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Innovative pharmazeutische Stabilisierungs- und Formulierungsverfahren für Proteinwirkstoffe und deren Einfluss auf Sequenz und Struktur

Die Formulierung und Darreichung pharmakologisch relevanter Proteine ist bisher limitiert auf die parenterale Gabe von Lösungen bzw. flüssigen Darreichungsformen. Oft ist das auf eine mangelnde Stabilität oder fehlende Gewebespezifität der Proteine zurückzuführen. Darüber hinaus müssen posttranslationale Modifikationen bei einer Formulierung erhalten bleiben, da sie oft entscheidend für die Proteinaktivität sind. Neben der Bioverfügbarkeit müssen auch diese Aspekte bei der Evaluierung alternativer Formulierungen und Applikationsarten berücksichtigt werden. Insbesondere Solida zur peroralen, nasalen oder parenteralen Applikation würden den therapeutischen Einsatz und die Compliance proteinbasierter Arzneimittel deutlich erweitern bzw. verbessern. Neben der Stabilität ist auch die Evaluierung von Rezeptur- und Prozessparametern im Mikromaßstab und deren Skalierbarkeit in den Labor- und Pilotmaßstab von wesentlicher Bedeutung, da auf Grund der Kosten für Proteine konventionelle Entwicklungen im Gramm- oder Kilogrammmaßstab finanziell nicht darstellbar sind. Ziel dieses Projekts ist die Etablierung skalierbarer Formulierungstechnologien (Schmelzextrusion und Sprühgefriertrocknung) zur Herstellung fester Darreichungsformen. Dabei sollen die von uns etablierten Verfahren zur Schmelzextrusion und des Sprühgefrierprozesses auf Proteine übertragen werden. Die Stabilisierung der Proteine erfolgt durch Einbettung in erodierende oder sich auflösende Kunststoffmatrices. Außerdem soll durch die Formulierung hochporöser Lyophilisatpartikel der Substanzen untersucht werden, ob der schnelle Einfrierschritt der Sprühgefriertrocknung entscheidende Vorteile für die Proteinstabilität ergeben kann. Als Modelle stehen verschiedene Peptide/Proteine (z.B. Tridegin, Insulin, Conopeptide wie Ziconotide) zur Verfügung, so dass von niedrigdosiert bis hochdosiert und von oralen Targets bis zu Implantaten die gesamte Bandbreite der Formulierungsfindung dargestellt werden kann. In jedem Maßstab müssen Aussagen bezüglich Stabilität, Aktivität und in vitro Freisetzungskinetik getroffen werden. Bei den Substanzen handelt es sich um mehrfach Disulfid-verbrückte Moleküle, deren korrekte Faltung entscheidend für ihre Aktivität ist. Der Erhalt der korrekten Disulfidverbrückung ist essentiell für die Formulierung von Proteinen, aber auch für die Entwicklung geeigneter Standards für ihre Analytik. Zur Analyse solcher Sequenzen werden meist Chromatographie-gekoppelte massenspektrometrische Methoden eingesetzt. Vernachlässigt wurde die Methode der N-terminalen Proteinsequenzierung nach Edman. Im Hinblick auf die inzwischen bekannten Grenzen der massenspektrometrischen Proteinanalyse scheint eine Kombination beider Methoden sinnvoll für eine umfassende Proteinanalytik und wird im Rahmen des vorliegenden Antrags Aufschluss über die Stabilität der formulierten Substanzen liefern.  

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Projektleitung Prof. Dr. Karl Wagner kg.wagner@uni-bonn.de +49 228 73 5271
Projektleitung Prof. Dr. Diana Imhof dimhof@uni-bonn.de +49 228 73 5254
Projektleitung Dr. Toni Kühl toni.kuehl@uni-bonn.de +49 228 73 5231
Projektleitung Prof. Dr. Alf Lamprecht alf.lamprecht@uni-bonn.de +49 228 73 5233
Doktorandin Katharina Dauer k.dauer@uni-bonn.de +49 228 73 6432
Doktorand Ehab Ali ehabali@uni-bonn.de  
Doktorand Maximilian Beck mbeck1@uni-bonn.de +49 228 73 5203

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