Ultraschallpermeation Stimuli-responsiver Mikrogele durch poröse Medien als Modellprozess für den Medikamententransfer

• Antragsteller: Dr. Seyedamin Rahimzadeh
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460540240

Nadellose Verabreichungssysteme (Needle-free drug delivery, NFDD) treiben eine bestimmte Menge eines Medikaments an den Ort der Verabreichung, wobei die Injektionsnadel mit einer wiederverwendbaren Option ersetzt wird. Das Erreichen einer erfolgreichen Medikamentenabgabe hängt von der Fähigkeit ab, den Flüssigkeitsjet zu erzeugen und zu beschleunigen, ohne die Haut oder die Integrität der Medikamentenmoleküle zu schädigen. Das primäre Ziel der vorgeschlagenen Forschung ist die Nutzung von Hochfrequenz-Ultraschallwellen (MHz-Bereich), um aus wässrigen Mikrogellösungen einen dünnen Flüssigkeitsjet zu erzeugen und diesen durch ein simuliertes poröses Gewebe hindurch zu bringen. Als Modellsystem für Arzneistoffträger sollen Poly(N-isopropylacrylamid) (PNIPAM)-Mikrogele verwendet werden, die thermo-responsiv sind und bei 32 °C einen Volumen-Phasenübergang unterlaufen. Die Bildung eines stabilen Flüssigkeitsjets einerseits, der gequollene PNIPAM-Mikrogele enthält, und andererseits seine Fähigkeit, das poröse Gewebe zu durchdringen, sind kritische Ziele des vorliegenden Forschungsvorhabens. Ein sekundäres Ziel ist die Einführung und Untersuchung von hochfrequenten akustischen Wellen als neuartiger Stimulus für PNIPAM-Mikrogele. In vorläufigen Experimenten konnte gezeigt werden, dass bei einer ausreichend niedrigen Anregungsamplitude keine Jetbildung an der Flüssigkeit-Luft-Grenzfläche auftritt. Daher hat die Lösung genügend Zeit, um ausreichend Energie zum Aufbrechen der Wasserstoffbrückenbindungen zu absorbieren und die PNIPAM-Mikrogele durchlaufen einen Volumenphasenübergang aufgrund der Absorption von akustischer Energie anstelle von thermischer Energie. Dies eröffnet eine neue Forschungsrichtung im Gegensatz zur Jetbildung mittels Ultraschallanregung.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle