Authors:	Danner, Ann-Kathrin Maria
Title:	Multifunctional Amphiphilic Polyethers: From Polyether Lipids to Tapered Structures
Online publication date:	25-Sep-2019
Year of first publication:	2019
Language:	english
Abstract:	Polyethylenglykol (PEG) ist der Goldstandard für biomedizinische Anwendungen und wird für eine Vielzahl von Produkten verwendet, die von Kosmetik und Nahrungsmittelzusätzen bis hin zu hochentwickelten Wirkstofftransportsystemen reichen.1–3 Besonders die Anwendung von PEG in Liposomen (PEGylierung), das zu sterisch stabilisierten Nanotransportern führt die den „stealth-Effekt“ (Tarnkappeneffekt) aufweisen, ist eine etablierte Strategie, um die pharmakokinetischen Eigenschaften dieser Systeme zu verbessen.4–6 Allerdings besitzt PEG, trotz seiner herausragenden Eigenschaften für Biomedizin und Nanotechnologie nur zwei funktionelle Gruppen und zeigt keine Abbaubarkeit. Des Weiteren weisen sterisch stabilisierte Liposomen oft eine noch zu geringe in vivo Stabilität auf, die zu einer schnellen renalen Ausscheidung führt. Diese Nachteile werden in dieser Arbeit adressiert, in der die Synthese von PEG und amphiphilen PEG-Lipiden mit angefügten funktionellen Gruppen, die z.B. den aktiven Transport an einen Zielort ermöglichen, angestrebt wird. Darüber hinaus wird eine Synthesestrategie vorgestellt um zahlreiche pH-sensitive Gruppen in PEG-Lipide einzuführen, sodass diese zu einer pH-abhängigen Fragmentierung von PEG führen. Um die Stabilität der Liposomen zu erhöhen, wird der hydrophobe Membrananker, der die Stabilität der Lipidverankerung beeinflusst, variiert und die Möglichkeit einer Vernetzung der Tarnkappenhülle wird untersucht. (1) Hargreaves, A. E. Chemical formulation: An overview of surfactant-based preparations used in everyday life; RSC paperbacks; Royal Society of Chemistry: Cambridge, 2003. (2) Dingels, C.; Schömer, M.; Frey, H. Die vielen Gesichter des Poly(ethylenglykol)s. Chem. unserer Zeit 2011, 45, 338–349. (3) Herzberger, J.; Niederer, K.; Pohlit, H.; Seiwert, J.; Worm, M.; Wurm, F. R.; Frey, H. Polymerization of Ethylene Oxide, Propylene Oxide, and Other Alkylene Oxides: Synthesis, Novel Polymer Architectures, and Bioconjugation. Chemical reviews 2016, 116, 2170–2243. (4) Pasut, G.; Paolino, D.; Celia, C.; Mero, A.; Joseph, A. S.; Wolfram, J.; Cosco, D.; Schiavon, O.; Shen, H.; Fresta, M. Polyethylene glycol (PEG)-dendron phospholipids as innovative constructs for the preparation of super stealth liposomes for anticancer therapy. J. Control. Release 2015, 199, 106–113. (5) Woodle, M. C.; Lasic, D. D. Sterically stabilized liposomes. Biochim. Biophys. Acta, Rev. Biomembr. 1992, 1113, 171–199. (6) Woodle, M. C. Surface-modified liposomes: Assessment and characterization for increased stability and prolonged blood circulation. Chemistry and physics of lipids 1993, 64, 249–262. Polyethylene glycol (PEG) is the gold standard for biomedical applications and is applied for a wide range of products, ranging from cosmetics and food additives to highly sophisticated drug delivery systems.1–3 In particular, the application of PEG in liposomes (PEGylation), leading to sterically stabilized nanocarriers that exhibit the “stealth effect”, is a well-established strategy to improve the pharmacokinetic properties of these systems.4–6 However, apart from its favorable properties for biomedicine and nanotechnology, PEG exhibits only two functional groups and possesses no degradability. Moreover, sterically stabilized liposomes often show low stability in vivo, leading to fast renal clearance. These drawbacks are addressed in this thesis, which aims at the synthesis of PEG and amphiphilic PEG-lipids with pendant functional groups, enabling, e.g., active targeting. In addition, a synthetic strategy is provided to introduce multiple pH-sensitive moieties into PEG-lipids, resulting in pH-triggered fragmentation of PEG. To increase the stability of liposomes the hydrophobic membrane anchor is varied to influence the stability of lipid anchorage and the possibility for cross-linking of the stealth layer is evaluated. (1) Hargreaves, A. E. Chemical formulation: An overview of surfactant-based preparations used in everyday life; RSC paperbacks; Royal Society of Chemistry: Cambridge, 2003. (2) Dingels, C.; Schömer, M.; Frey, H. Die vielen Gesichter des Poly(ethylenglykol)s. Chem. unserer Zeit 2011, 45, 338–349. (3) Herzberger, J.; Niederer, K.; Pohlit, H.; Seiwert, J.; Worm, M.; Wurm, F. R.; Frey, H. Polymerization of Ethylene Oxide, Propylene Oxide, and Other Alkylene Oxides: Synthesis, Novel Polymer Architectures, and Bioconjugation. Chemical reviews 2016, 116, 2170–2243. (4) Pasut, G.; Paolino, D.; Celia, C.; Mero, A.; Joseph, A. S.; Wolfram, J.; Cosco, D.; Schiavon, O.; Shen, H.; Fresta, M. Polyethylene glycol (PEG)-dendron phospholipids as innovative constructs for the preparation of super stealth liposomes for anticancer therapy. J. Control. Release 2015, 199, 106–113. (5) Woodle, M. C.; Lasic, D. D. Sterically stabilized liposomes. Biochim. Biophys. Acta, Rev. Biomembr. 1992, 1113, 171–199. (6) Woodle, M. C. Surface-modified liposomes: Assessment and characterization for increased stability and prolonged blood circulation. Chemistry and physics of lipids 1993, 64, 249–262.
DDC:	540 Chemie 540 Chemistry and allied sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3762
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000030943
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	330 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen