Drug Delivery

Am Lehrstuhl werden verschiedene Trägersysteme (hellblauer Zylinder, Abbildung A) wie z.B. Hydrogele, Mikropartikel zur Inhalation oder Implantate zur Freisetzung pharmakologisch wirksamer oder diagnostischer Substanzen (dunkelblaue Kugeln, Abbildung A) entwickelt. Dazu zählen sowohl therapeutische Proteine und Antikörper als auch verschiedene nanopartikuläre Systeme. Ziel ist die kontrollierte Freisetzung über indikations-spezifische, flexible Zeiträume (beispielhaftes Freisetzungsprofil, Abbildung B). Copyright: Lehrstuhl für Pharmazeutische Technologie Universität Regensburg). © Universität Regensburg, Lehrstuhl für Pharmazeutische Technologie

Die pharmakologischen Eigenschaften von Arzneistoffen stehen im Zentrum einer jeden Pharmakotherapie. Häufig erlauben es ihre physikochemischen Eigenschaften aber nicht, sie mit Hilfe konventioneller Arzneiformen zu applizieren. Aufgrund mangelnder Stabilität, unzureichender Löslichkeit oder ungünstiger Verteilung im Organismus kann ein therapeutischer Effekt vollständig ausbleiben. In diesen Fällen kann es helfen die Arzneiformen zu entwickeln, die in der Lage sind, den Wirkstoff kontrolliert freizusetzen. Die Bandbreite von entsprechenden Arzneiformen ist sehr groß, am Lehrstuhl werden aber insbesondere Arzneiformen für parenteralen und lokalen Einsatz entwickelt.

Hydrogele als Arzneistoffträger

Grundprinzip der Hydrogelbildung mittels Diels-Alder Reaktion. Mit Furyl und Maleinimid funktionalisiertes multiarm Polyethylenglycol wird separat in Wasser gelöst und anschließend vereint. Sofort nach dem Mischen beginnt die Polymerisation zum Hydrogel.

Die Gruppe der Biologics hat in den vergangenen Jahren unter den Arzneistoffen zunehmend an Bedeutung gewonnen. Als prominente Vertreter sind zahlreiche Proteine und Nukleinsäuren zwar wertvolle Therapeutika, sind aber auch mit einer Reihe von Herausforderungen hinsichtlich ihrer therapeutischen Anwendung verknüpft. Aufgrund ihrer Größe und teils begrenzten Stabilität in biologischen Medien lassen sich einige Vertreter nicht beliebig applizieren und unterliegen im Organismus einer eingeschränkten Verteilung. Als Beispiele solcher Wirkstoffe seien in diesem Zusammenhang Biologics genannt, die zur Behandlung von Erkrankungen der Retina wie beispielsweise diabetischer Retinopathie oder altersbedingter feuchter Makuladegeneration Anwendung finden. Eine Freisetzung aus einem intravitrealen Depot würde einerseits die Compliance für die Therapie steigern und gleichzeitig das durch die Injektion vermittelte Risiko an Nebenwirkungen senken. Hydrogele stellen für diese und ähnliche Therapien ideale Trägermaterialien für Biologics dar. Am Lehrstuhl Lehrstuhl werden Hydrogele auf der Basis von verzweigten Poylethylenglykolen entwickelt, deren Endgruppen sich über eine Diels-Alder-Reaktion zu einem dreidimensionalen Hydrogelgerüst verknüpfen. Die resultierenden Hydrogele sind perfekt durchscheinend und bauen sich über eine langsam ablaufende Retro-Diels-Alder Reaktion in Wasser ab. Bei Injektion ins Gewebe gelieren die Materialien in situ und können Proteine über mehrere Wochen und Monate freisetzen.