SFB 1112:  Nanocarrier: Architektur, Transport und zielgerichtete Applikation von Wirkstoffen für therapeutische Anwendungen

• Fachliche Zuordnung: Chemie ; Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin ; Biologie ; Medizin ; Physik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234930468

Der Sonderforschungsbereich 1112 (SFB 1112) wurde als multidisziplinärer Forschungsverbund zur Herstellung und Charakterisierung von wirkstoffbeladenen Nanocarriern etabliert, um die grundlegenden Mechanismen der topischen Therapie, mit dem Schwerpunkt auf entzündlichen Hauterkrankungen, aufzuklären. Während der ersten Förderperiode hat die gemeinsame Arbeit zwischen den Teilprojekten neue und hocheffiziente Nanocarrier hervorgebracht, die eine kontrollierte und gesteuerte Wirkstofffreisetzung in der Haut ermöglichen. Dies erforderte die Optimierung sämtlicher Schritte, die von der chemischen Synthese der Nanocarrier bis hin zu den Grundkonzepten der topischen Therapie reichen. Es wurden empfindliche und selektive Methoden zur experimentellen Beobachtung und Modellierung der Transportwege und der Wirkstofffreisetzung aus Nanocarriern in biologischer Materie untersucht sowie die physikalisch-chemischen, pharmakologischen, toxikologischen und dermatologischen Eigenschaften von Nanocarriern bestimmt. Dies führte zu einem deutlich verbesserten Verständnis der Rolle der Nanocarrier, die eine wissensbasierte Grundlage für verbesserte Konzepte der topischen Therapien liefern, die über den dermatologischen Stand der Forschung hinausreicht.In der zweiten Förderperiode umfassen die projektierten Arbeiten des SFB 1112 neben den hydrophoben Wirkstoffen Tacrolimus und Dexamethason das hydrophile Tofacitinib und das makromolekulare Etanercept, die mittels Nanocarriern in die Haut transportiert und dort freigesetzt werden. Dies erfordert die Entwicklung von maßgeschneiderten Nanocarriern, die die Wirkstoffe in kontrollierter und effizienter Weise aufnehmen. Sie werden bezüglich der getriggerten Wirkstofffreisetzung entwickelt, die von thermischen, pH-, Redox- bis hin zu enzymatischen Prozessen reichen. Damit sollen diese Prozesse den unterschiedlichen lokalen Veränderungen des entzündeten bzw. gesunden Gewebes Rechnung tragen. Darüber hinaus stellen mukoadhäsive Nanocarrier eine Erweiterung des Forschungsprogramms und der medizinischen Anwendungsmöglichkeiten dar. Es werden die Transportwege der Nanocarrier und der Wirkstoffe in biologischer Materie, wie Hautmodellen, menschlicher Haut und Maushaut, lebenden Organismen und der oralen Schleimhaut, auch unter Einbeziehung des Alterns der Haut, untersucht. Dies erfordert selektive und empfindliche Methoden der Spektroskopie, Mikroskopie und Spektromikroskopie, um die Transportwege detailliert beobachten zu können. Theoretische Modellrechnungen werden weiterentwickelt, um die Grundprinzipien des Transports und der Wirkstofffreisetzung in der Haut zu bestimmen. Pharmakologische und toxikologische Eigenschaften der Nanocarrier werden in vivo, ex vivo und in vitro bestimmt. Standardprotokolle zur Bestimmung der physikalischen und toxikologischen Eigenschaften der Nanocarrier werden verfeinert und gemeinsam mit analytischen Ansätzen in einem Zentralprojekt des SFB 1112 eingesetzt.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Optimierung von Polymer- und Lipidnanocarriern sowie Nanokristallen/Partikeln zum dermalen Wirkstofftransport (Teilprojektleiter Bodmeier, Roland )
• A02 - Kern-Multischalen Nanocarrier zur dermalen Wirkstofffreisetzung (Teilprojektleiter Haag, Rainer )
• A03 - Supramolekulare Ansätze zur Phasenorganisation, Partikelbildung und -zerfall, und Wirkstoffbindungskapazität in Depsipeptid-basierten Nanocarriern (Teilprojektleiter Lendlein, Andreas ;  Neffe, Axel T. )
• A04 - Responsive Nanogele zur Wirkstofffreisetzung (Teilprojektleiter Calderón, Marcelo ;  Haag, Rainer )
• B01 - EPR-spektroskopische Untersuchungen zum Wirkstofftransport und zur Wirkstofffreisetzung aus Nanocarriern in excidierter Haut und 3D-Hautmodellen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Bittl, Robert ;  Meinke, Martina )
• B02 - Labelfreie Spektromikroskopie: Nachweis von Wirkstoffen und Nanocarriern in Zellen, Haut und Schleimhaut (Teilprojektleiter Rühl, Eckart )
• B03 - Charakterisierung des Transports und der Wirkstofffreisetzung aus responsiven Nanocarriern mittels zeitaufgelöster Fluoreszenz-Spektroskopie/Mikorskopie und Lokalisierungs-Mikroskopie (Teilprojektleiterin Alexiev, Ulrike )
• B04 - Multiskalen Modelle für den Wirkstoffträger-assistierten Transport durch Haut (Teilprojektleiter Netz, Roland )
• C02 - Krankheitsmodelle der Psoriasis und autologe, immunkompetente Hautmodelle zur Untersuchung von wirkstoffbeladenen Nanocarriern (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hedtrich, Sarah ;  Kleuser, Burkhard )
• C03 - Nanocarrier in der Haut und oralen Mundschleimhaut von Mausmodellen: Spezifisches Targeting der Entzündung und Rolle der Barrierestörung (Teilprojektleiter Gruber, Ph.D., Achim Dieter ;  Mundhenk, Lars )
• C04 - Einfluß der inflammatorischen Mikroumgebung auf Nanocarrierpenetration, Wirkstofffreisetzung und biologische Effekte von Humanhaut (Teilprojektleiterinnen Blume-Peytavi, Ulrike ;  Vogt, Annika )
• C05 - Getriggerte Wirkstofffreisetzung aus Nanocarriern in Haarfollikeln (Teilprojektleiter Lademann, Jürgen )
• MGK - Integriertes Graduiertenkolleg "Nanocarrier" (Teilprojektleiter Rühl, Eckart )
• Z01 - Toxizität und Analytik nativer und wirkstoffbeladener Nanocarrier (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Kleuser, Burkhard ;  Ma, Nan ;  Schäfer-Korting, Monika )
• Z02 - Zentrale Aufgaben - Verwaltung des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Rühl, Eckart )

• Antragstellende Institution: Freie Universität Berlin
• Beteiligte Institution: Charité - Universitätsmedizin Berlin; Helmholtz-Zentrum hereon GmbH; Institut für Aktive Polymere
• Beteiligte Hochschule: Humboldt-Universität zu Berlin; Universität Potsdam
• Sprecher: Professor Dr. Eckart Rühl