Polymere Nanocarrier zur Visualisierung und Quantifizierung von molekularen Freisetzungen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Christopher Barner-Kowollik; Professorin Dr. Ute Schepers
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265519003

Das Gesamtziel des vorliegenden Antrags ist die Entwicklung einer Technologieplattform zur gezielten Verfolgung und Quantifizierung von molekularen Freisetzungsmechanismen (z.B. Wirkstofffreisetzungen) mittels schaltbarer fluoreszierender Einheiten über die Beladungsdichten sowohl visualisiert als auch quantifiziert werden können. Die Entwicklung von polymeren Nanopartikeln - die als Wirkstofffreisetzungsträger dienen - hat die effektive und gezielte Freisetzung für eine Vielzahl an Therapeutika und Wirkstoffen ermöglicht. Kombiniert mit Kontrastmitteln kann die Verteilung der molekularen Beladung der Nanopartikel visualisiert werden. Allerdings kann die Mehrzahl der gegenwärtig verfügbaren Systeme nicht die direkte Freisetzung vom Trägermaterial verfolgen, was ein tiefgründigeres Verständnis für biologische Effekte ermöglichen würde und einen wichtigen Aspekt für die Entwicklung von Trägersystemen darstellt. Das vorliegende Projekt wird neuartige polymere Trägermaterialien entwickeln, die anzeigen können an welcher Stelle, zu welchem Zeitpunkt und wieviel Wirkstoff mit einer bestimmten molekulare Beladung an einem spezifischen Zielort abgegeben worden ist. Das Projekt ist durch einen starken polymerchemischen Fokus gekennzeichnet mit dem Ziel, ein Nitroxid-Fluorophorenpaar in das Trägersystems einzubauen. Wird der Fluoreszenzfarbstoff (Fluorophor) in die Nähe eines Nitroxids gebracht, geht das Fluorophor in einen profluoreszenten Zustand über und eine vollständige Fluoreszenzlöschung wird beobachtet. Sobald hingegen die Beladung vom Trägermaterial durch eine stimuli-induzierte Spaltung der kovalenten Verknüpfung freigesetzt wird, findet eine Spaltung der Nitroxid- und der Fluorophorgruppe statt und eine instantane Intensitätserhöhung der Fluoreszenz ist zu beobachten. Gleichzeitig kann die freigesetzte Menge an Wirkstoff ermittelt werden. Die Moleküle werden so konzipiert, dass das Anschalten eines Fluorophors mit der Freisetzung von einem abgegebenen Molekül direkt verknüpft ist, so dass die Freisetzung quantitativ gemessen werden kann. Mit diesem Vorhaben soll ein tiefgehendes Verständnis über den Freisetzungsmechanismus von polymeren Trägermaterialien erreicht werden. Um dieses Ziel realisieren zu können, sollen in diesem Projekt die fluorogenen Polymerenträger etabliert werden und die Effektivität des Verfahrens sowohl in vitro als auch in vivo untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien
• Mitverantwortlich: Dr. James Blinco
• Kooperationspartnerin: Dr. Kathryn Fairfull-Smith