Nanopartikel mit Polyoxazolinoberflächen

Polymere Nanopartikel mit definierter Größe und Größenverteilung sind ein derzeit intensiv beforschtes Gebiet. Als mögliche (und teilweise bereits verwirklichte) Anwendungen bietet sich das biomedizinische Feld an. Verwendung als drug delivery Systeme, Diagnostika und Träger für die magnetische Resonanzspektroskopie sind untersucht worden. Wir werden uns im vorliegenden Projekt mit der Synthese und Charakterisierung dreier unterschiedlicher Typen von Nanopartikeln mit dem Schwerpunkt ihrer Bioverträglichkeit beschäftigen: Vesikel, polymerisierten Vesikeln, Kamm- und hyperverzweigten Polymeren sowie stabilisierten Mizellen abgeleitet von Block-Copolymeren. Polyoxazoline (POZO) werden die Oberfläche dieser Partikel bilden um - vergleichbar mit Polyethylenglykolen - Bioverträglichkeit über den Effekt der sterischen Stabilisation zu vermitteln. Der Synthesestrategie liegt der lebende Mechanismus der Polymerisation von 2-Oxazolinen zugrunde, der einen einfachen Zugang zu verschiedenen Arten von POZO-Lipid Konjugaten ermöglicht. Die Bildung, Struktur und Stabilität der aus diesen Konjugaten resultierenden Partikeln im Bereich von 10 nm bis einigen 100 nm soll durch statische und dynamische Lichtstreuungsmessungen, Transmissionselektronen-Mikroskopie und Fluoreszenzspektroskopie untersucht werden. Diese Messungen bilden die Basis für zukünftige biologische Untersuchungen zur Bioverträglichkeit.

Neuartige funktionelle Nanopartikel in Grössen zwischen 10 und 100 Nanometern sind im vorliegenden Projekt hergestellt und untersucht worden. Aufgrund der kleinen Dimensionen dieser Partikel und der daraus resultierenden Labilität wurden Stabilisierungsmechanismen sowohl an der Oberfläche als auch im Innenraum spezifisch angebracht. Dies erlaubt eine Anwendung im Bereich der kontrollierten Freisetzung von chemischen Wirkstoffen (zB. Amphotericin B, Daunorubicin) in der Medizin als auch grundlegend neue Anwendungen in der Chiptechnologie. Kontakte mit Firmen die diese Nanopartikel zu diagnostischen und pharmazeutischen Zwecken einsetzen sind geknüpft worden. Die Entstehung der Partikel wurde durch sogenannte "self-assembly" Prozesse von Polymerketten erreicht. Diese Verfahren gehen von kettenartigen Molekülen aus, in die in definierten Positionen bestimmte funktionelle Einheiten angebracht worden sind. Werden diese in Wasser gelöst bzw. suspendiert entstehen je nach Länge und Art der Kette Aggregate mit definierten Einheiten. Die zugrundeliegenden Synthesemechanismen zur Darstellung von Ketten definierter Länge und Funktionalität wurde durch sogenannte lebende Polymerisationstechniken erreicht. Die Mizellen und Vesikel mit definierter Oberflächen- und Innenstruktur wiesen zeigten eine erhöhte Stabilität im Vergleich zu nichtmodifizierten Partikeln. Dabei wirkten die Polymerketten an der Oberfläche als Inhibitoren für andere Partikel bzw. Rezeptoren, die zu einer Adsorption der Partikel und damit zu einer Zerstörung führen. Gleichzeitig konnte der Innenraum der Partikel durch photochemische Reaktionen verfestigt und dadurch zusätzlich stabilisiert werden können.