Synthesis of hydrophobic starch derivatives and pteroylamidhexylamin functionalized polyvinylalcohol for the formulation of nanoparticles for targeted drug delivery

In dieser Arbeit werden in einem ersten Schritt hydrophobe Stärkederivate (SD) mittels Veretherungs- und Veresterungsreaktionen nativer Stärke mit Halogenalkanen und Fettsäure-Estern dargestellt. Diese Derivate werden zur Darstellung von Nanopartikeln verwendet. In einem zweiten Schritt wird ein Folsäurederivat über einen Hexyldiaminlinker an Polyvinylalkohol (PVA) geknüpft und zur Darstellung von Nanopartikel verwendet. Weitere Gegenstände der Arbeit sind die Optimierung der einzelnen Syntheseschritte und eine Untersuchung der Einflüsse auf Synthese und Partikelformulierung. Eine Verkapselung der hydrophoben Wirkstoffe Taxotere® und Idarubicin® zeigt eine deutliche Steigerung der Löslichkeit gegenüber den unverkapselten Wirkstoffen. Es wird gezeigt, dass Nanopartikel mit folsäuremodifiziertem PVA eine verstärkte attraktive Wechselwirkung mit Folsäurerezeptoren exprimierenden Krebszellen eingehen als Partikel ohne diese Liganden. Auch kann eine günstige Freisetzung ohne den so genannten "burst effect", der schlagartigen Freigabe des Wirkstoffes, für Modellwirkstoffe, mit "burst effect" für Zytostatika wie Idarubicin® und Taxotere®, aufgezeigt werden. Die unbeladenen Partikel zeigen keine Zytotoxizität. Die Verwendung der hydrophoben, biokompatiblen Stärkederivate in Kombination mit zielgerichtetem Transport durch Verwendung von spezifischen Liganden verspricht die Verabreichung potenter hydrophober Wirkstoffe in geringeren Konzentrationen und damit mit geringeren Nebenwirkungen.In this study starch derivatives (SD) were synthesized via etherification- and esterification reactions by the use of native starch, halogen alkanes and fatty acids as the first step of a drug delivery system. These derivatives were used for the formulation of nanoparticles. In the second step a folic acid derivative was coupled over 1,6-diaminhexane onto polyvinylalcohol (PVA) and this derivative was used for the formation of nanoparticles. The influences of the reaction conditions on the synthesis of the starch- and PVA-derivatives were examined and optimized. Also the influence of PVA on the formation of the nanoparticles was determined. The encapsulation of hydrophobic drugs as there is Taxotere® and Idarubicine® showed a significant increase of the solubility compared to the free drugs. It has been shown that nanoparticles made of folated PVA have an increased attractive interaction with cancer cells with folic acid receptors in contrast to such particles without folic acid ligands. Over and above that an auspicious release of the anti cancer drug over a longer period of time without a so called burst effect could be monitored. The unloaded particles themselves showed no cytotoxicity. The use of the hydrophobic biocompatible starch derivatives in combination with targeted delivery by the use of specific ligands promises the administration of highly potent and hydrophobic drugs in lower concentration und this way with fewer side effects