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- TitleStimuli-responsive self-accelerating polymers for drug-delivery systems / eingereicht von M. Sc. Dimitri Jung ; [Gutachter: Prof. Dr. Dirk Kuckling, Prof. Dr. Klaus Langer]
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- Description1 Online-Ressource (X, 146 Seiten) : Diagramme
- Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2021
- AnnotationTag der Verteidigung: 07.10.2021
- Defended on2021-10-07
- LanguageEnglish
- Document TypesDissertation (PhD)
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Zusammenfassung
Einer der wichtigsten Faktoren für eine effiziente und effektive Therapie ist die Anwendung hochpotenter Medikamente am Zielort bei gleichzeitiger Reduzierung der Medikamentenkonzentration im restlichen Körper. Viele hochwirksame Medikamente haben schwere Nebenwirkungen an nicht zielgerichteten Stellen. Um diese Herausforderung zu überwinden, können die Medikamente in einem Polymernanopartikel eingekapselt werden. Durch das Einfügen einer stimuli-responsiven Gruppe in die Polymerseitenkette können die Nanopartikel auf ihre Umgebung reagieren und sogar ihre Ladung durch Abbau bei einem geeigneten Stimulus freisetzen. In dieser Arbeit wurden Polymere synthetisiert, die sich nach Einwirkung der gewählten Stimuli abbauen: Lichtbestrahlung, Redox-Umgebung und Absinken des pH-Wertes in der Umgebung. Die letzten beiden Auslöser sind in der Tumorumgebung vorhanden. Ein Polyester, ein Polycarbonat und zwei Polyurethane wurden synthetisiert, um den externen Reiz Licht anzusprechen. Drei Polyurethane wurden synthetisiert, um auf die Überexpression von Glutathion zu reagieren und zwei Polyurethane wurden synthetisiert, um auf den Abfall des pH-Wertes in der Umgebung zu reagieren. Die Monomere, Polymere und deren Abbau wurden mittels NMR-Spektroskopie, UV/Vis-Spektroskopie und SEC charakterisiert. Aus einem der lichtempfindlichen Polymere wurden Nanopartikel formuliert und ihre Eignung als Drug-Delivery-System zur Krebsbehandlung mit Hilfe von Photonen-korrelationsspektroskopie, HPLC und verschiedene Zellviabilitätsassays evaluiert.
Abstract
One of the most crucial factors in an efficient and effective therapy is the application of highly potent drugs at the target site while reducing the drug concentration in the rest of the body. Many potent drugs have severe adverse side-effects at non-targeted sites. To overcome this challenge, the drugs can be encapsulated in a polymeric nanoparticle. By introducing a stimuli-responsive moiety into the polymers, the nanoparticles can react to their environment and even release their cargo by degradation upon a suitable stimulus. In this work, polymers were synthesized which degrade after the application of the chosen stimuli: light-irradiation, redox-environment and drop in environmental pH-value. The last two triggers are present in tumor environment. A polyester, a polycarbonate and two polyurethanes were synthesized to address the external trigger light. Three polyurethanes were synthesized to address the overexpression of glutathione and two polyurethanes were synthesized to address the drop in the environmental pH-value. The monomers, polymers and their degradation were characterized by NMR spectroscopy, UV/Vis spectroscopy and SEC. Nanoparticles were formulated of one of the light-responsive polymers and their application in an drug delivery system for cancer treatment was evaluated by photon correlation spectroscopy, HPLC and different cell viability assays.
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