Injizierbare, adaptive Hydrogele der nächsten Generation (InGel-NxG)

Bei der passiven Wirkstoff-Freisetzung wird diese nur durch das Hydrogel selbst beeinflusst. Durch eine Veränderung bereits vorhandener Hydrogele und Verwendung neuer Ausgangsmaterialien wurden von den Verbundpartnern verschiedene Hydrogel-Varianten hergestellt und hinsichtlich ihrer Eignung zur Wirkstoff-Freisetzung getestet. So sollen z.B. bürstenförmige Vernetzer eine Verlangsamung der Freisetzung bewirken.Um Wirkstoffe im Gelenk je nach Bedarf aktiv freisetzen zu können, werden spaltbare Vernetzer für die Hydrogel-Herstellung verwendet. Diese können bei Entzündung durch im Gelenk vorkommendende Enzyme gespalten werden. Eine kontrollierbare Freisetzung kann auch durch eine Verkapselung der Wirkstoffe erfolgen. Hierzu werden viele kleine Portionen des Wirkstoffs mit einer Hülle umgeben und diese in das Hydrogel eingebracht. Je nach Beschaffenheit der Hülle kann die Freisetzungsrate gesteuert werden. Es wurden unterschiedliche Verkapselungsstrategien entwickelt und verschiedene Materialien hinsichtlich ihrer Stabilität und Bioverträglichkeit untersucht. Mit einem Modellwirkstoff wurden grundlegende Erkenntnisse für die Verkapselung und die Analytik des freigesetzten Wirkstoffs in Anwesenheit einer simulierten Körperflüssigkeit gewonnen.Die technische Umsetzbarkeit wurde in einer Machbarkeitsstudie demonstriert, indem Hydrogele erfolgreich in Doppelkammerspritzen gefriergetrocknet wurden.

Zur Charakterisierung der unterschiedlichen Hydrogel-Varianten werden momentan Modellmoleküle, wie Ibuprofen verwendet. Parallel dazu wurden neue, vielversprechende Wirkstoffkandidaten ausgewählt und deren Wirkung zunächst in unserem Vollblutmodell untersucht. Zwei der ausgewählten Substanzen zeigten darin ein vorteilhaftes Wirkprofil und werden nun weitergehend untersucht. Neben den klassischen chemischen und biologischen Wirkstoffen werden im Projekt auch humane mesenchymale Stromazellen (MSC) als mögliches Wirkprinzip untersucht. Hierfür wurden MSC aus der Plazenta gewählt und ein geeignetes Kultivierungsprotokoll erarbeitet, in welchem diese Zellen eine Vielzahl von Botenstoffen produzieren, die wichtig für die Beeinflussung von Entzündungsprozessen sind.Um die Wirkstoffe und deren Freisetzung aus Hydrogelen analysieren zu können, wurden für zwei Modellsubstanzen die entsprechenden analytischen Methoden etabliert und optimiert. Anschließend wurde der Einfluss des Hydrogels auf die Analyse untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass das Hydrogel den Nachweis des Wirkstoffes nicht stört.Insgesamt sind die Projektarbeiten planmäßig vorangegangen, größere Änderungen der ursprünglichen Planung waren nicht erforderlich.