Hydrogele als Drug Delivery Systeme basierend auf Hydroxyethylstärke

Harling, Steffen

Hydrogele aus Hydroxyethlstärke sind aufgrund der guten Biokompatibilität von Hydroxyethylstärke viel versprechende Kandidaten für Drug Delivery Systeme von therapeutisch wirksamen Proteinen. Nach Aktivierung via Carbonyldiimidazol lassen sich Hydroxyethylmethacrylat oder unterschiedliche Polyethylenglykolmethacrylate mit Hydroxyethylstärke zu vernetzbaren Derivaten umsetzen, die in wässrigem Medium mittels Photoinitiator (Irgacure 2959) und UV-Licht vernetzen können. Durch diese Synthesen sind vernetzbare Hydroxyethylstärkederivate möglich, die sich neben dem Substitutionsgrad in der Länge des Spacers zwischen dem Polymerrückgrat und der vernetzbaren Methacrylatgruppe unterscheiden. Durch Umsetzung von Hydroxyethylstärke mittels Glycidylmethacrylat lassen sich zudem Hydroxyethylstärkederivate herstellen, die über eine Esterbindung mit Methacrylatfunktionen substituiert sind und somit keinen Spacer aufweisen. Die aus diesen Hydroxyethylstärkederivaten hergestellten Hydrogele lassen sich mit der Magnetrelaxometrie untersuchen, bei der magnetische Nanopartikel als Sonden in der Hydrogelmatrix eingesetzt werden. Die dabei erhaltenen Resultate für die immobilisierten Nanopartikel nach unterschiedlich langer Bestrahlungsdauer lassen sich sehr gut mit den Messergebnissen der klassischen Hydrogelcharakterisierungsmethoden wie Rheologie und Quellungsmessungen korellieren, so dass sich hier eine neue Art zur Hydrogelcharakterisierung abzeichnet. Diese Hydroxyethylstärkederivate können nicht nur zu Hydrogelzylindern im cm-Massstab umgesetzt werden, sondern lassen sich in einem wässrigem Zwei-Phasen-System mit Polyethylenglycol in Gegenwart von Proteinen zu Mikrosphären umsetzen, so dass ein Einsatz als Drug Delivery System für therapeutisch wirksame Proteine möglich ist.

Hydrogels of hydroxyethylstarch are, due to their good biocompatibility promising candidates as drug delivery systems for therapeutic proteins. Crosslinkable derivatives of hydroxyethylstarch can be synthesized by substitution of hydroxyethylstarch with hydroxyethylmethacrylate or different polyethylenemethacrylates after activation with carbonyldiimidazole. By variation of the substituent and its amount, hydroxyethylstarchderivatives with different degree of substitution and different spacerlength between the crosslinkable methacrylate group and the polymer backbone are possible. Adding glycidylmethacrylate to hydroxethylstarch results also in a crosslinkable hydroxyethylstarchderivate, but with an esterbonding between the methacrylate group and the hydroxyethylstarch without any spacer. All these derivatives can be crosslinked in aqueous media with a photoinitiator (Irgacure 2959) and UV-light. The crosslinking can be monitored with magnetorelaxometry by using the relaxation signal of magnetic nanoparticles as probes inside of the hydrogelmatrix. These results correlate good with the results of classic hydrogelcharacterisation methods like rheology and swelling, which shows the potential of magnetorelaxometry as a characterisation method of crosslinkable systems. Next to the crosslinking into hydrogelcylinders in cm-range, it is also possible to use these hydroxyethylstarchderivatives in an aqueous two-phase system with polyethylenglycole in presence of proteins resulting in microspheres. After crosslinking of the microspheres the proteins are immobilzed. These hydrogel microspheres are promising candidates as drug delivery systems for therapeutic proteins.

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Harling, Steffen: Hydrogele als Drug Delivery Systeme basierend auf Hydroxyethylstärke. 2010.

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