Synthese und Charakterisierung bioabbaubarer, polymerer Nanopartikel für biomedizinische Anwendungen

Abstract

Krebserkrankungen zählen neben Herz-Kreislauferkrankungen immer noch zu den häufigsten frühzeitigen Todesarten weltweit. Ein wichtiges Ziel der modernen Tumortherapie ist daher die Entwicklung neuartiger Wirkstoffe und Diagnostika. Dabei kann auch die Formulierung dieser Stoffe einen signifikanten Einfluss auf die Effizienz einer Therapie bzw. eines diagnostischen Verfahrens besitzen. Besonders vernetzte polymere Nanopartikel sind dabei seit einigen Jahrzehnten in den Fokus der Forschenden gerückt. Diese Nanopartikel bestehen zumeist aus einer hydrophilen Hülle und einem vernetzten, hydrophoben Kern. In dieser Arbeit wurden solche Nanopartikel mit einem hydrophilen Segment bestehend aus Poly(2-Oxazolin)en dargestellt, da die Peptid-ähnliche Struktur dieser Polymere zu exzellenter Bio- und Blutkompatibilität der Nanopartikel führen sollte. Das hydrophobe Segment wurde durch eine RAFT-Polymerisation aufgebaut, da durch die einfache Synthese Acrylat-basierter Monomere ein breites Spektrum an Modifikationen ermöglicht werden sollte. Die Kernvernetzung der Nanopartikel sollte reversibel sein, um mögliche Akkumulation der Nanopartikel im Körper zu verhindern. Daher wurden Disulfid-haltige Vernetzer verwendet, welche unter den reduktiven intrazellulären Bedingungen abgebaut werden sollten. Nach ausgiebiger Untersuchung und Optimierung dieses Nanopartikelsystems, sowie dessen Abbauverhalten, wurden im letzten Schritt erste Modifikationen für konkrete biomedizinische Anwendungen im Bereich der Tumortherapie und -diagnostik durchgeführt und evaluiert.

Alongside cardiovascular diseases, cancer is still one of the most common causes of premature death worldwide. An important goal of modern tumor therapy is therefore the development of novel active substances and diagnostics. The formulation of these substances can also have a significant influence on the efficiency of a therapy or diagnostic procedure. Particularly crosslinked polymeric nanoparticles for this purpose have been the focus of researchers for several decades. These nanoparticles mostly consist of a hydrophilic shell and a crosslinked hydrophobic core. In this work, such nanoparticles were synthesized with a hydrophilic segment consisting of poly(2-oxazoline)s, as the peptide-like structure of these polymers should lead to excellent biocompatibility and blood compatibility. The hydrophobic segment was constructed by RAFT-polymerization, as the facile synthesis of acrylate-based monomers should allow a wide range of modifications. The core crosslinking of the nanoparticles should be reversible to prevent possible accumulation of the nanoparticles in the body. Therefore, disulfide containing crosslinkers were used, which should be degraded under the reductive intracellular conditions. After extensive investigation and optimization of this nanoparticle system, as well as its degradation behavior, the final step was to perform and evaluate initial modifications for specific biomedical applications in the field of tumor therapy and diagnostics.