Polymerisierte Ionische Flüssigkeiten als Innovative Arzneistoffträger in steuerbaren und individualisierten Arzneiformen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Julia Großeheilmann
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423657739

Der Bedarf an nachhaltigen, leistungsfähigen und zuverlässigen Methoden zur kontrollierten Freisetzung von Arzneistoffen aus Arzneiformen wächst kontinuierlich. Für diese anspruchsvolle Aufgabenstellung sind verschiedene Lösungsansätze literaturbekannt, wozu auch der Einschluss von Arzneistoffen in Hydrogele gehört. Solche innovativen Systeme ermöglichen die „intelligente“ Abgabe von bioaktiven Molekülen aus Medikamenten. Erhebliche Nachteile vieler bisher existierender intelligenter Hydrogele sind ihre geringe mechanische Stabilität, eine nur begrenzte und nicht vollständig reversible Quellung und eine nur langsame Antwort auf externe Stimuli. Um diese Nachteile zu umgehen, sollen für diese Anwendung polymerisierte ionische Flüssigkeiten (PILs)-basierte Hydrogele eingesetzt, chemisch modifiziert und optimiert werden. Das Ziel ist es dabei, einen Wirkstoff über einen definierten Zeitraum und Ort konstant abzugeben, um somit die Dosis hochwirksamer Wirkstoffe, welche sonst zu starken Nebenwirkungen führen könnten, signifikant zu reduzieren. Die Quellungseigenschaft eines Hydrogels stellt im Rahmen der Verwendung für diffusionsgesteuerte und chemisch kontrollierte Freisetzungen einen wesentlichen Faktor dar und soll in diesem Projekt untersucht werden. In Abhängigkeit verschiedener Parameter, wie Quervernetzeranteil, IL-Monomer, Wassergehalt, Trocknungsmethode, Molekulargewicht des Wirkstoffes, Lösungsmittel etc. soll die Quellung und demnach das Freisetzungsprofil eingestellt werden. Als erste Modellsubstanz soll ein kommerziell verfügbarer schwerlöslicher Proteinkinase-inhibitor für die Quellungs- und Freisetzungsversuche verwendet werden. Ein besonderer Vorteil der PILs besteht darin, dass ihre poröse Polymerstruktur eine sehr große innere Oberfläche aufweist, deren Eigenschaften, wie z.B. die Lipophilie/Hydrophilie-Balance, durch Abwandlung der chemischen Funktionalitäten maßgeschneidert werden kann. Neben der hohen Fähigkeit zur Wasserspeicherung (erhöhte Bioverfügbarkeit), zeigen die PILs-Materialien in wässrigen/organischen Medien ein unterschiedliches Quell- und Schrumpfverhalten. Dieser Vorteil soll genutzt werden, um eine gezielte Wirkstofffreigabe („stimulus-responsiv“) in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen, wie pH-Wert, Temperatur, Licht, Druck, etc. durch gezielte Funktionalisierung der PILs zu erreichen. Aufgrund der großen Schwankungen des physiologischen pH-Wertes in verschiedenen Körperkompartimenten wird die erforderliche Menge an Wirkstoff zum gewünschten Zeitpunkt und Wirkort im Körper durch pH-abhängiges Quellverhalten zur Verfügung gestellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen