Verbundprojekt: Funktionalisierte Trägermaterialien aus marinen Biopolymeren zur Therapie von chronischen Erkrankungen (BlueBioPol); Teilprojekt: TP2 - Partikuläre Wirkstoffträgersysteme & Funktionale Nanopartikel-Hydrogel-Komposite

Abstract

Der Fokus des Teilprojektes lag auf der Herstellung und Charakterisierung von partikulären und Hydrogel-basierten Trägermaterialien für die medizinische Anwendung. Die unterschiedlichen Trägermaterialien sollen dabei einzeln oder in Kombination in Therapien eingesetzt werden, um die Effektivität am Wirkungsort zu steigern. Ein weiterer Fokus des Teilprojektes liegt in den technologischen Möglichkeiten zur Funktionalisierung von Hydrogelen durch biokompatible Nanomaterialien, zur Entwicklung von injizierbaren, oder druckbaren Gelen oder zur Freisetzung von bioaktiven Stoffen unter kontrollierten Bedingungen. Partikuläre Systeme aus Lipiden oder Polymeren eignen sich zum Schutz, zur lokalen Gabe und zur Freigabesteuerung und können alleine oder als Bestandteil von Kompositmaterialien (eingebettet in ein Hydrogel oder ein patch) als versatile Wirkstoffträger-Plattform dienen. Insbesondere Biopolymere haben sich hier als sehr attraktive Materialien erwiesen, da sie oft über eine hohe Biokompatibilität, Biodegradierbarkeit und geringe Toxizität verfügen. Dabei können kationische Polymere, wie Chitosan, intensiver mit Zelloberflächen interagieren und adhäsiv wirken als anionische Polymere wie Alginate, welche umgekehrt weniger Irritationspotential aufweisen. Zusätzlich lassen sich die Materialien zumeist im wässrigen Milieu verarbeiten, was für den Einsatz als Wirkstoffträger und im Sinne der späteren Anwendbarkeit in vivo sehr positiv ist. Für die Applikation ist die lokale Gabe solcher partikulären Systeme in der Regel erforderlich, da die Systeme, anders als molekulardispers verteilte Einzelmoleküle, nicht über Diffusion an den Zielort gelangen können. Am Wirkort oder in direkter Nähe des Wirkorts appliziert, kann ein partikuläres System dann eine hohe lokale Wirkstoffkonzentration erzeugen und die systemischen Nebeneffekte gering halten. PharmTech verfügte über langjährige Expertise insbesondere in der Formulierung von Chitosan-basierten Systemen, welche auf die Herstellung und Charakterisierung von Alginat-Systemen übertragen wurde. Die NanoMat-Gruppe verfügt über langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Hydrogelen und Aerogelen für biomedizinische Anwendungen. Dies ist von großem Vorteil für die Entwicklung von Trägermaterialien, insbesondere bei der Verwendung von Alginat für die angestrebten Anwendungen. Alginat wurde hier als attraktives marines Biopolymer ausgewählt, für das mit dem Partner OceanBasis ein lokaler Rohstoffhersteller an Bord war.