Wirt-Gast-Komplexe zwischen Cyclodextrin-Hyaluronsäure-Polymeren und adamantylierten Proteinen für den zielgerichteten Transport von Steroidwirkstoffen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde der Transport von Steroidwirkstoffen mittels CD-Polymeren mit zellspezifischen Liganden über die Darmbarriere untersucht. Im ersten Teil der Arbeit konnte die Löslichkeit von Sexualhormonen und Glucocorticoiden durch Komplexierung mit β-CD-Derivaten erheblich gesteigert werden. Um die Wasserlöslichkeit der β-CD-Derivate und deren Verweildauer im Organismus zu erhöhen, wurden die CD-Derivate an Hyaluronsäure als biokompatibles Polymer gebunden. Dies konnte nach Einführung einer Aminogruppe in einer Monosubstitution am β-CD-Derivat durchgeführt werden. Über einen Triethylenglycol-Spacer konnte Adamantan an die Aminogruppen der Lysin-Seitenketten von humanem Transferrin und Lysozym als zellspezifische Liganden gebunden werden. Die adamantylierten Lysine konnten nach tryptischen Verdau mittels MALDI-Spektroskopie identifiziert werden. Anhand von computerchemischen Methoden konnte die räumliche Lage der Adamantangruppen an den Proteinoberflächen visualisiert werden. Die Dissoziationskonstanten der adamantylierten Proteine mit β-CD-Monoschichten wurden durch SPR-Spektroskopie bestimmt. Die auf der CD-Schicht immobilisierten Proteine waren weiterhin für die Bindung zum entsprechenden Antikörper bzw. für die Komplexierung des CD-HA-Polymers zugänglich. In einem in-vitro Assay wurde der Transport von zwei Steroidwirkstoffen über die Darmbarriere mithilfe des CD-HA-Polymers mit und ohne Targetligand verglichen.

The aim of this work was the synthesis of CD-polymers with cell-specific ligands for the intestinal delivery of steroidal drugs. First, the solubility of sexual hormones and glucocorticoids was enhanced after complexation with β-CD derivatives. The β-CD derivatives were modified first with an amino group in a monosubstitution reaction to bound to hyaluronic acid. This can increase their water solubility and retention time in the human body. Human transferrin and human lysozyme were used as cell-specific ligands in this drug delivery system. To bind the proteins on the CD-HA polymer via supramolecular interactions, the proteins were modified on their lysine side chains with adamantane groups over a hydrophilic triethylene glycol spacer. The modified lysine side chains were identified with MALDI spectroscopy and the adamantylated proteins were visualized with molecular modeling methods. The equilibrium dissociation constants of the modified proteins on β-CD monolayers were calculated with SPR spectroscopy. After immobilization of the proteins, they can also bind to their specific antibody. In addition, their free adamantine groups can also be complexed from CD-HA-Polymer. The delivery of two steroidal drugs was analyzed in an in-vitro assay on an intestinal barrier of caco2 cells and goblet cells. For the drug delivery, we used a CD-HA polymer with and without a protein as target ligand.