Verbände aus medikamentenfreisetzenden Polymeren wurden am IFJ PAN hergestellt

Am Institut für Kernphysik der Polnischen Akademie der Wissenschaften in Krakau wurden Polymerfasern hergestellt, die den bekannten antibakteriellen Wirkstoff Metronidazol enthalten. Die daraus hergestellten Matten könnten als Verbandmaterial eingesetzt werden, das den Wirkstoff kontrolliert an den Körper abgibt.

Ein richtig verabreichter Wirkstoff sollte die betroffene Stelle präzise, ​​in genau festgelegten Mengen und über einen ausreichend langen Zeitraum erreichen. Genau so funktionieren Matten aus Polymerfasern mit dem antibakteriellen Wirkstoff Metronidazol, die am Institut für Kernphysik der Polnischen Akademie der Wissenschaften (IFJ PAN) in Krakau durch Elektrospinnen gewebt wurden – so die Institution in einer Pressemitteilung.

„Metronidazol ist ein Medikament, das unter anderem bei Infektionen der Haut und Schleimhäute, beispielsweise bei der Behandlung von Parodontitis, eingesetzt wird. Es sind jedoch einige seiner schädlichen Eigenschaften bekannt, beispielsweise wenn es sich unbeabsichtigt im Körper des Patienten ausbreitet. Wir haben uns die Aufgabe gestellt, ein molekulares System zur Verabreichung von Metronidazol zu entwickeln, das seine kontrollierte und langfristige Freisetzung in kleinen Mengen genau dort gewährleistet, wo es benötigt wird“, sagt Dr. Hab. Ewa Juszyńska-Gałązka, Prof. IFJ PAN.

Der Forscher betont, dass die vorgeschlagene Methode, bei der Metronidazol in elektrogesponnene Polymerfasern mit sorgfältig ausgewählten Beschichtungen eingebracht wird, universell ist und möglicherweise für den Transport anderer Arzneimittel angepasst werden kann.

Elektrospinnen ist ein seit langem weltweit entwickeltes Verfahren zur Faserherstellung. Die Hauptrolle spielt dabei das elektrostatische Feld zwischen Nadel und Kollektorplatte, das von einem Hochspannungsgenerator erzeugt wird.

„Wenn die Nadel beginnt, die Spinnlösung laminar freizugeben, beginnt sich die Oberfläche der herausgedrückten Flüssigkeit zu dehnen und zu biegen. Die darauf angesammelten gleichnamigen (positiven) elektrischen Ladungen beginnen sich anzuziehen und verändern so die Form der Oberfläche. Es bildet sich ein Kegel mit einer sich zunehmend verengenden Spitze, der sich in Richtung des negativ geladenen Kollektors streckt. Die entstehende Faser fällt spiralförmig und durchläuft gleichzeitig chemische Veränderungen, die sie aushärten (...)“, heißt es in der Pressemitteilung des IFJ PAN.

Um eine physikalisch stabile Mehrschichtmatte herzustellen, ist es notwendig, während des gesamten Prozesses konstante Umgebungsbedingungen (Temperatur und Luftfeuchtigkeit) und Systemgeometrie (fester Abstand der Nadel zum Kollektor, Art des Kollektors) einzuhalten.

„Obwohl der Elektrospinnprozess selbst gut verstanden ist und in geeigneten, nicht besonders komplizierten Geräten praktisch spontan abläuft, ist es keine leichte Aufgabe, ein Polymer oder eine Beschichtung an die Eigenschaften eines bestimmten Medikaments anzupassen. Die Probleme, die hier auftreten, ergeben sich aus der Tatsache, dass das Platzieren einer molekularen Substanz in einer Art Nanobeschränkung in der Regel zu Veränderungen ihrer physikochemischen Eigenschaften führt“, erklärt Diplom-Ing. Olga Adamczyk, die unter der Leitung von Prof. IFJ PAN und Dr. Hab.-Ing. Małgorzata Jasiurkowska-Delaporte mit der Forschung an elektrogesponnenen Fasern mit Medikamenten begann.

Grundlegende In-vitro-Studien an Metronidazol-Matten mit zwei Polymertypen ergaben, dass der Faserdurchmesser im Bereich von 0,7 bis 1,3 Mikrometern liegen sollte, um eine ausreichende Oberfläche für die Absorption und Freisetzung des eingekapselten Wirkstoffs zu gewährleisten. Während der Lagerung sorgen die Polymerfasern mit dem Wirkstoff für die Dichtigkeit des Verbandes. Nach der Anwendung werden sie durch Umgebungsflüssigkeiten porös genug, um die Wirkstofffreisetzung zu ermöglichen.

Die Messungen zeigen, dass das in den Matten enthaltene Metronidazol über mehrere Stunden hinweg allmählich freigesetzt wird. Es gibt jedoch eine zusätzliche zeitliche Einschränkung: Die Matten dürfen vor der Anwendung maximal einen Monat gelagert werden. Wichtig ist, dass diese Einschränkung nicht auf die Art der Wirkstoffabgabe zurückzuführen ist, sondern auf die Eigenschaften des Metronidazols selbst, das nach dieser Zeit zu kristallisieren beginnt.

Die am IFJ PAN hergestellten Matten mit metronidazolhaltigen Polymerfasern sind 2 x 2 cm groß und potenziell für medizinische Anwendungen geeignet. „Ihre physikochemischen Eigenschaften sind bereits bekannt, daher erfordern weitere Forschungsschritte die Zusammenarbeit mit interessierten wissenschaftlichen und medizinischen Einrichtungen“, informiert das IFJ PAN. (PAP)

Wissenschaft in Polen

ekr/ agt/

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