Die Blut-Hirn-Schranke im Gehirn trennt physiologisch den Blutkreislauf vom zentralen Nervensystem und schützt das Hirn so vor im Blut zirkulierenden Krankheitserregern. Dabei sind es die sogenannten Endothelzellen, die die Kapillargefäße der Blut-Hirn-Schranke hermetisch abdichten. Die Zellen sind von einer Basalmembran umgeben und haben an ihren Berührungspunkten dichte Verbindungen, die Tight Junctions. Diese kontrollieren den Stoffaustausch zwischen Gewebe und Blut. Wichtigen Nährstoffen erlauben sie, die Zellzwischenräume zu passieren oder durch die Zelle selbst in den Blutkreislauf des Gehirns zu gelangen. Unerwünschte Stoffe wie Gifte, Krankheitserreger oder Antikörper blocken sie ab.

In der Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer oder bei Hirntumoren kann die Blut-Hirn-Schranke auch zum Problem werden. Denn oft wehrt sie nicht nur giftige Fremdstoffe ab, sondern lässt auch Wirkstoffe wie beispielsweise Chemotherapeutika nicht passieren.