Dokument: Polymere Drug-Delivery Systeme
| Titel: | Polymere Drug-Delivery Systeme | |||||||
| Weiterer Titel: | Polymeric drug-delivery systems | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=26193 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20130703-134552-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dipl. (Dr. rer. nat. ab 17.07.2013) Dollendorf, Christian [Autor] | |||||||
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| Beitragender: | Prof. Dr. Dr. h.c. Ritter, Helmut [Betreuer/Doktorvater] | |||||||
| Stichwörter: | Drug-Delivery, Cyclodextrin, Redox-responsive Wechselwirkung | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Die vorliegende Arbeit berichtet über ein Kooperationsprojekt mit dem Ziel, eine „Drug-Devilery“ ausgestatteten Polymermatrix zur Rekonstruktion von Fußnägeln zu entwickeln. Die Wirksamkeit des Produktes sollte anhand einer retardierten Wirkstoff-freisetzung über einen längeren Zeitraum ohne tägliche Applikation erfolgen. Die retardierende Wirkung sollte durch Komplexierung des Wirkstoffes mit Cyclodextrin realisiert werden.
Hierzu wurden Wirkstoffkomplexe aus antimykotischen Wirkstoffen und verschiedenen Cyclodextrin-Derivaten hergestellt und anhand spektroskopischer Methoden wie 2D NMR oder isothermer Titrationskalorimetrie untersucht. Als stärkstes Wirt-Gast-System stellte sich hierbei eine Kombination aus Octopirox® und β Cyclodextrin, bzw. methacrylierten β-Cyclodextrin-Derivaten heraus. Diese Komplexe wurden zwei unterschiedlich definierten Kunststoffsystemen zugesetzt, welche sowohl den Anforderungen eines Nagelersatzmaterials genügen, als auch die Möglichkeit zur Einbindung eines Wirkstoffkomplexes bieten. Die Detektion freigesetzter Wirkstoffmengen ließ sich anhand dieser Systeme ebenfalls durchführen. Hierzu wurden Prüfkörper der jeweiligen Polymermatrix in eigens dazu angefertigten Formen hergestellt und diese Prüfkörper durch Einlegen in Wasser auf ihr Wirkstoff-freisetzungsverhalten hin untersucht. Nach ausführlichen Tests konnte kein retardierender Einfluss auf die Wirkstoff-freisetzung durch Verwendung von Wirkstoffkomplexen festgestellt werden. Auch die Verwendung von kovalent gebundenen Komplexen zeigte keinen Effekt. Aus diesen Gründen wurde eine Variation der Aufgabenstellung durchgeführt. Hierzu wurde Anstelle einer mit Wirkstoff beladenen Kunststoffmatrix ein System definiert, welches das schichtweise Auftragen unterschiedlicher Komponenten auf den Restnagel vorsieht. Der Nagel wird hierbei zuerst mit einer Penetrationslösung behandelt, welche mit Harnstoff und Wirkstoffkomplex beladen den Nagel aufweicht, und so den Wirkstoffkomplex tief ins Nagelinnere einbringt. Hierdurch kann sowohl die Wirksamkeit des Wirkstoffes, als auch der Vorteil der Komplexierung durch eine erhöhte Löslichkeit genutzt werden. Die Wirt-Gast-Wechselwirkung innerhalb der Penetrationslösung wurde mittels isothermer Titrationskalorimetrie bestimmt und die Zusammensetzung der Lösung auf das beste Komplexbildungsverhalten hin optimiert. Die Eindringtiefe des Wirkstoffes in das Nagelmaterial wurde sowohl visuell, als auch über Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie untersucht. Der so behandelte Nagel wird anschließend mit einem Haftvermittler und zwei Lackschichten rekonstruiert, wobei beiden Komponenten zusätzlich Octopirox® beigesetzt wird. Hierdurch kann eine deutlich höhere Wirkstoffkonzentration auf den Nagel aufgebracht und das Produkt zur Marktreife gebracht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde eine Redox-responsive Polymermatrix zum reversiblen Einschluss und Freisetzung von Substanzen entwickelt. Hierzu wurde ein Disulfidbrücken tragender Vernetzer verwendet, welcher über die Bildung quartärer Ammoniumsalze Netzwerke mit wasserlöslichen Copolymeren aus N,N-Diethylacrylamid und Dimethylaminoethylmethacrylat bildet. Diese unlöslichen Netzwerke wurden sowohl in Lösung als auch in Substanz hergestellt, und können durch Zugabe von Reduktionsmitteln wie Dithiothreitol (DTT) gespalten werden. Eine anschließende Behandlung mit Sauerstoff führt zur Rückbildung der Disulfidbrücken und damit zum erneuten Erhalt unlöslicher Polymernetzwerke. Die reduktive Öffnung und oxidative Schließung der Polymernetzwerke wurde anhand rheologischer Messungen verfolgt. Es konnten verschiedene Farbstoffe in diese Netzwerke eingeschlossen und ihre Freisetzung durch Zugabe von DTT beobachtet werden. Diese Farbstoffe dienten als Beispielsubstanzen und könnten für weitere, evtl. medizinische, Anwendungen durch Wirkstoffe ersetzt werden. Hierdurch wäre es möglich Redox-responsive Trägermaterialien z.B. in der Tumorbekämpfung zu entwickeln.The present thesis reports the development of a “drug-delivery” equipped polymeric system for reconstruction of toe and fingernails. Due to the emplacement of host-guest complexes of antifungal agents and several cyclodextrine derivatives, a delayed and prolonged release out of the polymeric system should be obtained without daily applications. Host-guest systems of antifungal agents and several cyclodextrine derivatives were investigated using 2D-NMR spectroscopy and isothermal titrations calorimetry. It turned out that Octopirox® and β-cyclodextrine or methacrylated β-cyclodextrine derivatives showed strongest host-guest interactions. These complexes were embedded in two defined polymeric matrices with adequate material properties for reconstruction of exposed toe nails. To analyze the release of antifungal agents, polymer discs of both compositions including the embedded drug complexes were synthesized and immersed in water. This water was withdrawn and analyzed in defined intervals. After detailed investigations no delayed drug release under influence of cyclodextrine derivatives was observed. Similarly, covalently attached complexes showed no effects as well. Therefore, a new product concept was elaborated including a layer by layer application of several compounds. One layer consisted of a penetration solution including drug complexes, water and urea to create a drug deposit deep within exposed nails. In this manner, both the activity of the antifungal agent and the advantage of complexation with cyclodextrin to increase solubility can be utilized. The host-guest interactions in penetration solutions were investigated via isothermal titrations calorimetry to optimize the solution composition in terms of complexation behavior. Investigations of drug penetration into nails were carried out visually via methylene blue, as well as using scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. After subsequent treatment with an adhesive promoter and two following lacquer layers, the exposed nails are sealed using a special sealing compound. Each layer is loaded with the antifungal agent Octopirox®, which leads to a high drug concentration of the whole product concept without multiple or daily applications. In the second part of this thesis a new redox-responsive polymeric network was developed with reversible substance enclosure and detachment capabilities. Therefore, a disulfide bearing crosslinking agent was used to build networks over quarternary ammonium salts with water soluble copolymers of N,N-diethylacrylamide and dimethylaminoethylmethacrylate. This insoluble networks can be cleaved using a reductive agent like Dithiothreitol (DTT). A subsequent treatment with oxygen leads to reformation of disulfide bonds and network structures. The reductive cleavage and oxidative rebuilding of the polymeric network was investigated using rheological measurements. Additionally, several dyes were embedded into this insoluble network and their release was observed after cleavage with DTT in water. These dyes were used as exemplary substances and could be replaced by drugs for possible medical applications. Hereby, redox-responsive carrier systems can be developed to be promising compounds for medical applications like anti cancer agents. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Bezug: | 01.06.2010 - 31.03.2013 | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 03.07.2013 | |||||||
| Dateien geändert am: | 03.07.2013 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 29.05.2013 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.06.2013 |
