On demand degradable polymer systems

• Applicant: Professor Dr. Axel T. Neffe, since 12/2012
• Subject Area: Biomaterials
• Term: from 2012 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 221303656

Diese Zusammenfassung beschreibt die Entwicklung eines bei Bedarf abbaubaren Polymersystems, das eine neue Klasse von Polymersystemen darstellt. Dieses Polymersystem kann unter physiologischen Bedingungen initialisiert durch einen äußeren Stimulus vollständig abgebaut werden. Der Abbau soll durch die Anwendung von Ultraschall initiiert werden, der in den biomedizinischen Wissenschaften häufig angewendet wird. Verkapselte Enzyme aus stimuli2 sensitiven Mizellen, Partikel oder Kapseln, die in enzymatisch abbaubaren Polymermatrices enthalten sind, sollen Ultraschall induziert freigesetzt werden. Der Ultraschall-Stimulus zerstört die Partikel, wobei das Enzym in die abbaubare Matrix freigesetzt wird. Das freigesetzte Enzym ermöglicht einen stark beschleunigten Abbau der umgebenden Polymermatrix. In einem ersten Beispiel für die Anwendbarkeit dieser Strategie soll Lipase (von Rhizopus arrhizus) in chemisch vernetzten Partikeln verkapselt und in eine Matrix aus Poly(ε-caprolacton) (PCL) eingebettet werden. Wenn dieses System Ultraschall ausgesetzt wird, so werden die Partikel zerstört und das freigesetzte Enzym baut die umgebende PCL Matrix ab. Dieses System belegt beispielhaft die Möglichkeit der bedarfsgerechten Funktionalität eines Polymersystems, denn ohne die Anwendung von Ultraschall würde die Matrix gemäß der Kinetik des Massenabbaus von PCL abgebaut werden. Dieser Abbau erstreckt sich unter physiologischen Bedingungen über einen langen Zeitraum. Die bedarfsorientierte Freisetzung kann durch mehrere kürzere Anwendungen von Ultraschall über einen festgelegten Zeitraum gestreckt werden, was im Fall der Wirkstofffreisetzung von Interesse ist. Dieses Konzept kann auch auf andere enzymatisch abbaubare Materialien wie Biopolymer-basierte Systeme ausgedehnt werden, bei denen der bedarfsgerechten Abbau beschleunigt werden soll, was zu bedarfsgerechten kontrollierten Wirkstofffreisetzungssystemen führen kann

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Benjamin Pierce, until 11/2012