Detailansicht
Contributions to the development of novel biocompatible coatings of medically relevant materials with regard to "drug-targeting"-efficiency
Helmut Hinterwirth
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Fritz Pittner
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30430.19045.709463-0
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Obwohl Stents signifikant das Risiko von Restenosis im Vergleich zur Ballon-Angioplastie
herabsetzen, liegt die Restenosisrate bei Patienten mit Stents nach 6 Monaten noch immer bei
20-40%. Entscheidend dabei ist die Biokompatibilität des Implantats. Zwei Kategorien von
Stentbeschichtungen können unterschieden werden: biokompatible Beschichtung und drugeluting
Beschichtung. Drug-eluting Stents (DES) wurden entwickelt, um Arzneimittel (drugs)
ortsspezifisch freizusetzen und so einer Restenosis vorzubeugen. Mittels DES konnte die
Restenosisrate auf 16% gesenkt werden. Sind die Arzneimittel jedoch aufgebraucht, können
sie nicht wieder aufgefüllt werden.
Drugs können eingeschlossen in Nanopartikel (NP) verabreicht werden, zeigen aber eine für
sie typische Verteilung im Körper abhängig von der NP-Oberfläche. Ausgestattet mit einer
Erkennungsdomäne wie z.B. Antikörper (man spricht von einer "ziel-orientierten" Struktur)
können die drug-carrier an das Zielgewebe "andocken" und ortsspezifisch ihre Arzneimittel
freisetzen. Der Vorteil von drug-targeting ist die Steigerung der Bioverfügbarkeit und
Reduzierung der Nebeneffekte. Ein anderer Aspekt ist die kontrollierte Freisetzung der
Arzneimittel über einen bestimmten Zeitraum. Der Abbau der NP und somit die
Arzneimittelfreisetzung wird beeinflußt durch dessen hydrophoben zu hydrophilen Anteils.
Sind auch dessen Abbauprodukte biokompatibel spricht man von biodegradabel.
PLGA-Nanopartikel werden häufig als Arzneimittelträger genützt und sowohl in vitro als
auch in vivo Studien haben deren vollständige Biokompatibilität gezeigt. Aber obwohl PLGAMaterialien
im Allgemeinen biokompatibel und nicht toxisch sind, haben einige Studien
Entzündungsreaktionen aufgezeigt. Dies wurde ausgenutzt, um Kaninchen mit PLGA-NP zu
immunisieren und so Antikörper (PLGA-Ak) gegen diese zu produzieren. Die Oberfläche von
PLGA-NP agiert nun als Erkennungsdomäne. Immobilisiert man PLGA-Ak auf Implantaten,
binden diese spezifisch die NP und es kommt zu einer ortsspezifischen Anreicherung.
PLGA-NP sind auch biodegradabel. Bei der Degradation in Milch- und Glykolsäure werden
die Wirkstoffe freigesetzt, aber auch die Konformation der NP ändert sich mit der Zeit. Dabei
wird die Bindung an den Ak zunehmend schwächer und die NP dissoziieren. Neue drugcarrier
können verabreicht werden, ein Reloading kann durchgeführt werden.
Diese Kombination von drug-targeting und drug-reloading hat den Vorteil, dass neue
Arzneimittel – angepaßt an die spezifischen Bedürfnisse der Patienten – ortspezifisch an ihr
Wirkungsfeld gelenkt werden können unter gleichzeitiger Steigerung der Bioverfügbarkeit
und Reduzierung der Nebeneffekte.
Abstract
(Englisch)
Although stents significantly reduce restenosis when compared with balloon angioplasty,
restenosis rates in patients who receive stents are still 20% to 40% at 6 months12. Important is
thereby the biocompatibility of the implant. Two categories of stent coatings may be
distinguished: biocompatible coating to be less thrombogenic and inflammatory and drugeluting
coating. Drug-eluting stents (DES) were developed to release drugs site-specific and
hence to prevent restenosis. With the aid of DES, the restenosis rate decreased to 16% 13.
However, after depletion the drug reservoir cannot be refilled.
Drugs may be administered encapsulated in nanoparticles (NPs), but display a typical
distribution in corpora depending on the NP's surface. Equipped with a cognition domain such
as antibodies (so called "target-oriented" structure), the drug-carriers are able to "dock" to the
targeting-moiety and release their drugs site-specifically. The advantage of drug-targeting is
the increase of bioavailability and the decrease of side effects. Another aspect is the controlled
drug-release over a specific time. The degradation rate of the NPs and thus of the drug-release
is determined by its hydrophobic/hydrophilic ratio. If the degradation products are also
biocompatible, it is called biodegradable.
PLGA (Polyl(lactic-co-glycolic acid))-nanoparticles are commonly used as drug-carriers and
have shown full biocompatibility both in vitro and in vivo studies23. Although PLGAbiomaterials
are generally biocompatible and non-toxic, several studies have reported
inflammatory reactions11. This was utilised to immunise rabbits with PLGA-NP and produce
antibodies against it (PLGA-Ab). The surface of PLGA-NPs acts now as recognition domain
for the PLGA-Ab. PLGA-antibodies immobilised on implants specifically bind the
nanoparticles and enrich them site-specific.
PLGA-NPs are also biodegradable. By degradation to lactic and glycolic acid, the drugs are
released; but also the conformation changes by and by. Thereby the binding to the PLGA-Ab
weakens and the NPs dissociate again. New drug-carriers can now administered and reloading
can take place.
This principle of the combination of drug-targeting and drug-reloading has the advantage that
new drugs can - adjusted to the specific needs of patients - site-specifically target the moiety
with simultaneous increase of the bioavailability and decrease of side effects.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
stent biocompatible coating nanoparticle drug-targeting drug-reloading antibody purification determination of titre
Schlagwörter
(Deutsch)
Stent biokompatible Beschichtung Nanopartikel Drug-Targeting Drug-Reloading Antikörper-Reinigung Titerbestimmung
Autor*innen
Helmut Hinterwirth
Haupttitel (Englisch)
Contributions to the development of novel biocompatible coatings of medically relevant materials with regard to "drug-targeting"-efficiency
Paralleltitel (Deutsch)
Beiträge zur Entwicklung neuartiger biokompatibler Oberflächenbeschichtungen medizinisch relevanter Materialien in Hinblick auf "Drug-Targeting"-Tauglichkeit
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
103 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Fritz Pittner
AC Nummer
AC08102833
Utheses ID
5233
Studienkennzahl
UA | 419 | | |