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Objekt-Metadaten
| Entwicklung eines in-vitro Modells zur Verbesserung der Therapie einer Toxoplasmose Leyke, Silja |
| Haupttitel | Entwicklung eines in-vitro Modells zur Verbesserung der Therapie einer Toxoplasmose |
| Titelvariante | Development of an in-vitro model for improvement of a therapy of toxoplasmosis |
| Autor | Leyke, Silja
Geburtsort: Berlin, Deutschland |
| Gutachter | Prof. Dr. Rainer H. Müller |
| weitere Gutachter | Prof. Dr. Wolfgang Presber |
| Freie Schlagwörter | toxoplasmosis nanoparticles in-vitro pentamidin spiramycin |
| DDC | 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften |
| Zusammenfassung | Ziel dieser Arbeit war es ein Testsystem zu entwickeln, in welchem die Wirkung und Wechselwirkung von Nanopartikeln in infizierten Zellkulturen gemessen werden konnte. Als Modellsystem dienten die Mäusemakrophagenlinie J774-A1 und GFP-transfizierte Toxoplasmen. Des Weiteren sollte untersucht werden, ob die Therapie der Toxoplasmose durch an Träger gekoppelte Arzneistoffe verbessert werden kann. Mit dem Einsatz von Makrophagen, die in der Lage sind, arzneistoffbeladene Partikel durch Phagozytose aufzunehmen, wurde erhofft, dass dies zu einer intrazellulären Anreicherung des Arzneistoffs führen würde. Zur genauen Charakterisierung wurden einige wichtige physikochemische Parameter der Partikel untersucht. Ausgegangen wurde von nicht abbaubaren Polystyren-Nanopartikeln, die in der Literatur schon oft als Modellpartikel beschrieben wurden. Aus der Frage heraus, wie die Partikel als Arzneistoffträger fungieren sollten, wurde in dieser Arbeit mit Kern-Schale-Partikeln gearbeitet, bei denen der Arzneistoff (Spiramycin bzw. Pentamidin) in der Schale vorhanden sein sollte. Die Kern-Schale-Partikel, die hergestellt wurden, bestanden aus einem Polystyren-Kern und einer Polybutylcyanoacrylat-Schale. Die Bestimmung der Partikelgröße erfolgte durch die Photonenkorrelationsspektroskopie. Auch der Oberflächenladung, die durch die Messung des Zetapotentials bestimmt wurde, wird ein großer Einfluß auf die Aufnahme durch Zellen des RES beigemessen. Ein weiterer Parameter, der für die Aufnahme der Partikel durch Makrophagen des RES von Bedeutung ist, ist die Oberflächenhydrophobie. Hydrophobe Nanopartikel werden im Vergleich zu hydrophilen bevorzugt phagozytiert. Über hydrophobe Wechselwirkungen interagieren hydrophobe Partikel mit Serumproteinen (Opsonisierung), was zu einer erhöhten Partikelaufnahme durch Makrophagen führt. Bei der Charakterisierung der Nanopartikel stellte sich heraus, dass die Beladung mit Arzneistoffen keinen signifikanten Einfluss auf die untersuchten Parameter hatte. Die durchgeführten Untersuchungen zum enzymatischen Abbau von Polybutylcyanoacrylat zeigten, dass die Partikel innerhalb von 200 min abgebaut bzw. ausreichend verändert wurden, um die Arzneistoffe freizusetzen. Damit wurde sichergestellt, dass bei den Versuchen in der Zellkultur die Partikel innerhalb der dreitägigen Versuchsdauer die Arzneistoffe freigegeben. Durch die Bestimmung der verbleibenden Wirkstoffmenge im Dispersionsmedium frisch präparierter Partikel ließ sich die relative Beladungsrate der Partikel ermitteln. Es wurde gezeigt, dass bei den Partikeln sehr hohe Beladungsraten von über 95% erreicht wurden. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte in-vitro Modell ermöglichte es, die Infektion von Makrophagen mit Toxoplasma gondii und die Behandlung mit Nanopartikeln zu beobachten und auszuwerten. Ein infiziertes Zellkultursystem, in dem über mehrere Tage (das entspricht mehreren Zyklen der Parasitenvermehrung) die Wirkung von Nanopartikeln mit oder ohne Arzneistoff verfolgt werden kann, kommt einem Tiermodell schon sehr nahe und stellt somit eine wertvolle Ergänzung der Testsysteme dar. Die Auswertung erfolgte mit Hilfe der Durchflusszytometrie (FACS). Dadurch war es möglich, die Anzahlen der vorhandenen Makrophagen und extrazellulären Toxoplasmen zu bestimmen. Da sowohl die Toxoplasmen (grün) als auch die eingesetzten Nanopartikel (rot) fluoreszierten, konnte über die Auswertung der Fluoreszenzintensität der Zellen eine Zunahme oder Abnahme der intrazellulären Toxoplasmen oder Nanopartikel verfolgt werden. Zur Kontrolle, ob die mit der Durchflusszytometrie erhaltenen Daten auch mit dem wirklichen Geschehen in den Proben übereinstimmten, wurde zusätzlich auch die Mikroskopie eingesetzt. Mit dem etablierten Modell konnten reproduzierbare Ergebnisse gewonnen werden. Der Vergleich zwischen den mit Arzneistoff beladenen Nanopartikeln ergab, dass Spiramycin effektiver war als Pentamidin. Die Therapieerfolge der Partikel ohne Arzneistoff wurde mit einer Stimulation der Makrophagen durch die aufgenommenen Nanopartikel begründet. Die Toxoplasmen bewirkten nach dem Eindringen in die Zellen eine Hemmung der Makrophagen-Aktivität, die aber durch Zugabe von Nanopartikeln offensichtlich wieder aufgehoben wurde. Ein Versuch, der darlegen sollte, ob die Nanopartikel auch zur Prophylaxe (Gabe vor der Infektion) eingesetzt werden könnten, zeigte, dass dieses nicht der Fall ist. Die Infektion konnte nicht verhindert werden. Des Weiteren konnte kein Unterschied in der Partikelphagozytose durch infizierte oder nicht-infizierte Zellen gefunden werden. Während die größeren MC80cs-Partikel insgesamt stärker von den Zellen aufgenommen wurden als die kleinen MC81cs-Partikel, zeigten die kleineren die besseren toxoplasmiziden Effekte. Demnach wurde die stimulierende Wirkung, die die Nanopartikel auf die Zellen ausübten durch eine zu große Partikelaufnahme vermindert. Mit dem vorgestellten Modell können Effekte von Nanopartikeln auf intrazelluläre Parasiten gemessen werden und vielfältige Untersuchungen der Wirkung und Wechselwirkung von Nanopartikeln auf infizierte Zellkulturen untersucht werden. Damit ist das System in der Lage einen Beitrag zur Charakterisierung/Optimierung therapeutisch interessanter Nanopartikel im Hinblick auf z.B. - Größe - Ladung (Zetapotential) - und Beladung (z.B. mit Arzneistoff) zu leisten sowie als Ersatz zum Tiermodell zu dienen. |
| Dokumente |
FUDISS_derivate_000000001963
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| Fachbereich/Einrichtung | FB Biologie, Chemie, Pharmazie |
| Erscheinungsjahr | 2006 |
| Dokumententyp/-Sammlungen | Dissertation |
| Medientyp/Format | Text |
| Sprache | Deutsch |
| Rechte | Nutzungsbedingungen |
| Tag der Disputation | 24.01.2006 |
| Erstellt am | 29.01.2006 - 00:00:00 |
| Letzte Änderung | 19.02.2010 - 13:37:31 |
| Alte Darwin URL | http://www.diss.fu-berlin.de/2006/38/ |
| Statische URL | http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000001963 |
| URN | urn:nbn:de:kobv:188-2006000389 |
| Zugriffsstatistik | |
