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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-31366
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/3136/


Rank, Anja

Herstellung und Charakterisierung von Vesikeln aus amphiphilen Blockcopolymeren

Preparation and characterization of vesicles consisting of amphiphilic block copolymers

Dokument1.pdf (11.031 KB) (md5sum: 389c7e7a0cd4e2d999234acd3dea9266)

Kurzfassung in Deutsch

Vesikel stellen geschlossene Hohlkugeln im Nanometerbereich dar, deren Hülle, im Falle von Arzneistoffträgern, aus einem Assoziat amphiphiler Moleküle besteht (Bilayer). Neben Lipiden haben sich vor wenigen Jahren zusätzlich amphiphile Blockcopolymere als Grundbaustein von Vesikel herausgestellt. Diese erst wenig untersuchten Polymer-basierten Vesikel (Polymersomen) stellen eine Alternative zu den in vielen Bereichen bereits gut erforschten Liposomen dar. Vorliegende Arbeit soll dazu beitragen, die Untersuchungen im Bereich der Polymersomen zu unterstützen und analysiert speziell die Blockcopolymere PI-PEO und P2VP-PEO hinsichtlich ihrer vesikelbildenden Eigenschaften, ihrer Stabilität und ihrer Eignung als Arzneistoffträger.
Zunächst wird aufgrund der angestrebten Verwendung als Arzneistoffträger nach einem einfachen Herstellungsverfahren gesucht, welches kleine Vesikel (≤ 200 nm) mit einheitlicher Größe und Form liefert. Es werden verschiedene für Liposomen übliche Herstellungsmethoden getestet. Die erhaltenen Polymervesikel werden mittels Dynamischer Lichtstreuung (DLS) und Cryo-Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (Cryo-TEM) näher charakterisiert. Als geeignete Präparationsmethode erweist sich die Extrusion durch Polycarbonatmembranen mit definierten Porengrößen und resultierenden Vesikelgrößen zwischen 150 und 200 nm.
Das Polymer P2VP-PEO zeigt ein temperatursensitives Verhalten in wässriger Umgebung, das für die Entwicklung einer neuen und einfachen Herstellungsmethode (Temperatur-Methode) verwendet wird. Die längere Kühlung einer P2VP-PEO-Polymerdispersion und anschließende Erwärmung resultiert in der Bildung sehr homogener und kleiner Vesikel (ca. 70 - 120 nm). Die Vesikelgröße kann dabei durch verschiedene Herstellungsparameter wie Kühltemperatur, Kühlzeit, Geschwindigkeit der Erwärmung und Probenzusammensetzung (Polymerkonzentration, Ionenstärke und Art des Puffers) gesteuert werden. Weiterhin wird das temperaturabhängige P2VP-PEO-Aggregationsverhalten, das auf einer reversiblen Vesikel-Wurmmizellen-Umwandlung beruht, mit Hilfe von DLS und Cryo-TEM aufgeklärt.
Die Verwendung dieser Polymervesikel als Arzneistoffträger setzt die stabile Verkapselung von Stoffen voraus. Deshalb wird die Einschlussrate von hydrophilen Fluoreszenzmarkern bestimmt. Während in PI-PEO-Vesikel eine Verkapselung möglich ist, zeigen P2VP-PEO-Vesikel eine hohe Durchlässigkeit für diese Farbstoffe bzw. Wechselwirkung mit diesen. Weiterhin wird der Einschluss des Zytostatikums Doxorubicin in Vesikel aus PI-PEO über ein Remote Loading Verfahren untersucht.
Abschließend wird die physikalische Stabilität dieser Polymersomen während der Lagerung als auch bei Einwirken von Detergenzien und Säuren verfolgt.


Kurzfassung in Englisch

Vesicles are nanosized closed hollow spheres with a shell composed of an association of amphiphilic molecules (bilayer). In addition to lipids, amphiphilic block copolymers have emerged as a basic module for vesicles in recent years. These hardly investigated polymer-based vesicles (polymersomes) are an alternative to the well-investigated liposomes. The present work should contribute to support the research area of polymersomes and particularly studies the block copolymers PI-PEO and P2VP-PEO with regard to their vesicle-forming properties, their stability and their suitability as drug carrier.
The use of these vesicles as drug carrier requires a simple preparation method which yields vesicles (< 200 nm) with uniform size and shape. Therefore, various preparation methods commonly used for liposomes were investigated. The polymer vesicles obtained were characterized by dynamic light scattering (DLS) and cryo-transmission electron microscopy (cryo-TEM). Extrusion through polycarbonate membranes with defined pore size proved to be the best method, which resulted in particles with a suitable size range between 150 and 200 nm.
The polymer P2VP-PEO showed a temperature-sensitive behaviour in aqueous environments, which was used for the development of a new and simple preparation method (the temperature-method). The cooling of a P2VP-PEO-dispersion followed by warming up resulted in the formation of very homogenous and small vesicles (approx. 70 – 120 nm). The vesicle size could be controlled through various preparation parameters such as cooling-temperature, cooling-time, heating-rate and sample composition (polymer concentration, ion strength and kind of buffer). Moreover, the temperature-dependent aggregation behaviour of P2VP-PEO, which was based on a reversible vesicle-to-wormmicelle-transition, was elucidated with the help of DLS and cryo-TEM.
Furthermore, the use of polymersomes as drug carrier requires a stable encapsulation of substances. Therefore, the encapsulation efficiency of hydrophilic fluorescence markers was determined. While an encapsulation was feasible in vesicles of PI-PEO, P2VP-PEO-vesicles showed a high permeability to the dyes and an interaction with them. The encapsulation of the cytostatic drug doxorubicin into vesicles of PI-PEO by remote loading was also investigated.
Finally, the physical stability of these polymersomes during storage as well as under the influences of detergents and acids was followed.


SWD-Schlagwörter: Vesikel , Elektronenmikroskop , Dynamische Lichtstreuung , Polymere
Freie Schlagwörter (englisch): vesicles , blockcopolymers , electronmicroscopy , dynamic light scattering
Institut: Institut für Pharmazeutische Wissenschaften
Fakultät: Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Schubert, Rolf (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.06.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 13.07.2007
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