Strukturveränderungen an Proteinen während Vernebelungs- und Trocknungsprozessen

• Antragsteller: Professor Dr. Geoffrey Lee
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5404094

Bisherige Untersuchungen der Sprühtrocknung oder Sprühgefriertrocknung von Proteinen zur Herstellung von Pulvern zur pulmonaren bzw. parenteralen Applikation haben Aggregation und partielle Inaktivierung der Proteine festgestellt. Die Ursachen dieser Veränderungen auf molekularer Ebene sind jedoch noch unbekannt. Mit dem beantragten Projekt beabsichtigen wir, möglichst qualitative Untersuchungen der Veränderungen in den Sekundär- und Tertiärstrukturen von Modellproteinen während der Vernebelung und Trocknung durchzuführen. Mehrere Proteine unterschiedlicher Grundstruktur sollen untersucht werden, die in unterschiedlichem Maße die wichtigsten Sekundärstrukturelemente, d.h. a-Helix, b-Faltblatt und Ungeordnet, darstellen. Veränderungen der Sekundärstruktur werden mittels FT-IR und Zirkular Dichroismus quantitativ ermittelt. Veränderungen in der Faltung der Proteine werden mittels Zirkular Dichroismus, Fluorimetrie und die Anwendung eines neuartigen dynamischen Lichtstreuungsverfahrens ermittelt. Bei der Vernebelung wässriger Lösungen der Proteine in Luft werden Proteinkonzentration und Massenverhältnis Vernebelungsluft/Sprühflüssigkeit in einer Düse variiert. Bei der Sprühtrocknung werden Veränderungen in Sekundär- und Tertiärstruktur im festen Pulver sowie nach Wiederauflösung des Pulvers in flüssigen Medien ermittelt. Hierbei soll eine mögliche Reversibilität der Strukturveränderungen festgestellt werden. Die Vernebelung der Proteinlösungen in verflüssigtem Kältemittel wird auch untersucht um festzustellen, ob vernebelungsiduzierte Veränderungen an den Proteinen durch das Einfrieren rückgängig gemacht werden. Strukturveränderungen an den Proteinen, die während des Gesamtprozesses der Sprühgefriertrocknung auftreten, werden ebenfalls quantitativ ermittelt. In diesen Experimenten soll ein mögliches Gesamtbild des Verhaltens der Proteine mit unterschiedlichen Sekundärstrukturelementen auf molekularer Ebene während Vernebelungs- und Trocknungsprozessen aufgestellt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: DLS/SLS-Detektor für SEC-Anlage
• Gerätegruppe: 1390 Sonstige Geräte zur thermischen Trennung und zur Chromatographie (außer 130-138)