Pharmazeutische Nanotechnologie und Drug Targeting

Das Hauptforschungsinteresse unserer Gruppe gilt der Entwicklung von pharmazeutischen Präparaten für Nukleinsäuren und Peptidwirkstoffe auf der Grundlage neuer Ansätze der pharmazeutischen Nanotechnologie. Biopharmazeutische Untersuchungen konzentrieren sich auf den Weg der oralen Aufnahme. Außerdem werden die Festkörpereigenschaften von pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) auf dünnen Filmen untersucht.

Nukleinsäure-Medikamente wie Oligonukleotide, siRNA und microRNA stellen eine neue Klasse von Substanzen dar, die für verschiedene therapeutische Ziele eingesetzt werden, darunter Stoffwechselkrankheiten, Virusinfektionen und Krebs. Im Gegensatz zur Gentherapie, bei der genetisches Material ersetzt wird, wird bei Antisense-Medikamenten oder siRNA das körpereigene genetische Material während der Antisense-Therapie nicht verändert oder ersetzt. Diese Oligonukleotide sind wirksame Blocker der Proteinexpression mit einer hohen Sequenzspezifität. Einzelsträngige modifizierte DNA-Oligonukleotide, siRNA und microRNA werden in unseren Versuchen häufig verwendet.

Die neuesten Verbesserungen bei der Verabreichung von Arzneimitteln und der gezielten Verabreichung von Arzneimitteln sind Protamin-Oligonukleotid-Partikel - so genannte Protikel. Diese Kolloide sind potente Transportvehikel für Oligonukleotide sowie für Peptide und Proteine. Es werden mehrere Kooperationen mit anderen Forschungsgruppen initiiert, um den Zweck dieser vielversprechenden Nanopartikel zu untersuchen.

Zu den biopharmazeutischen Untersuchungen gehören Permeabilitäts- und Zytotoxizitätsstudien von Nanomaterialien an der Mundschleimhaut und im Magen-Darm-Trakt. Außerdem werden dünne Filme von Wirkstoffen auf Oberflächen hergestellt, um die Festkörpereigenschaften der Wirkstoffe, einschließlich Auflösungsverhalten und Stabilität, zu beeinflussen. Zu den untersuchten Oberflächen gehören moderne biologisch abbaubare Filme wie Cellulose oder Chitosan sowie Modellsubstrate wie Einkristall-Glimmer oder Einkristall-NaCl, die es ermöglichen, grundlegende und anwendungsrelevante Fragen zu beantworten. Zu den API-Abscheidungstechniken gehören sowohl das Lösungsgießen als auch die physikalische Gasphasenabscheidung. Rasterkraftmikroskopie und Beugung mit streifendem Einfall werden neben Standardtechniken an diesen dünnen Schichten eingesetzt, die so dünn wie eine molekulare Monoschicht bis hin zu großen Kristallbereichen sein können.

1. Pharmazeutische Nanotechnologie: Die Projekte werden von der Österreichischen Nano-Initiative, dem FWF und der FFG gefördert. Organisiert werden die Projekte von www.bionanonet.at. Neue peptidbasierte Verabreichungssysteme werden als Arzneimittelverabreichungssysteme und Diagnostika untersucht. Diese Nanopartikel werden Protikel (Protamin-Oligonukleotid-Partikel) genannt und sind ein interessanter neuer Verabreichungsansatz für Antisense-Verbindungen, siRNA sowie für Peptide und Proteine. Zu den aktuellen Projekten gehören die Verfolgung von Stammzellen, VIP-Depot-Formulierungen für die Verabreichung in der Lunge und sind Teil von nanoHealth.
2. Es werden zelluläre Testsysteme speziell für siRNA-Konstrukte entwickelt, die an Proteine als Träger gebunden sind. Die Herabregulierung von Proteinspiegeln wird an einem Hirntumormodell untersucht. MitarbeiterInnen in diesem Bereich sind Wolfgang Sattler und Eva Bernhart, Medizinische Universität Graz. Die Arbeiten werden durch das FFG Bridge Programm gefördert.
3. Pharmaceutical Engineering ist das Thema des kürzlich gegründeten Kompetenzzentrums RCPE. Die Projekte konzentrieren sich auf die Hochskalierung der Produktion von Nanopartikeln, Proteinformulierungen und neue Arzneimittelverabreichungssysteme auf der Basis von Cellulose.
4. EuroNanoTox ist ein vom BionanoNet koordiniertes Projekt. Unser Beitrag basiert auf den von nanoTRUST zur Verfügung gestellten Literaturdatenbanken und In-vitro-Toxizitätstests für Arzneimittelformulierungen.
5. Depot-Formulierungen für kolloidale Arzneimittel und spezielle Mikropellets sind ein neues, in Graz gegründetes Forschungsgebiet. Derzeit werden Arzneimittelformulierungen auf Basis von lipophilen Matrices, die in thixotropen Flüssigkeiten dispergiert sind, untersucht.
6. Die Antisense-Therapie mit Drug-Delivery-Vehikeln unserer Gruppe wird mit neuen Strategien der Photodynamischen Therapie gegen Tumore kombiniert. Dieses Projekt war Teil des Pharmazie DFG-Graduiertenkollegs am Biozentrum Frankfurt zusammen mit Manfred Schubert-Zsilavecz und dem ILM, Ulm.

Sarah ABOU-AHMED

Camilla PLASONIG

Kristian RADMAN

Marlene STEININGER

Gregor ZUPANCIC (CPE Masterstudium)