Identifizierung der unbekannten Absorptionsmechanismen von Polysorbat 80-Mizellen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Johanita Malan
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434511263

Dieses Projekt soll die noch unbekannten Absorptionsmechanismen von Polysorbat-80-Mizellen im Allgemeinen sowie von PS80-verkapselten Curcumin Mizellen (PS80/Curcumin) und nativem Curcumin im Speziellen identifizieren.Emulgatoren, wie Polysorbat 80 (PS80), werden verwendet, um mizellare Formulierungen von Arzneimitteln, Mikronährstoffen und sekundären Pflanzenstoffen mit verbesserter oraler Bioverfügbarkeit herzustellen. Obwohl die Aufnahme von PS80 von FEEDAP und der FDA als sicher eingestuft wird, gibt es Hinweise, dass hohe Dosen zu geringgradiger Entzündung und Darmbarriere-Dysfunktion führen könnte. Über die Absorption und den Metabolismus von PS80-Mizellen ist sehr wenig bekannt. Für die Sicherheit von PS80-mizellaren Formulierungen ist von Bedeutung, ob die Mizellen an der Bürstensaummembran des Darms dissoziieren, was zu einer veränderten Darmbarrierefunktion führen könnte, oder als intakte Mizellen, zum Beispiel durch Endozytose, aufgenommen werden.Weiterhin ist der Einfluss der gastrointestinalen Verdauung (z. B. pH, Gallensäuren, Lipasen) auf die Eigenschaften (z. B. Größe und Oberflächenladung) und Absorptionsmechanismen von Mizellen noch unbekannt. Dies ist von besonderer Bedeutung bei der Untersuchung der Absorptionsmechanismen in vitro, bei denen bisher nur die Originalmizellen, nicht aber möglicherweise während der Verdauung veränderte Mizellen untersucht wurden. In Pilotexperimenten konnte ich bereits beobachten, dass der in vitro-Verdau von PS80/Curcumin-Mizellen die mizellare Oberflächenladung und den trans-epithelialen Transport von Curcumin signifikant verändert. Aufgrund der geringen Bioverfügbarkeit von nativem Curcumin, der Verbesserung seiner Bioverfügbarkeit (bis zu 185-fach) durch mizellare Solubilisierung mit PS80 und Berichten über einen veränderten intrazellulären Transport mizellaren Curcumins, ist es eine ideale Modellverbindung.Das vorgeschlagene Projekt untersucht systematisch die Absorptionsmechanismen von PS80-Leermizellen, PS80/Curcumin-Mizellen und nativem Curcumin sowie die Auswirkungen des in vitro Verdaus auf die mizellaren Eigenschaften und den transepithelialen Transport. Aktive Absorptions- und Efflux-Transporter von PS80-Micellen und Curcumin sollen durch spezifische Inhibitoren und mittels eines lentiviralen CRISPR/cas9-System modifizierte Zellen identifiziert werden. Absorptionsmechanismen, wie Endozytose, und der intrazelluläre Transport der Mizellen werden in fixierten und lebenden Zellen mittels Fluoreszenzsonden und Konfokaler-Laser-Scanning-Mikroskopie untersucht.Die Ergebnisse dieser Forschung werden die molekularen Mechanismen aufklären, die für die verbesserte Absorption von PS80-verkapselten Wirkstoffen im Allgemeinen und mizellarem Curcumin im Besonderen verantwortlich sind. Die generierten Daten werden für die Entwicklung neuer mizellarer Formulierungen mit weiter erhöhter Bioverfügbarkeit sowie einem besseren Verständnis der Sicherheit mizellarer Formulierungen von Bedeutung sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen