Reengineering der thermischen Feldflussfraktionierung für die Biokompatibilität: Ein neuartiger Ansatz zur Charakterisierung der Bindungsaffinität und mikrostrukturellen Dynamik zwischen biopharmazeutischen Nanostrukturen und aktiven pharmazeutischen Wirkstoffen

• Antragsteller: Dr. Upenyu Muza
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Biochemie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551623767

BIO-TF3 strebt danach, die Grenzen der Technologie in der Charakterisierung von biopharmazeutischen Nanostrukturen (BPNs) und ihrer Interaktionen mit aktiven pharmazeutischen Inhaltsstoffen (APIs) zu überschreiten, indem zwei innovative Techniken integriert werden: Mikroskalen-Thermophorese (MST) und thermische Feldflussfraktionierung (ThFFF). Derzeit liefert MST präzise Bindungsaffinitätsmessungen, aber es fehlen separative Fähigkeiten und statistische Bewertungen der Eigenschaftsverteilungen. ThFFF hingegen ist in der Lage, komplexe Nanostrukturen zu trennen, wurde aber bisher nicht auf BPNs angewendet. Durch die Kombination dieser Techniken in ein einziges analytisches Verfahren (ThFFF - MST) strebt BIO-TF3 an, die inhärenten Einschränkungen zu überwinden und umfassende Einblicke in Bindungsaffinität und mikrostrukturelle Dynamik von BPN-API-Komplexen zu bieten. Durch die Erreichung der folgenden Ziele strebt BIO-TF3 an, das Verständnis der BPN-API-Interaktionen voranzutreiben und den Weg für eine effektivere zielgerichtete Arzneimittelabgabe und fortschrittliche Therapeutika zu ebnen: (i) Entwicklung eines biokompatiblen ThFFF-Systems mit separativem MST zur Analyse sensitiver biologischer Entitäten wie BPNs. Dies beinhaltet die Vergoldung des ThFFF-Kanals für chemische Stabilität und die Kopplung mit Fluoreszenzerkennung zur Durchführung separativer MST; (ii) Implementierung eines innovativen Datenanalyserahmens namens 3-dimensionale Korrelation ThFFF (3DCoThFFF) zur Verbesserung der Interpretation komplexer Datensätze, die aus ThFFF - MST generiert wurden; (iii) Charakterisierung verschiedener BPNs (wie extrazelluläre Vesikel, feste Lipidnanopartikel und funktionalisierte Polymersomen), um die Wirksamkeit von ThFFF - MST zu demonstrieren, insbesondere in der Krebstherapie; (iv) Integration von ThFFF mit Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS), um hochauflösende Einblicke in die mikrostrukturelle Dynamik von BPNs unter physiologischen Bedingungen zu gewinnen; (v) Nutzung mehrerer Detektoren nach ThFFF - MST, um ergänzende Analysen und Validierungsdatensätze in einer einzigen Messung bereitzustellen und so Genauigkeit und Zuverlässigkeit sicherzustellen; (vi) Ansprechen der Einschränkungen konventioneller Techniken wie der batchweisen MST durch Bereitstellung separativer Fähigkeiten und Selbstvalidierung innerhalb von ThFFF - MST.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Bulgarien, Portugal, Schweden
• Kooperationspartner: Professor Lars Nilsson, Ph.D.; Professor António José Braga Osório Gomes Salgado, Ph.D.; Professor Christo Tzachev, Ph.D.