Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBEine große Herausforderung bei der Behandlung von Krankheiten stellt der gezielte Transport von Effektstoffen in den erkrankten Zielort, also in ein Gewebe oder ein Organ dar. Membranen sind dabei die wichtigsten Barrieren, die den Wirkort gegenüber den zu transportierenden Effektstoffen abschirmen. Ein weiteres Problem ist der Abbau oder die Derivatisierung freier Wirkstoffe im Körper. Eine solche Metabolisierung vermindert oft die gezielte Wirkung der Medikamente am Zielort. Darüber hinaus können im Körper falsch verteilte bzw. veränderte Wirkstoffe, zu unerwünschten Nebenwirkungen führen. Ein bereits erprobter Weg diese Nachteile zu umgehen, besteht in der Herstellung von partikulären Wirkstoffformulierungen, wobei der Wirkstoff in eine polymere Hülle oder Matrix eingebunden vorliegt.
NANOCYTES®-Anwendung – Drug Delivery und Drug Targeting
Kontrollierte Freigabe
Polymere Kern-Schale-Nano- und Mikropartikel kontrollieren als Träger die Freigabe von Effekt- oder Wirkstoffen (Controlled Release). Die Kombination von Partikeln mit Proteinwirkstoffen ermöglicht es beispielsweise, neue Wirkstoffkonzepte experimentell zu verfolgen. Neben der Möglichkeit, empfindliche Arzneistoffe gegen Biodegradation zu schützen, können partikuläre Trägersysteme auch eine gezielte Freisetzung von Wirkstoffen vermitteln. Von besonderem Interesse hierbei sind bioabbaubare Verbindungen, da diese nach ihrer Anwendung im Körper oder in der Umwelt vollständig metabolisiert oder zersetzt werden.
Am Fraunhofer IGB werden kundenspezifisch Nano- und Mikropartikel je nach Fragestellung aus kommerziell erhältlichen oder auch maßgeschneiderten Polymeren hergestellt. Durch Variation des Molekulargewichts und des Verhältnisses der hydrophilen und hydrophoben Monomereinheiten können wir – individuell angepasst – die Freisetzungskinetik eingekapselter Stoffe beeinflussen. Die funktionellen Gruppen, aus denen bioabbaubare Polymere zusammengesetzt sind, bestimmen hierbei physikalische und chemische Eigenschaften wie die Freisetzungs- und Abbaugeschwindigkeit.
Effizientes Drug Targeting
Für einen gezielten Transport von Wirkstoffen an den Wirkort im Körper (Drug Targeting) können die polymeren Partikel zusätzlich an der Oberfläche funktionalisiert werden. Am Fraunhofer IGB modifizieren wir Nanopartikel an ihrer Oberfläche mittels gängiger Kupplungsmethoden über freie Carboxy-Gruppen. Mittels Carbodiimid und über Crosslinker binden wir Biomoleküle, beispielsweise Antikörper, ohne Aktivitätsverlust erfolgreich an die Oberfläche an. Die unspezifische Adsorption ist dabei sehr gering. Zusätzlich zu bioabbaubaren Nanopartikeln entwickeln wir biologisch-synthetische Nanopartikel, welche die Gegebenheiten an Zelloberflächen simulieren.