Mukusinteraktion von Magnetit beladenen kolloidalen Wirkstoffträgern

Abstract

Die pulmonale Wirkstoffapplikation gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Mukusbarriere, eine der wichtigsten nicht-zellulären Barrieren, limitiert jedoch eine effiziente Pharmakotherapie. Der viskose Schleim überzieht das Lungenepithel und fängt inhalierte Fremdpartikel ab, die dann abtransportiert werden. Diesem Schicksal unterliegen auch inhalierte Arzneistoffpartikel. Die Arbeit setzt an dieser Problematik an. Der vorgestellte Ansatz sieht eine wärmeinduzierte Penetrationsverbesserung dieser Barriere vor. Die intendierte Erwärmung soll lokal und induktiv über ein sich im externen Wechselmagnetfeld aufheizendes Wirkstoff-trägersystem erfolgen. Ein solches System konnte auf Basis von PLGA und Magnetit entwickelt werden. Die PLGA-Magnetit-NP sind sphärisch, ca. 200 nm groß und induktiv heizbar. Eine Co-Beladung mit Cipro ist möglich, bedarf jedoch weiterer Optimierung. Angestrebt wurde dies zur Behandlung von Pseudomonasinfektionen bei Mukoviszidose-Patienten. Die grundlegende Hypothese, dass die Mukusbarriere unter Wärmeeinfluss besser zu penetrieren ist, konnte unter externer Wärmeapplikation bewiesen, jedoch nicht unter induktiven Heizbedingungen gezeigt werden. Hierfür kommen mehrere Faktoren in Betracht, die es zu untersuchen gilt. Festzuhalten bleibt, dass der Wärmeeinfluss auf die Penetration in einer grundsätzlichen Machbarkeitsstudie nachgewiesen werden konnte. Ein erster Schritt, um den neuartigen Ansatz zur Überwindung der Mukusbarriere voranzutreiben.

Pulmonary drug delivery is gaining increased attention. However, an effective pharmacotherapy is limited due to the mucus barrier, one of the most important non-cellular barriers. Mucus is a viscous secretion that covers the surface of the lung airway. Its function consists of trapping foreign materials which are then removed. This can happen to inhaled drugs as well. This thesis aims at presenting a novel strategy to face this problem. In order to overcome the mucus barrier, a penetration enhancement induced by heat is considered. The intended heating is to be carried out locally and inductively via an active drug carrier system which heats up in the external alternating magnetic field. For this, it was possible to develop a carrier system based on PLGA and Magnetite. The PLGA-Magnetite-NP are spherical, 200 nm in size and heat inductively. Co-loading with Cipro is possible. However, further action is needed. The aim was to create a system for treating cystic fibrosis patients with a pseudomonas infection. Regarding the hypothesis that the mucus barrier is better to penetrate by the influence of heat, it was shown that this effect could be demonstrated by applying external heat. However, this correlation was not found by induction heating. On this basis, several factors should be taken into account. In conclusion, it can be ascertained that heat influences the penetration; one of the preliminary steps in promoting this novel approach to overcoming the mucus barrier.