Nanoskalige biokompatible und bioabbaubare polymere Arzneistoffträgersysteme zur Verbesserung der oralen Bioverfügbarkeit von Peptiden und Proteinen

Abstract

Diese Dissertation wurde mit dem Ziel angefertigt, mithilfe spezieller Formulierungen die orale Bioverfügbarkeit von Peptid- und Proteinwirkstoffen zu erhöhen. Dazu wurden nanoskalige, mit dem Modellpeptid Desmopressin beladene Arzneistoffträger zunächst aus handelsüblichen bioabbaubaren PLGA Polymeren und anschließend aus unterschiedlichen neuen Polyesteramid Polymeren (PEA) hergestellt. Unter anderem wurde ein kontinuierliches Herstellungsverfahren von PLGA Nanopartikeln entwickelt (RESS-Verfahren). Mithilfe der neuen Polymere konnte die Verkapselungseffizienz für Desmopressin gegenüber PLGA von 7,5% auf 28% gesteigert werden. Zudem waren die Freisetzungsprofile der PEA Polymere für eine perorale Applikation besser geeignet als die der PLGA Polymere. Je nach verwendetem PEA-Typ wurde eine pH-Wert kontrollierte oder eine retardierte Freisetzung des Wirkstoffs ermöglicht. Die Aufnahme von Partikeln in Caco-2 Zellen wurde vor allem für PEA Cystein bestätigt. Ein Transport der Partikel durch die epitheliale Barriere hindurch konnte im in vitro- Resorptionsmodell nicht nachgewiesen werden. Die in vivo-Bioverfügbarkeitsuntersuchungen der Formulierungen ergaben eine Verbesserung der absoluten Bioverfügbarkeit von Desmopressin mit PEA Cystein (Fabs = 5,5%) und mit PLGA (Fabs = 2,6%). Damit wurde das Ziel der Bioverfügbarkeitsverbesserung erreicht. Die Neu- und Weiterentwicklung diverser Methoden leistete zudem einen wissenschaftlichen Beitrag im Hinblick auf die Anwendung der Nanotechnologie in der Medizin.

The aim of this work was to increase the oral bioavailability of peptide and protein drugs by the use of advanced formulations. For that purpose nanoscaled polymeric drug carriers were first prepared from commercially available biodagradable PLGA polymers and subsequently from different new polyester amide polymers (PEA). Inter alia, a continuous manufacturing method for PLGA nanoparticles was developed. By the use of the new polymers instead of PLGA, the encapsulation efficiency of Desmopressin was increased from 7.5% to 28%. In addition, the release profiles of the PEA particles were suitable for oral delivery unlike the PLGA particles. Depending on the PEA type, either a pH-controlled or a sustained release of Desmopressin was achieved. An uptake into Caco-2 cells was confirmed particularly for the PEA cysteine particles. There was no transport of particles through a conflent monolayer of Caco-2 cells in vitro. In vivo bioavailability studies with mice showed an improvement of the absolute oral bioavailability of Desmopressin using PEA cysteine (Fabs = 5,5%) or PLGA particles (Fabs = 2,6%). Thus, the main objective of this work has been accomplished. The development of new methods and improvement of known processes made a scientific contribution in the field of nano medicines.