Synthese und physikalisch-chemische Charakterisierung bipolarer Amphiphile zur Stabilisierung wirkstofftragender Vesikel für die orale Anwendung

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Simon Drescher
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276959565

Liposomen, welche aus Phospholipiden wie DPPC oder DOPE bestehen, werden vielfach als Drug Delivery System angewendet. Dabei kommt neben der intravenösen, intravitrealen oder transdermalen Gabe auch die orale Applikation von liposomal formulierten Wirkstoffen in Betracht. Jedoch besitzt dieser orale Applikationsweg einige Nachteile, die es zu überwinden gilt. Zu nennen sind hier insbesondere Stabilitätsprobleme der Vehikel im Gastrointestinaltrakt: einerseits verlieren die Liposomen selbst ihre Integrität und lassen den verkapselten Wirkstoff frei, andererseits weisen die Phospholipide eine chemische Instabilität unter physiologischen Bedingungen (niedriger pH-Wert) auf. Eine Möglichkeit, diese Stabilitätsprobleme zu umgehen, besteht in der Verwendung von langkettigen, bipolaren Amphiphilen (Bolalipide). Diese Bolalipide, welche ihren Ursprung in den Membranlipiden der Archaebakterien haben, bestehen aus zwei hydrophilen Kopfgruppen, die über eine oder mehrere hydrophobe Alkylketten verbunden sind. Sie können sich in gestreckter Form in Phospholipid-Bilayer einbauen und so zu einer Stabilisierung dieser Bilayer und folglich der Liposomen führen. Jedoch ist auch die Verwendung von natürlichen, archaebakteriellen Membranlipiden mit Herausforderungen verbunden. Zu nennen sind hier die aufwendige und kostenintensive Kultivierung der Archaebakterien sowie die strukturelle Diversität der extrahierten Lipide. Doch auch die Totalsynthese von archaebakteriellen Membranlipiden ist zeitaufwendig und kostenintensiv. Am zuletzt genannten Punkt anknüpfend ist die große Vision dieses Projekts, ein einfach zu synthetisierendes Bolalipid zu entwickeln, welches zur Stabilisierung wirkstofftragender, oral anwendbarer Liposomen genutzt werden kann. Die Ziele des geplanten Vorhabens sind demnach, erstens, die Synthese von neuartigen ein- und zweikettigen Bolalipiden mit modifizierten Alkylketten. Der zweite, sehr bedeutende Abschnitt des Vorhabens beschäftigt sich mit der Charakterisierung des Aggregationsverhaltens der neuen Bolalipide in wässriger Suspension sowie Untersuchungen zur Mischbarkeit dieser Bolalipide mit membranbildenden Phospholipiden. Die physikalisch-chemische Charakterisierung erfolgt dabei mit Hilfe von kalorimetrischen, IR- und NMR-Methoden, sowie mittels Elektronenmikroskopie, dynamischer Lichtstreuung, Röntgen- und Neutronenstreuung und Fluoreszenzmethoden (FCS, FRET). Ergebnisse dieser Untersuchungen erlauben Rückschlüsse auf die strukturellen Voraussetzungen der Bolalipide, die gegeben sein müssen, um sich in gestreckter Konformation und somit stabilisierend in Phospholipid-Bilayer einzubauen. Sind Bolalipide mit diesen Eigenschaften identifiziert worden, so gilt es im dritten Abschnitt des Projekts die Stabilität dieser modifizierten Liposomen in verschiedenen Medien, wie z.B. künstlichem Magensaft, zu analysieren, um perspektivisch die Anwendbarkeit dieser Liposomen für die orale Verabreichung von z.B. pH-sensitiven Wirkstoffen zu eruieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Professor Dr. Dariush Hinderberger