Nanoporöse SiO2-basierte Folien bzw. Gelege als Sustained Release Systeme zur transdermalen Applikation von Wirkstoffen

• Antragsteller: Professor Dr. Achim Aigner; Professor Dr. Dirk Enke
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456461873

Transdermale Applikationssysteme (transdermal drug delivery systems, TDDS) nehmen bereits eine wichtige Rolle in der Pharmakotherapie ein. Vorteile sind u.a. eine verzögerte/kontrollierte Freisetzung zur Erreichung gleichmäßigerer Wirkstoffspiegel über einen längeren Zeitraum sowie verbesserte Verträglichkeit (Vermeidung von Konzentrationsspitzen), Wirksamkeit (längere Aufrechterhaltung therapeutischer Blutspiegel) und Compliance. Zur Erschließung des vollen Potenzials von TDDS bedarf es aber der Entwicklung neuer Systeme, die aufgrund ihrer chemischen Beschaffenheit breiter einsetzbar sind (Verwendbarkeit verschiedener Wirkstoffe, Lösungsmittel und chemical enhancers) und vorteilhaftere physikalische, technische und biologische Eigenschaften zeigen. Im diesem Projekt sollen erstmals poröse Silica-Formkörper exploriert werden, die sich durch sehr gute Kompatibilität mit Lösungsmitteln/chemical enhancers, Einsetzbarkeit für ein breites Spektrum an Wirkstoffen zur Beladung, sehr zielgerichtet einstellbare Freisetzungskinetiken, sehr variable Porengrößen und Tortuositäten sowie Stabilität und Wiederverwendbarkeit durch repetitive Be- und Entladung auszeichnen. Deren Herstellung ist eine Kernkompetenz der AG Enke, die in projektrelevanten Vorarbeiten bereits poröse Gläser in Form flacher Platten bzw. als verstreckte Folie erarbeitet hat. In projektrelevanten eigenen Vorarbeiten der AG Aigner wurden bereits adhäsive TDDS für Anastrozol entwickelt und in vitro sowie präklinisch in vivo getestet. Gegenüber diesen auf einer Silicon-Matrix basierenden Systemen weisen die hier vorliegenden nanoporösen SiO2-basierten Systeme jedoch substanziell bessere Eigenschaften auf und sollen daher für Anastrozol und andere Pharmaka exploriert werden.So sollen erstmals nanoporöse SiO2-basierte Glasformkörper mit flexibel einstellbarer Porenstruktur (Porengröße, Porenvolumen, Tortuosität, äußerer Morphologie) systematisch entwickelt und als Sustained Release Systeme zur transdermalen Applikation von Wirkstoffen etabliert werden. Diese werden mit verschiedenen, pharmakologisch relevanten Wirkstoffen beladen, die sich bzgl. Hydrophobizität/Hydrophilie und medizinischer Verwendung unterscheiden. Aus Struktur-Aktivitätsbeziehungen sollen Porengrößen und -architektur gezielt optimiert sowie zusätzliche Oberflächenfunktionalisierungen eingeführt werden. Als optimal identifizierte flache poröse Glasplatten sollen anschließend u.a. umfassend bzgl. ihrer Interaktion mit biologischen Materialien, toxischen Effekte und physikalischen Eigenschaften charakterisiert, und die erhaltenen Ergebnisse auf die Herstellung von auf porösem Glas basierenden Gelegen sowie teil- oder vollporöse flexible Glasfolien übertragen werden. Für optimale Systeme erfolgen schließlich in vivo-Rattenstudien zur Pharmakokinetik. Ziel ist somit die Entwicklung neuartiger Sustained Release Systeme mit verbesserten physikalisch/ chemischen, biologischen und pharmazeutischen/pharmakologischen Eigenschaften.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen