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Auswirkung der Stabilisatorkonzentration auf die Funktionalisierung von Polystyren- und PLGA-Partikeln

Ursula Länger

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Fritz Pittner

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URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30156.93065.659064-2

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Poly(D,L-laktid-co-glykolid) (PLGA)-Nano- und Mikropartikel sind vielversprechende Drug Delivery Systeme, die mit einer großen Bandbreite an Targetern kovalent gekoppelt und so für zielgerichtete Arzneiformen eingesetzt werden können. Die wichtigste Herstellungsmethode ist die Solvent Evaporation Technik, bei der große Mengen an Stabilisator zugesetzt werden. Einer der meist verwendeten Stabilisatoren ist Pluronic® F68, ein Block-Copolymer des Typs PEO-PPO-PEO, das bereits für parenterale Anwendungen zugelassen ist. Das Ziel dieser Arbeit war die Analyse der Auswirkungen von Pluronic® F68 auf die kovalente Kopplung der drei unterschiedlich großen Modellliganden FITC-Immunglobulin G (F-IgG), F-Weizenkeimagglutinin (F-WGA) und F-Cadaverin. Hilfsstofffreie Mikrosphären wurden durch Sprühtrocknung hergestellt und so fraktioniert, dass Partikel mit einem mittleren Durchmesser von 1 bis 5 µm erhalten wurden. Mit Hilfe der Carbodiimidmethode wurden die oben genannten Liganden an ihre Oberfläche in Abwesenheit und in Gegenwart von bis zu 5% Pluronic® gekoppelt. Die Charakterisierung der Partikel erfolgte mit Laserdiffraktion und Flowcytometrie, der PLGA-Gehalt wurde mit HPLC und die Ligandendichte mit Fluorimetrie ermittelt. Pluronic® hat einen Einfluss auf den Verlust der Partikel während der Modifikation. Die größten Verluste wurden ohne der Zugabe von Pluronic® beobachtet, die besten Ergebnisse bei einer Konzentration von 0,5% des Stabilisators erzielt. Die maximale Kopplungsrate wurde für alle drei Liganden in der Abwesenheit des Stabilisators erreicht. Bei niedrigen Pluronic®-Konzentrationen bis zu 0,1% kann eine starke Abnahme der Kopplungseffizienz bei den großen Liganden F-IgG und F-WGA beobachtet werden. Im Gegensatz dazu tritt bei dem kleinen Liganden F-Cadaverin dieser Effekt nicht auf. Bei Erhöhung der Pluronic®-Konzentration tritt bei allen drei Liganden eine starke Reduktion der Kopplungseffizienz auf. Bei F-WGA und F-Cadaverin wurde nur mehr die Hälfte der maximalen Kopplung beobachtet werden, bei F-IgG sogar nur ein Drittel. Dieser Effekt kann optimal mittels Flowcytometrie demonstriert werden, da sie die Analyse von Partikeln in einer definierten Größenordnung erlaubt. Die Ergebnisse sind daher von Schwankungen in der Größenverteilung in der Partikelsuspension unabhängig. Die Verwendung von Pluronic® als Stabilisator während der Immobilisierung von Liganden an der Oberfläche von PLGA-Partikeln führt einerseits zu einer Abnahme der Kopplungseffizienz, andererseits aber zu einem deutlich geringerem Verlust an Partikeln. Daher sollte eine mittlere Konzentration von 0,1% Pluronic® gewählt werden, um eine ausreichende Kopplung mit minimalem Partikelverlust zu kombinieren.

Abstract

(Englisch)

Poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA) nano- and microparticles are promising drug delivery devices which can be covalently coupled with a wide array of targeters for site-specific delivery. The most prominent method for preparation is the solvent evaporation technique which requires the use of high amounts of stabilizer. One of the most frequently employed stabilizers is Pluronic® F68, a block-copolymer of the type PEO-PPO-PEO, which is one of the few authorized stabilizers for the parenteral administration route. The aim of this work was the analysis of the influence of Pluronic® F68 on the covalent coupling of the three model ligands of different molecular size namely FITC-immunoglobulin G (F-IgG), F-Wheat Germ Agglutinin (F-WGA) and F-cadaverine. Surfactant-free microspheres were produced via spray drying and fractionated to yield particles with a mean diameter of 1 – 5 µm. Using the carbodiimide method the above mentioned ligands were coupled to their surface in absence and in presence of up to 5 % Pluronic®. The grafted particles were characterized in terms of size via laser diffraction and flowcytometry, PLGA-content via HPLC as well as ligand density via fluorimetry. The presence of Pluronic® has an impact on the loss of particles during modification. High particle loss was observed without the addition of Pluronic®, the best results were achieved at a concentration of 0,5% of the stabilizer. Maximal coupling rate for all the three ligands was achieved in absence of the stabilizer. At low Pluronic® concentrations up to 0.1% a strong decrease in the coupling efficiency was observed for the large ligands F-WGA and F-IgG, whereas no effect was observed in case of the small F-cadaverine. An increase in the Pluronic® concentration resulted in a strong reduction of the coupling efficiency of all the three ligands. Only half of the maximum coupling could be detected for F-WGA and F-cadaverine, for F-IgG even only one third. Flow cytometry was the ideal method to demonstrate this effect as it allowed the analysis of particles in a selected size range. The results were therefore independent of fluctuations in particle size distribution within the suspension. The use of Pluronic® as stabilizer during the immobilization of ligands on the surface of PLGA particles led on the one hand to a decrease in the coupling efficiency, but on the other hand to considerably lower loss of particles. Therefore an average concentration of 0.1% Pluronic® should be chosen to combine sufficient coupling with minimum loss of particles.

Autor*innen

Ursula Länger

Haupttitel (Deutsch)

Auswirkung der Stabilisatorkonzentration auf die Funktionalisierung von Polystyren- und PLGA-Partikeln

Paralleltitel (Englisch)

Impact of the stabilizer concentration on the surface functionalisation of polystyren and PLGA particles

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

90 S.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Fritz Pittner

Klassifikation

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges

AC Nummer

AC08162985

Utheses ID

3129

Studienkennzahl

UA | 490 | | |

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