BioTransporter - effizienter Wirkstofftransport in biologischen Systemen : Verbundprojekt Wirkstofffreisetzungssysteme für den Urogenitaltrakt - DUro, Teilvorhaben: Entwicklung aktiver Mikrosphären zur Freisetzung urologisch relevanter Medikamente ; Schlussbericht

Abstract

Die Entwicklung lokaler Drug-Delivery-Systeme im Rahmen des Verbundprojektes addressierte zwei häufige urologische Erkrankungen: die Überaktive Blase (OAB, overactive bladder) und das nicht-muskelinvasiven Blasenkarzinom (NMIBK). Die OAB besitzt mit einer Prävalenz von 17 % in den USA und Europa das Ausmaß einer Volkskrankheit. Aktuelle Ansätze zur intravesikalen lokalen Wirkstoffgabe beinhalten in der Regel die Einspülung von Wirkstofflösungen über einen Katheter in die Blase (Instillation). Hierbei werden z. B. Antimuskarinika gegen die Überaktive Blase (overactive bladder, OAB) oder ein Zytostatika zur Rezidiv- und Progressionsprophylaxe bei nicht-Muskel invasivem Blasenkarzinom (NMIBK) eingesetzt. Das Ziel des Teilvorhabens war die Entwicklung aktiver Mikrosphären und Filamente auf Polymerbasis zur lokalen Freisetzung von urologisch relevanten Wirkstoffen wie beispielsweise Trospiumchlorid oder Mitomycin C in die Blase. Durch die lokale Freisetzung sollen Nebenwirkungen, die bei einer systemischen Darreichung auftreten, vermieden bzw. minimiert werden. Es wurde ein skalierbares Herstellungsverfahren für die Herstellung der aktiven Mikrosphären entwickelt, ausgehend von der Mahlung und Dispersion der Wirkstoffpartikel in der Polymermatrix durch einen Naßmahlprozess, dem eigentlichen Herstellungsverfahren auf der Basis eines Emulsionsprozess und der anschließenden Aufarbeitung zu einem rieselfähigen Pulver durch das Verfahren der Sprühtrocknung. Das Freisetzungsverhalten der ausgewählten Polymermatrices wurde untersucht und eine Optimierung des Systems vorgenommen. Für die Indikation NMIBK wurde ein stark verkleinertes Filament-artiges Drug-Delivery-Systems entwickelt. Die entwickelten aktiven Mikrosphären konnten erfolgreich in das Gesamtsystem eingebaut werden und die entwickelten Drug-Delivery-Systeme wurden erfolgreich in den in-vitro und in-vivo Untersuchungen der Projektpartner angewendet.

The goal of the joint project was the development of a local drug delivery system to address two common urological disorders: overactive bladder (OAB, overactive bladder) and the non-muscle-invasive bladder cancer (NMIBK). The OAB has a prevalence of 17%, both in the US and in Europe, and therefore the extent of widespread disease. Current approaches of local intravesical drug administration generally contain the instillation of drug solutions via a catheter into the bladder. Here, anti-muscarinic drugs are used against OAB while cytostatic drugs are used for recurrence and progression prophylaxis in NMIBK. The objective of the project was the development of active microspheres and filaments based on polymers for local release of relevant urological drugs such as trospium chloride or mitomycin C in the bladder. Due to the local release only adverse side effects should be avoided or minimized that occur with systemic administration. A scalable manufacturing process was developed for the preparation of the active microspheres, starting from the grinding and dispersion of the drug particles in the polymer matrix by a wet-milling process, followed by the actual manufacturing process based on an emulsion process and the subsequent work-up to a free flowing powder by the method of spray drying. The release behavior of the selected polymer matrices was studied and an optimization of the system was done. Small scaled-filament-type drug delivery system was developed to address the indication NMIBK. The developed active microspheres were successfully incorporated into the overall system; likewise and the drug delivery systems developed were successfully applied in the in-vitro and in-vivo studies of the project partners.