title: Einfluss der Partikelcharakteristika auf die Interaktion mit humanen Zellen unter Flussbedingungen
Creators: name: Fischer, Astrid
Publisher: name: :none
Year: 2012

description: Nano- und Mikropartikel gewinnen als Trägersysteme für Arzneistoffe zunehmend an Bedeutung. Die Wirkstoffe sind im Inneren der Partikel vor instabilisierenden Umgebungsbedingungen, Metabolisierung und Elimination geschützt und die Freisetzung kann durch eine entsprechende Galenik gesteuert werden. Durch eine Modifikation der Partikeloberfläche kann zusätzlich die Partikel-Zell-Interaktion beeinflusst werden, wodurch eine spezifische Anreicherung im kranken Gewebe möglich wird. Dadurch kann die Dosis und die Nebenwirkungsrate reduziert werden. Sowohl für die Herstellung und Verarbeitung, als auch für die Resorption, Distribution und Interaktion im menschlichen Körper ist die Größe der eingesetzten Partikel ein wichtiges Kriterium. Da die Dynamik im menschlichen Körper die Verteilung und Anreicherung der Mikropartikel wesentlich mit-beeinflusst, ist es wichtig, auch diesen Parameter in den Versuchsaufbau zu integrieren. Um die Fluidik im Körper zu simulieren, wurden mehrere Versuchsmodelle entwickelt. Für die Zellversuche in dieser Diplomarbeit wurde ein Surface-Acoustic-Wave-Chip (SAW-Chip) verwendet, der sich durch eine nicht invasive Pumptechnik auszeichnet. Durch Anlegen einer Wechselspannung an einen Transducer wird ein „Nanoerdbeben“ erzeugt, das akustische Oberflächenwellen induziert. Diese greifen über einen dünnen Flüssigkeitsfilm auf das Chiplabor über und versetzen die Probenflüssigkeit in eine Strömung, deren Flussgeschwindigkeit sehr präzise gesteuert werden kann. Bei dem verwendeten Multikanal-System können vier Untersuchungen parallel durchgeführt werden. Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit war, den Einfluss der Partikelgröße auf die Bindungsrate an Zellmonolayer zu untersuchen. Als Versuchsmodelle wurden die humanen Zelllinien Caco-2 als artifizielles Dünndarmepithel und SV-HUC-1 als artifizielles Blasenepithel verwendet und Testreihen mit Mikropartikeln von 1µm, 3µm, 6µm und 10µm Durchmesser durchgeführt. Die eingesetzten Mikropartikel hatten eine carboxylierte Oberfläche, welche zu Vergleichszwecken auch mit Glycin oder Weizenlektin (WGA) modifiziert wurde. Um die Dynamik im Körper in den Versuchsaufbau mit einzubeziehen, wurde bei unterschiedlichen Flussgeschwindigkeiten im Chiplabor gearbeitet. Bei der Caco-2 Zelllinie zeigte sich, dass die Bindungsrate mit der Partikelgröße zunimmt, während bei den SV-HUC-1 unter bestimmten Bedingungen die Zellaffinität der 6µm Partikel am höchsten war. Bei beiden Zelllinien war zwischen der Bindungsrate der 3µm und der 6µm Partikel ein sprunghafter Anstieg erkennbar. Dass eine Oberflächenmodifikation mit Glycin eine leichte Verbesserung der Bindungsrate und eine Modifikation mit WGA eine deutliche Steigerung der Partikel-Zell-Interaktion bewirkt, galt ebenfalls für beide untersuchten Zelllinien. Bei den Caco-2 Zellversuchen konnte weiters beobachtet werden, dass mit steigender Flussgeschwindigkeit der Anteil der durch die chase-incubation losgerissenen Partikel sinkt. Der Anteil an abgelösten Partikeln ist bei SV-HUC-1 Zellen geringer als bei Caco-2 Zellen, was möglicherweise auf die kürzeren Inkubationszeiten zurückzuführen ist. Weiters nimmt die Partikel-Bindungsrate mit Verlängerung der Beladungszeit bei SV-HUC-1 Monolayern zu. Die Ergebnisse dieser Diplomarbeit zeigen, dass Flussbedingungen die Partikel-Bindungsrate mit-beeinflussen. Unter diesem Aspekt wird deutlich, wie wichtig in-vitro Zellversuche unter dynamischen Bedingungen sind. Für den therapeutischen Einsatz von Mikropartikeln sind insbesondere die Ergebnisse bezüglich Partikelgröße von Relevanz. Die Erkenntnis anhand der SV-HUC-1 Zellversuche, dass Flussbedingungen den Einfluss der Partikelgröße auf die Bindungsrate verändern können, ist von besonderem Interesse. Durch weitere Forschung an diesem Aspekt können für die verschiedenen Einsatzgebiete im menschlichen Körper die optimalen Partikelgrößen ermittelt werden. Dadurch kann der therapeutische Einsatz von Mikropartikeln in der Humanmedizin positiv beeinflusst werden.