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FORSCHUNG/611: Protein-Mikrokugeln als Vehikel für Arzneien in Nano- und Mikro-Transportsystemen (idw)


Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. - 01.11.2010

Alle gleich groß

Aufbau einheitlicher reiner Protein-Mikropartikel an Calciumcarbonat-Templaten


Proteine sind eine interessante Arzneimittelklasse, denn sie zeigen eine hohe biologische Aktivität und wirken sehr spezifisch. Inzwischen lassen sich immer mehr Proteine mit maßgeschneiderter pharmakologischer Wirkung herstellen. Eine Herausforderung ist allerdings der Transport und die kontrollierte Freisetzung der Proteinwirkstoffe im Organismus. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellen Helmuth Möhwald vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm/Potsdam sowie Dmitry V. Volodkin und Regine von Klitzing von der TU Berlin jetzt eine Alternative zu den üblicherweise verwendeten "Transportmitteln", wie Liposomen, vor: Mit einem einfachen, kostengünstigen, schonenden Verfahren konnten sie einheitlich große, reine Protein-Mikrokugeln herstellen.

Nano- und Mikro-Transportsysteme mit Proteinen zu beladen, ist eine Hauptstrategie, um die Wirkstoffe zielgerichtet an ihren Wirkort zu bringen und um eine verlängerte Wirksamkeit zu erzielen. Die Herausforderung dabei ist, Partikel mit einer exakt definierten Proteinmenge, Größe, Morphologie, Zusammensetzung und Dichte herzustellen. Denn diese Charakteristika sind entscheidend, um eine hohe Bioverfügbarkeit und eine definierte Freisetzungsrate auf der gewünschten Darreichungsroute zu erreichen. Leider lassen sie sich nur schwer kontrollieren, wenn konventionelle Methoden zur Herstellung von Proteinpartikeln, wie Kristallisation, Sprühtrocknen und Einbau in Liposomen oder polymere Matrices, verwendet werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass diese Verfahren meist organische Lösungsmittel, hohe Temperaturen oder andere Bedingungen benötigen, die die Stabilität der Proteine beeinträchtigen können.

Gesucht war eine Methode, die ohne Zugabe von störenden Zusätzen und bei milden Bedingungen einheitlich große Proteinpartikel liefert. Eine solche Methode, die zudem sehr einfach und kostengünstig ist, hat das Forscherteam nun entwickelt und erfolgreich an Insulin getestet, einem Klassiker unter den therapeutischen Proteinen. Erfolgsgeheimnis sind poröse Calciumcarbonat-Mikrokügelchen definierter Größe und ein Wechsel des pH-Werts. Im leicht alkalischen wässrigen Milieu (hoher pH-Wert) ist das Insulin-Protein löslich. Werden die Calciumcarbonat-Kügelchen in eine solche Proteinlösung gegeben, füllen sich ihre Poren mit der Insulinlösung. Wird die Lösung nun durch Säure neutralisiert, ist das Insulin nicht mehr löslich und flockt in den Poren aus. Nun wird weiter angesäuert, bis sich im leicht sauren Milieu die Calciumcarbonat-Kügelchen nach und nach auflösen. Das Insulin aus den Poren bleibt als lockere Matrix übrig und schrumpft zu einem kompakten mikrometergroßen Kügelchen zusammen. So entstehen reine Proteinpartikel von einheitlicher Größe und hoher Proteindichte.


Weitere Informationen finden Sie unter
http://presse.angewandte.de

Angewandte Chemie:
Presseinfo 39/2010

Autor:
Dmitry V. Volodkin
Technische Universität Berlin (Germany)
http://www.chemie.tu-berlin.de/klitzing/menue/ueber_uns/arbeitsgruppe/volodkin/

Angewandte Chemie
Permalink to the article:
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201005089

Angewandte Chemie
Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Zu dieser Mitteilung finden Sie Bilder unter:
http://idw-online.de/pages/de/image128072
Von porösen Calciumcarbonat-Mikrokügelchen im leicht alkalischen zu reinen Proteinpartikeln im leicht sauren Milieu.

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/pages/de/institution122


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Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilung
Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V., Dr. Renate Hoer, 01.11.2010
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de


veröffentlicht im Schattenblick zum 3. November 2010