Über die kontrollierte, radikalische Synthese reaktiver Triblock-Copolymere zur Bildung von Polyplexen mit Plasmid-DNA
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Im Verlauf der letzten Jahrzehnte war ein zunehmendes Interesse der Forschenden an nanomedizinischen Lösungen im Bereich der Tumortherapie zu beobachten. Dabei sind vor allem Therapeutika auf Basis von Nucleinsäuren von Interesse, da diese direkt auf Genom und Proteom der Zielzellen einwirken und somit körpereigene Mechanismen genutzt werden können, um Tumore von innen heraus zu bekämpfen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag daher auf der Synthese einer Polymerplattform, die sich durch ein hohes Maß an Variabilität und Modifizierbarkeit auszeichnet und durch einen kationischen Polymerblock die Möglichkeit bieten soll, Plasmid-DNA (pDNA) durch Interaktion mit dem anionischen Rückgrat der Nucleinsäure als Polyplex zu binden. Die Darreichungsform des Polyplexes soll dabei die DNA vor Degradation schützen und die Zelltransfektion mit der verwendeten pDNA ermöglichen. Unter Zuhilfenahme der RAFT-Synthesetechnik, einer kontrollierten radikalischen Polymerisationstechnik, wurden in sequenziellen Reaktionen Triblock-Copolymere auf Basis von Methacrylsäurederivaten synthetisiert. Dieser Syntheseansatz bietet dabei die Möglichkeit in einer großen Bandbreite von Reaktionsbedingungen Polymerisationen mit hoher Kontrolle über die Zusammensetzung des Produktpolymers durchführen zu können und besitzt den Vorteil besonders tolerant gegenüber vielen reaktiven Gruppen zu sein. Zunächst wurde das Triblock-Copolymer Azid-PEG6-p(MEO3MA)-b-p(PDSM)-b-p(DMAEMA) synthetisiert, welches über die sequenzielle Polymerisation der Methacrylat-Monomere (Triethylenglycolmethylether)methacrylat (MEO3MA), Methacrylsäure-2-(2-pyridyldisulfid)ethylester (PDSM), Methacrylsäure-2-(dimethylamino)ethylester (DMAEMA) mit einem Azid-funktionalisierten Kettenübertragungsagens (CTA) und anschließender radikalischer Deaktivierung der reaktiven CTA-Endgruppe dargestellt wurde. Mittels der Azid-Endgruppe bietet sich die Möglichkeit sowohl das Polymer als auch Polyplexe mit Farbstoffen oder targeting-Molekülen über kupferfreie ‚Click‘-Chemie zu modifizieren. Der mittlere PDSM-Block kann zur reduktiv-reversiblen Vernetzung der Polyplexe genutzt werden. Es wurden verschiedene Polymere und Polyplexe synthetisiert und auf ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften hin untersucht. Um weitere Möglichkeiten zur individuellen Anpassung der Polymere zu erhalten, wurde ein zweites Polymersystem synthetisiert. Diese Azid-PEG3-p(MEO3MA)-b-p(PDSM)-b-p(PFPMA) Triblock-Copolymere wurden dabei nach dem gleichen Syntheseprinzip erstellt, der dritte Polymerblock wird jedoch durch Wiederholungseinheiten des Reaktivester-Monomers Pentafluorophenyl Methacrylat (PFPMA) aufgebaut. Diese reagieren bevorzugt mit nach dem Pearson-Prinzip ‚harten‘ Nucleophilen wie primären Aminen. Durch Aminolyse der PFPMA-Einheiten mit Di- oder Oligoaminen erfolgte hier die Synthese des kationischen Blocks zur Komplexierung von pDNA. Neben der Charakterisierung der chemischen und physikalischen Eigenschaften der synthetisierten Polymere und Polyplexe lag hier nun ebenfalls ein Schwerpunkt auf ersten biologischen Tests in vitro. Hierdurch sollten erste Untersuchungen zur Eignung der Polymere als Transfektionsagenzien und deren Zell-Verträglichkeit unternommen werden.