Arzneiformen zur Verabreichung von Proteinen am und im Auge

Für eine Therapie von Augenerkrankungen mit Proteinen sind herkömmliche Arzneiformen nur bedingt geeignet. So kann z. B. epidermaler Wachstumsfaktor (EGF) bei Keratoconjunctivits sicca eingesetzt werden, jedoch sollte die Arzneiform dafür eine möglichst lange Verweildauer des Wachstumsfaktors auf der Augenoberfläche gewährleisten. Durch den Tränenfluss werden Augentropfen (als meist verbreitete Darreichungsform am Auge) jedoch sehr schnell aus dem Auge gespült. Auch für die Behandlung von Erkrankungen der Netzhaut sind Augentropfen nicht geeignet, da die physiologischen Schutzfunktionen der Augen die dafür notwendige Resorption der Arzneistoffe erschweren. Deswegen muss z. B. zur Behandlung der Altersbedingten Makuladegeneration (AMD) der Antikörper Bevacizumab derzeit einmal monatlich direkt in den Glaskörper injiziert werden. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines löslichen, mit EGF beladenen Augeninserts zur Behandlung der Keratoconjunctivis sicca und eines intraokulären Drug Delivery Systems, mit dessen Hilfe wiederholte intravitreale Injektionen vermieden werden könnten. Als Matrix für das Augeninsert dienten wasserlösliche Alginate, die durch Calciumionen quervernetzt wurden. Diese Quervernetzung wurde am oszillierenden Rheometer untersucht, wobei als Calciumquelle ein Ca-EDTA-Komplex und das schwerlösliche Salz CaHPO4 dienten. Aus beiden Quellen wurden die Calciumionen durch eine langsame Verringerung des pH-Wertes mittels Glucono-δ-lacton (GDL) freigesetzt. Die Festigkeit der Gele hängt dabei in erster Linie vom verwendeten Alginattyp ab, während die Geschwindigkeit der Quervernetzung sowohl durch die verwendete Konzentration von Calcium und GDL als auch durch den pH-Wert der Ausgangslösung beeinflusst werden kann. Damit sich die Augeninserte während der Applikation auflösen können, muss die Quervernetzung durch Bildung eines stabilen Ca-EDTA-Komplexes wieder rückgängig gemacht werden. Während der Anwendung soll der pH-Wert innerhalb der Insertmatrix durch die Tränenflüssigkeit erhöht und so der Ca-EDTA-Komplex gebildet werden. Die in vitro Auflösung von EDTA-haltigen Augeninserten wurde mittels Inkubation im Schüttelwasserbad und mit Hilfe einer Durchflusszelle untersucht. In der Durchflusszelle mit einem Volumen von 72 µl können die physiologischen Verhältnisse am Auge, vor allem das geringe Tränenvolumen, besser nachgestellt werden. Es zeigte sich, dass durch die Einarbeitung von EDTA langsam lösliche Augeninserte hergestellt werden können. Diese löslichen Augeninserte auf Alginatbasis wurden mit EGF beladen. Die Stabilität dieses Peptids während des Herstellungsprozesses wurde mittels HPLC untersucht und die Abbauprodukte mittels Massenspektrometrie identifiziert. Als Hauptabbauprodukt wurde einfach oxidiertes EGF neben desamidiertem und dreifach oxidiertem EGF gefunden. Außer der Stabilität wurden noch die in vitro Freisetzungseigenschaften der Augeninserte untersucht. Unabhängig von der verwendeten Methode (einfache Inkubation oder Durchflusszelle) konnte die Freisetzung durch eine Erhöhung der Alginatmenge und durch Verwendung eines längerkettigen Alginats leicht verzögert werden. Es zeigte sich aber ein deutlicher Unterschied beim Vergleich der beiden Methoden, da die Freisetzung in dem größeren Volumen deutlich schneller erfolgte. Für das introkuläre Drug Delivery System, das große Proteine wie den Antikörper Bevacizumab über einen möglichst langen Zeitraum freisetzen sollte, wurde ein injizierbares PEG-Hydrogel aus zwei Komponenten verwendet. Nach ihrer Durchmischung reagieren die beiden Komponenten in situ und bilden ein quervernetztes Hydrogel. Um zu verhindern, dass Proteine kovalent in das Gelgerüst eingebunden werden, wurden diese durch Zugabe von nicht-quervernetzbarem PEG ausgefällt. Es zeigte sich, dass die zur Präzipitation benötigte Menge in erster Linie von der Kettenlänge des verwendeten PEGs abhängt: Je höher das Molekulargewicht, desto weniger PEG wurde zur vollständigen Ausfällung benötigt. Wie die Freisetzungsuntersuchungen mit Antikörpern zeigten, hängt die freigesetzte Menge Protein von der eingesetzten Menge an löslichem PEG ab: Je mehr zusätzliches PEG verwendet wurde, desto mehr Protein wurde freigesetzt. Die Dauer der Freisetzung konnte durch eine höhere Konzentration an gelbildenden Komponenten von einer Woche auf etwa zwei Wochen verlängert werden