei TFF die Probenlösung parallel (tangential) zur Membranoberfläche.
Bei Pflanzen wie Lavendel, deren Exosomen (in Blättern, Stängeln oder ätherischen Ölen vorkommen, wird TFF typischerweise auf Pflanzenextrakte angewendet.
Pflanzliche EVs sind strukturell ähnlich zu tierischen Exosomen und enthalten bioaktive Moleküle wie RNAs, Proteine und Lipide, die für Anwendungen in der Kosmetik, Pharmazie oder Agrarwissenschaft relevant sind.
Die Methode ermöglicht eine effiziente Trennung von EVs aus pflanzlichen Matrizen, indem Membranen verwendet werden, um Verunreinigungen wie Proteine, Zelltrümmer oder kleine Moleküle zu entfernen.
Techniken im Labormaßstab
Im Labormaßstab wird TFF oft in Kombination mit anderen Schritten wie Zentrifugation, PEG-Präzipitation oder Size-Exclusion-Chromatographie (SEC) durchgeführt, um eine hohe Reinheit zu erreichen.
Ein typischer Workflow umfasst:
- Vorbereitung der Probe: Extraktion aus Pflanzenmaterial z. B. Lavendelblätter mahlen, in Puffer suspendieren und vorfiltrieren, um grobe Partikel zu entfernen. Dies schafft eine klare Ausgangslösung.
- TFF-Konzentration: Die Lösung zirkuliert in einem geschlossenen System mit Hohlfasermembranen. Parameter wie Strömungsgeschwindigkeit, Transmembrandruck werden angepasst. Hohlfasermembranen sind hier vorteilhaft,.
- Diafiltration & Reinigung: Nach der Konzentration wird eine Waschlösung tangential geleitet, um Salze oder Kontaminanten zu entfernen (Diafiltration). Dies kann zyklisch erfolgen, um Erträge von bis zu 80–90 % zu erreichen.
- Therapeutische Effekte & Mechanismen
Ingwer & Lavendel zeigen anti-inflammatorische & antioxidative Wirkungen, aber mit unterschiedlichen Schwerpunkten.
Anwendungen & Herausforderungen
– Ingwer: Als Drug-Carrier (z. B. für siRNA, tFNAs), Therapie über Gut-Brain-Achse.
– Lavendel: Kosmetik & Dermatologie (Anti-Aging-Cremes), Potenzial für Wundheilung.
Für personalisierte Therapien kann eine Kombination sinnvoll sein.
Dr. Jabs, Hans-Ulrich, MD, PhD, MACP-ASIM
Facharzt für Innere Medizin, Geriater & Biochemiker
American College of Physicians – American Society of Internal Medicine
KZAR – Kompetenzzentrum für Autonome Regulationsmedizin
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