title: Entwicklung eines protektiven dermalen Drug Delivery Systems für therapeutische DNAzyme gegen Hauterkrankungen wie die aktinische Keratose
title: Entwicklung eines protektiven dermalen Drug Delivery Systems für therapeutische DNAzyme gegen Hauterkrankungen wie die aktinische Keratose
title: Development of a protective dermal drug delivery system for therapeutic DNAzymes targeting skin diseases such as actinic keratosis
Creators: name: Marquardt, Kay
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Wirkstoff , Pharmazeutische Technologie
DNAzyme , polyplexe
Keratosis actinica
DNase , Polyplex
DNS
DNAzym
Hautkrankheit
submicron emulsion
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Haut , Therapeutisches System
Submikronemulsion

description: Die therapeutischen DNAzyme stellen
      als neue Wirkstoffgruppe einen vielversprechend Ansatz bei
      der Therapie von Hauterkrankungen dar. Derzeit sind fünf
      DNAzyme in der klinischen Wirkstoffprüfung von denen
      zukünftig wiederum zwei gegen Hauterkrankungen eingesetzt
      werden sollen. Für eine erfolgreiche Therapie muss der
      Wirkstoff an den Zielort in der Haut penetrieren und dort
      intakt vorliegen. Allerdings erschweren allgemein die
      Eigenschaften der Wirkstoffgruppe den Wirkstofftransport und
      den Erhalt der Wirkstoffintegrität. Zudem besitzt die Haut
      eine Barrierefunktion, die es zu überwinden gilt, um eine
      hohe Bioverfügbarkeit in den pathogen veränderten Hautzellen
      zu erreichen. Die Hautbarriere lässt sich in eine passive und
      aktive Barriere unterteilen. Während die aktive Barriere der
      Integrität des Wirkstoffes schadet, verhindert die passive
      Barriere die Wirkstoffdiffusion. In Bezug auf die aktive
      Barriere konnte nachgewiesen werden, dass das ungeschützte
      DNAzym auf der humanen Hautoberfläche durch DNase II
      degradiert wird. Durch eine Komplexierung mit Polykationen zu
      Polyplexen konnte der Wirkstoff auf der Haut geschützt
      werden. In Abhängigkeit der Eigenschaften des Polykations
      waren unterschiedliche ξ-Verhältnisse nötig, um den Schutz zu
      gewährleisten. Ein ξ-Verhältnis im Bereich von 1 2 und
      darüber hinaus im positiven Zeta-Potenzial erhöht die Chance
      auf einen ausreichenden Schutz. Als Polykationen eigneten
      sich insbesondere bioabbaubare Chitosan-Polymere, welche im
      Vergleich zu Polyethylenimin laut Literatur eine geringere
      Toxizität aufweisen. In Bezug auf die passive Hautbarriere
      konnte diese mittels Submicronemulsion (SME) überwunden
      werden. Selbst die größeren Polyplex-Partikel konnten durch
      die SME in die Haut penetrieren. Dabei erhöhten die
      Hilfsstoffe der SME die Penetration und erreichen eine
      Akkumulation des Wirkstoffes in dem Stratum corneum der
      intakten Haut. Somit stand das Stratum corneum als
      Wirkstoffreservoir zur Verfügung. Die Polyplexe wiederum
      erreichen auf zellulärer Ebene eine erhöhte Aufnahme des
      Wirkstoffes in HaCaT-Zellen. Die Kombination aus
      Chitosan-Polyplexen und SME führte zu dem Ergebnis eines
      protektiven dermalen DDS, das sowohl die Penetration als auch
      die Zellaufnahme fördert und darüber hinaus den Wirkstoff
      schützt.
description: DNAzymes are a group of synthetic
      nucleic acid based APIs that have the ability to inhibit
      protein translation by targeting the transcript of a specific
      gene. DNAzymes have already been tested in clinical trials
      with five different diseases. Two of the DNAzymes have been
      tested for dermal application against atopic dermatitis and
      skin cancer (squamous-cell carcinoma, basal cell carcinoma).
      The development of an appropriate dermal drug delivery system
      (DDS) is challenging, because DNAzymes are prone to enzymatic
      degradation and have problematic properties in terms of skin
      penetration. The task of this thesis was to develop a dermal
      DDS that addresses both issues. The dermal DDS should
      maintain the integrity of DNAzymes while enhancing the
      penetration and uptake of DNAzymes into human skin and the
      targeted keratinozytes. First, to ensure the integrity of
      this particularly group of APIs, the degradation of DNAzymes
      on human skin had to be identified and analysed. The analysis
      revealed that unprotected DNAzymes were rapidly degraded by a
      DNase II like activity. Therefore, protective systems were
      developed to protect against DNase II. Especially,
      complexation of DNAzymes with polycations, forming
      polyplexes, was able to sufficiently maintain the integrity
      of the API. Depending on the properties of the polycations a
      specific ratio (ξ) between the oppositely charged DNAzymes
      and polycations was necessary to fully protect. A ξ-ratio of
      about 1 2 along with a positive zeta potential increased in
      general the chances of an appropriate protection. The most
      effective protection was achieved with polycations of
      biodegradable chitosan. To enhance the penetration of
      DNAzymes through the skin barrier the submicron emulsion
      (SME) was identified as ideal candidate and the SME was
      developed as carrier system for DNAzymes. The SME increased
      the penetration of API into skin. The DNAzymes accumulated
      especially in the stratum corneum due to the SME’s
      excipients. Consequently, the stratum corneum was able to act
      as an API reservoir. The SME and the chitosan polyplexes were
      finally combined to a so called protective dermal DDS. The
      protective dermal DDS enhanced the penetration into the skin
      and protected the DNAzymes. On cellular level the uptake of
      DNAzymes into the targeted keratinocytes were enhanced due to
      the polyplexes.