Authors:	Scherer, Martin
Title:	Polymersome für die medizinische Anwendung : Vesikel basierend auf Aktivester-Blockcopolymeren und Blockcopolypeptiden als Wirkstoffträger in der Nanomedizin
Online publication date:	26-Sep-2016
Year of first publication:	2016
Language:	german
Abstract:	The objective of this work was the development of polymersomes based on P(PFPMA)-b-P(LMA) active ester polymers as well as vesicles from the block co-polypept(o)id P(Glu(OBn))-b-P(Sar) and to evaluate their applicability as nano-sized drug delivery vehicles. Those polymers were contemplated to be versatilely functionalizable and biocompatible materials as an alternative to polyethylene glycol. Vesicle formation was achieved by aminolysis of the active ester repeating units using 2,3-dihydroxypropylamine (DHPA) to form P(DHPMA). In contrast, the ag-gre¬gation of polymers based on widely-used, but less hydrophilic P(HPMA) did not yield vesicles. The polymersomes proved to be highly stable and were loaded with hydrophilic cargo by Dual Centrifugation with efficiencies as high as 35 %. Further¬more, the polymers were equipped with several types of functional groups that can play an important role in drug delivery. For example, a mannose targeting ligand was attached and a hydrolyzable monomer was copolymerized as a pH-dependent stimulus for vesicle disintegration. Cell assays confirmed that the new type of P(DHPMA) polymers were nontoxic, with cell viabilities comparable to P(HPMA). The corresponding blockcopolymer vesicles, too, did not cause any cytotoxic effects even at high concentrations. Fur-ther¬more, no aggregation induced by protein adsorption did occur in human blood serum. Moreover, vesicles labeled with the mannose ligand displayed a significantly increased cell uptake compared to non-mannosylated polymersomes. As for P(Glu(OBn))-b-P(Sar), only aggregates of micellar morphology had been reported so far. This work describes the first successful formation of vesicles from this material. They, too, were loaded with hydrophilic cargo at high efficiencies. Additionally, their potential to serve as a carrier for CpG oligonucleotides was confirmed by the activation of dendritic cells and the proliferation of T-cells. The obtained results verify the applicability of both polymer systems to form readi¬ly functionalizable and biocompatible vesicles. They demonstrate P(DHPMA)-b-P(LMA) and P(Glu(OBn))-b-P(Sar) to be promising carriers of water-soluble drugs without requiring any substance-specific ligation chemistry. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Polymersome basierend auf dem Aktivester-Polymer P(PFPMA)-b-P(LMA) sowie aus dem Polypept(o)id P(Glu(OBn))-b-P(Sar) entwickelt und auf ihre Eignung als Wirkstoffträger in der Nanomedizin unter-sucht. Ziel war der Erhalt vielseitig funktionalisierbarer und biokompatibler Mate-rialien als Alternative zu Polyethylenglycol. Die Vesikelherstellung gelang mittels Aminolyse der Aktivester-Wiederholungs-einheit durch 2,3-Dihydroxypropylamin (DHPA) zu P(DHPMA). Dagegen konnte unter Verwendung des in der biomedizinischen Forschung weit verbreiteten, je-doch schwächer hydrophilen P(HPMA) keine Vesikelbildung erreicht werden. Die Polymersome erwiesen sich als stabil und konnten mittels Dualer Zentrifugation mit hoher Effizienz um 35 % mit hydrophilen Stoffen beladen werden. Ferner konnten verschiedene, für die Anwendung als Wirkstoffträger wichtige funktionelle Gruppen eingebracht werden. Hierzu zählte unter anderem die Anbindung eines Mannose-Derivates als Ligand und die Copolymerisation eines hydrolysierbaren Mono¬mers zur pH-induzierten Auflösung der Vesikel zwecks Wirkstofffreisetzung. Die neuartigen P(DHPMA) Homo- und Blockcopolymere erwiesen sich in Zellver-suchen als nicht-zytotoxisch; der Einfluss auf die Zellviabilität war ähnlich gering wie bei P(HPMA). Auch die entsprechenden Blockcopolymer-Vesikel zeigten selbst in hoher Konzentration keine Toxizität. Ferner trat in humanem Blutserum keine durch die Adsorption von Serumskomponenten induzierte Aggregation auf. Zudem konnte eine signifikant erhöhte Aufnahme in dendritische Zellen durch Mannose-Anbindung im Vergleich zu nicht-mannosylierten Vesikeln erzielt werden. Aus P(Glu(OBn))-b-P(Sar), für das bisher nur mizellare Aggregate bekannt waren, wurden erstmals Vesikel hergestellt. Auch sie konnten in guter Effizienz mit hyd-rophilen Stoffen beladen werden. Zudem wurde ihre Eignung als Wirkstoffträger für CpG-Oligonukleotide zur Aktivierung dendritischer Zellen demonstriert. Die erzielten Ergebnisse bestätigen die Eignung der beiden untersuchten Polymer¬systeme zur Herstellung gut funktionalisierbarer, biokompatibler Vesikel. Sie machen P(DHPMA)-b-P(LMA) und P(Glu(OBn))-b-P(Sar) zu vielversprechenden Trägern wasserlöslicher Wirkstoffe ohne eine stoffspezifische Anbindungschemie zu benötigen.
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-4619
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000006947
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	IV, 216 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen