title: Bioabbaubare Nanocarrier als pulmonales Applikationssystem für Steroide
title: Biodegradable nano-carriers as pulmonary delivery systems for steroids
Creators: name: Lebhardt, Tobias
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: Polymere
Cyclodextrine
Lunge
polymer ,biodegradable ,lung delivery ,cyclodextrin
bioabbaubar
Naturwissenschaften

description: The aim of this dissertation is to
      investigate and optimize the preparation of steroid loaded
      particles, to increase drug loading by enhanced polymer-drug
      interactions, and the surfactant free stabilization of
      nanoparticles in the dry state. Different particle
      preparation methods are described and advantages and
      drawbacks are discussed. As sample molecules for drug
      loading, budesonide and estradiol are explored. In chapter
      II, the versatile properties of nano- and microparticles are
      introduced and the advantages of nanoparticulate drug
      delivery to the lungs are elucidated. Especially, efficient
      and preservative delivery of nanoobjects to specific regions
      of the lungs is focused. Local pulmonary and systemic
      diseases are depicted and potential treatment by polymeric
      nanoparticles is presented. Nanoparticle preparations for
      small molecular drug delivery are discussed as well as for
      protein and peptides or nucleonic acids. In chapter III,
      loading of a corticosteroid hormone, budesonide, into
      particles is investigated. Drawbacks and opportunities of
      different preparation methods on drug loading of steroids in
      poly(lactide-co-glycolide) particles are illustrated.
      Nanoparticles dispersed in water are prepared by two
      fundamental different methods: “solvent displacement” and
      “solvent emulsion”. Drug loading and release are determined
      as key characteristics of the particles gained.
      Microparticles are prepared for comparison by spray-drying
      and a more sophisticated method, electro spraying. The aim of
      this chapter is to select preparation parameters enhancing
      drug loading and prolonged release for a combination of drug
      and polymer. In contrast, the chapter IV deals with the
      optimization of polymer properties to increase drug loading
      for estradiol, another steroid hormone. Cyclodextrins can
      form inclusion complexes with small molecules and increase
      drug solubility. Introduction of β-cyclodextrins in the
      polymer matrix are expected to increased drug-polymer
      interactions. Different core molecules are grafted with PLGA.
      The synthesized polymers are analyzed by size exclusion
      chromatography, differential scanning calorimetry, nuclear
      magnetic resonance spectroscopy and tested for hemolytic
      activity. Nanoparticles are prepared by “solvent
      displacement” and characterized regarding to size, drug
      loading and drug release in comparison to particles of
      cyclodextrin-polymer blends. The scope of this study is to
      investigate if drug loading efficacy for PLGA-nanoparticles
      can be increased by optimization of the polymer matrix by
      introduction of cyclodextrin binding sites. Finally, prepared
      nanoparticles are stabilized in chapter V. Stabilization in
      dry state is difficult for nanoobjects; high surface energy
      forces the particles to aggregation. The selection of
      appropriate spacer molecules is intended to reduce
      aggregation forces. Spray-drying is selected as the method of
      choice, since it is well established in drug manufacturing,
      and continuous fabrication is possible. Additionally, the
      application of suitable preparation conditions enables the
      microparticles to be used directly as transport vehicles for
      pulmonary delivery. Surface active substances can irritate
      the sensitive endothelia in the lungs, so that surfactants
      should be avoided. The aim of this investigation was to
      establish surfactant free microcarriers for the transport of
      redispersible nanoparticles. Chapter VI presents a short
      summary and gives some perspectives of this work.
description: In dieser dreigeteilten Arbeit
      wird die Partikelherstellung und Optimierung der
      Wirkstoff­beladung durch Variation der
      Herstellungsbedingungen vorgestellt. Durch eine verbesserte
      Interaktion zwischen Polymer und Wirkstoff konnte die
      Verkapselungseffizienz der Nanopartikeln um den Faktor 6
      gesteigert werden. Außerdem wurden Nanopartikel in einem
      direkt für die pulmonale Applikation geeigneten Pulver ohne
      Zusatz von Tensiden stabilisiert. 1.Im ersten Teil werden
      verschiedene Partikelherstellungsmethoden auf ihre Fähigkeit
      Budesonid zu verkapseln untersucht. Bioabbaubare Partikel auf
      Poly(D,L-Lactid-co-Glycolid) (PLGA) -Basis wurden mit
      organischen Lösungsmitteln hergestellt. Durch das sogenannte
      „Solvent displacement“-Verfahren konnten Partikel (SD-NPs) im
      Bereich von 100 nm hergestellt werden. 200 nm große
      Nanopartikel (SE-NPs) wurden hingegen durch das „Solvent
      Emulsion“-Verfahren hergestellt. Durch Elektro-Sprühen
      (e-MPs) und Sprühtrocknung aus Aceton (MP-Ace) bzw.
      Dichlormethan (MP-DCM) wurden Mikropartikel mit im
      Größenbereich von 5 µm erhalten. Die Partikel wurden im
      Hinblick auf Beladung und Wirkstofffreigabe unter
      Sink-Bedingungen untersucht. Unterschiede in Morphologie und
      Kristallinität wurden mittels SEM und WAX detektiert. Die
      Partikel beider Nanoformulierungen waren kugelförmig und
      zeigten Beugungssignale, die auf einen kristallinen Anteil
      schließen lassen. Die e-MPs zeigten einen flockenartigen
      Aufbau, eine stark perforierte Oberfläche und ebenfalls einen
      kristallinen Anteil. Die nahezu kugelförmigen
      sprühgetrockneten Partikel bestanden aus amorphem Material.
      Die Effizienz der Wirkstoffverkapselung erhöhte sich in
      folgender Reihenfolge: SD-NP