Mikrowellenunterstützte Continuous-Flow Milligelsynthesen

Der demographische Wandel und ein erhöhtes Bewusstsein gegenüber Missbrauchssicherheit haben die Notwendigkeit neuartiger Dosierungsformen für Medikamente offengelegt, insbesondere mit der Motivation, älteren Menschen möglichst lange ein unabhängiges eigenständiges Leben zu ermöglichen. Die subkutane Implantation von polymerbasierten Arzneimitteldepots, die langsam abgebaut werden und so Patienten während eines definierten mehrwöchigen Zeitraums mit der individuellen Medikation versorgen, ist ein Ansatz, der im Projekt "Mikrowellenunterstützte Continuous-Flow Milligelsynthesen - MIMIFLOW" gemeinsam von der Universität Pau, der Universität Bordeaux und der TU Graz untersucht wird. Das Projektziel ist die Entwicklung neuartiger polymerbasierter Trägermatrizen auf Basis von quervernetzten Biopolyestern und Poly(2-oxazolin)en. Diese polymeren Netzwerke vereinen die vorteilhaften Eigenschaften beider Polymerklassen und werden derart fabriziert, dass sie die Einschränkungen der einzelnen Polymerklassen, wie etwa zu langsame Degradation, Hydrophobie oder Bulk-Erosion, nicht mehr aufweisen. Um die Eigenschaften der polymeren Netzwerke mit der zu Grunde liegenden Struktur korrelieren und dementsprechend Polymermatrizen "am Schreibtisch" maßschneidern zu können, werden Material-Bibliotheken der Poly(ester-oxazolin)e synthetisiert und charakterisiert. Die Beladung dieser Polymermatrizen mit Arzneimitteln in personalisierten Mengen/Kombinationen kann in-situ während der Polymerisation oder nach der Synthese durch Quellungs- Trocknungs-Zyklen erfolgen. Diese Netzwerke bauen sich im Körper langsam ab und setzen dabei die Wirkstoffe frei. Synthetische Arbeiten werden in der neuen Generation von Mikrowellenreaktoren unter Continuous-Flow Bedingungen durchgeführt, sodass polymere Netzwerke mit definierter Form hergestellt werden können. Die mechanische Charakterisierung der polymeren Netzwerke (sowohl ohne als auch mit Arzneimitteln) im trockenen und gequollenen Zustand, der Abbau dieser Netzwerke und die Kinetik der Arzneimittelfreisetzung werden bei der Analytik fokussiert. Die Einsetzbarkeit dieser neuen Polymerklasse wird anhand von Zytotoxizitätstests untersucht. Hierbei werden sowohl die polymeren Implantate als auch deren Abbauprodukte getestet. Zum Abschluss des MIMIFLOW-Projekts wird eine repräsentative Bibliothek von Poly(esteroxazolin)-Netzwerken vorliegen, deren relevante Eigenschaften wie Benetzbarkeit, Quellgrad, mechanische Eigenschaften, Abbaubarkeit, Medikamenten-Freisetzungsraten und Verträglichkeit im Säugetierkörper mit deren Struktur korreliert sind.

Der demographische Wandel und ein erhöhtes Bewusstsein gegenüber Medikamentenmissbrauch haben offengelegt, dass neuartige Dosierungsformen für Medikamente entwickelt werden müssen. Hierdurch ist auch die Möglichkeit gegeben, älteren Menschen möglichst lange ein unabhängiges eigenständiges Leben zu ermöglichen: Aus implantierbaren polymerbasierenden Arzneimitteldepots, in denen das Polymergerüst langsam abgebaut wird, werden die eingelagerten Medikamente während eines definierten mehrwöchigen Zeitraums freigesetzt. Dieser Ansatz wurde im Projekt Mikrowellenunterstützte Continuous-Flow Milligelsynthesen MimiFlow gemeinsam von der Universität Pau, der Universität Bordeaux und dem Polymer Competence Center Leoben erforscht. Das MimiFlow-Projekt wurde gemeinsam vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung FWF und der Agence Nationale de la Recherche ANR gefördert.Das vorrangige Projektziel war dabei die Entwicklung neuartiger polymerbasierender Trägermatrizen auf Basis von quervernetzten Polyestern und Poly(2-oxazolin)en. Diese polymeren Netzwerke vereinen die vorteilhaften Eigenschaften beider Polymerklassen und werden derart fabriziert, dass sie die Einschränkungen der einzelnen Polymerklassen, wie etwa zu langsame Degradation, Hydrophobie oder Bulk-Erosion, nicht mehr aufweisen. Um die Eigenschaften der polymeren Netzwerke mit der zu Grunde liegenden Struktur korrelieren und geeignete Polymermatrizen am Schreibtisch maßschneidern zu können, wurden umfangreiche Material-Bibliotheken der Poly(ester-oxazolin)e synthetisiert und charakterisiert. Die Beladung dieser Polymermatrizen mit Arzneimitteln kann während oder nach der Polymersynthese erfolgen. Diese Netzwerke werden unter physiologischen Bedingungen langsam abgebaut und setzen dabei die eingelagerten Wirkstoffe frei.Synthetische Arbeiten wurden in neu entwickelten Mikrowellenreaktoren unter Continuous-Flow Bedingungen durchgeführt, sodass polymere Netzwerke mit definierter Form hergestellt werden konnten. Auch Vernetzungsreaktionen, die bei Bestrahlung mit UV-Licht gestartet wurden, boten die Möglichkeit zur Formgebung. Diese Polymergerüste wurden sowohl im alkalischen Bereich als auch durch Enzyme (Esterasen) abgebaut, sodass die eingelagerten Wirkstoffe freigesetzt wurden. Die erfolgreiche Umsetzung der Projektidee konnte somit im Labormaßstab bestätigt werden.