Nanopartikel für die Wirkstoffverabreichung
Für effektive Nanopartikel zur Medikamentenverabreichung müssen die NP an die Gegebenheiten angepasst und stimuli-responsiv sein, ausreichend Medikamente transportieren und kontrolliert abgeben können sowie biologisch abbaubar und biokompatibel sein. Im Zuge einer EU-finanzierten Initiative, dem Projekt CAMLC10, wurden Nanopartikel zur Arzneistoffverabreichung entwickelt, welche große Mengen an Medikamenten transportieren und diese auch kontrolliert abgeben können. Zuerst wurden rohe Magnetit (Fe3O4)-NP mit starken paramagnetischen Eigenschaften synthetisiert, um eine Fernauslösung mithilfe eines externen Magnetfeldes zu ermöglichen. Die Fe3O4-NP wurden dann mit verschiedenen Substanzen, wie etwa Cetyltrimethylammoniumbromid, Ölsäure und Eisen(III)-oxidhydroxid (FeOOH) beschichtet, um dem Bauteil hydrophile Eigenschaften zu verleihen. Durch eine Beschichtung mit mesoporösem (Porendurchmesser von 2-50 Nanometer) Siliciumdioxid (SiO2) werden ein einheitlicher Porendurchmesser, ein große Oberfläche, hohe Stabilität sowie die Möglichkeit der Funktionalisierung gewährleistet. Mithilfe eines Sol-Gel-Prozesses wurde eine äußere Beschichtung mit mesoporösem SiO2 erreicht. Die SiO2-Fe3O4-NP mit einer abbaubaren inneren Schicht aus FeOOH wurden funktionalisiert, indem einerseits eine zweischichtig strukturierte Ligand-Konfiguration, andererseits eine kovalent übertragene Ligand-Konfiguration verwendet wurden. Solche NP können dann durch die Integrierung ausgewählter Nanokomponenten wie Liganden, Tensiden oder Peptiden mit hoher Genauigkeit an den Zielort gebracht werden. Im Rahmen des Projekts wurden ferner mehrere Studien durchgeführt, um die NP in Bezug auf ihre Fähigkeiten bei Transport und kontrollierter Abgabe der Wirkstoffe zu beurteilen. Für die Tests wurden die Nano-Wirkstoffdepots mit dem Arzneimittel Gentamicinsulfat gefüllt. Die Abgabe des Wirkstoffs wurde anhand variierender, relevanter Parameter bewertet. Diese sich verändernden Parameter waren der pH-Wert, der Porenverschluss sowie die Rührgeschwindigkeit während des Tests. Der Porenverschluss stellt eine wichtige Eigenschaft da, da dadurch garantiert wird, dass der Arzneimittelwirkstoff während des Transports an den Zielort im NP verbleibt. Ein Sicherheitsbedenken in Bezug auf die klinische Anwendung ist die Biokompatibilität. Des Weiteren wurden In-vitro-Zytotoxizitätstests durchgeführt. Die unbeschichteten NP zeigten eine nur minimale Zytotoxizität, während die funktionalisierten NP je nach Größe und Konfiguration unterschiedliche Toxizität aufwiesen. Durch die Ergebnisse des Projekts CAMLC10 wurde der Grundstein für die klinische Anwendung von Nano-Wirkstoffdepots aus mesoporösen SiO2-Hybridnanopartikeln für die Medikamentenverabreichung gelegt. Es sind jedoch weitere Forschung und Tests notwendig, um Biokompatibilität, Sicherheit und Wirksamkeit zu gewährleisten. Neben der Krebstherapie könnten mesoporöse SiO2-NP auch bei der Katalyse, chemischen Trennungen, Implantaten, Thrombolyse und anderen Gebieten angewendet werden.
Schlüsselbegriffe
Nanopartikel, Verabreichung von Medikamenten, Wirkstofffreisetzung, Krebs, Thrombose, funktionalisierte Nanopartikel, biologische Abbaubarkeit, Biokompatibilität, Magnetit, mesoporöses Siliciumdioxid, Porenverschluss
