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KMU-innovativ-Verbundprojekt: Nanopartikuläres Drug Delivery System zur Behandlung chronischer Pseudomonas Aeruginosa Infektionen bei Cystischer Fibrose

Teilvorhaben: In vitro Modelle der Lunge

Thema des Gesamtvorhabens ist die anwendungsorientierte Grundlagenforschung an einem Drug Delivery System zur Behandlung chronischer Pseudomonas aeruginosa Infektionen bei Cystischer Fibrose basierend auf einer systematischen wissenschaftlichen Rationalen. Dazu
soll das Verhalten von genau charakterisierten Nanopartikeln unterschiedlichster Größen und physikochemischen Eigenschaften auf Zellen und an definierten Modellen biologischer Barrieren untersucht werden. Die Ergebnisse sollen als wissenschaftliche Grundlage zum Design eines (nano partikulären Drug Delivery Systems für antibiotische Wirkstoffe dienen. Im Zentrum des Teilvorhabens von HIPS/HZI steht dabei die Etablierung verschiedener in vitro Modelle, die anschließend zur Testung und Evaluierung der in den anderen Teilprojekten generierten Nano- und Mikropartikel verwendet werden sollen. Dabei handelt es sich um in vitro Modelle unterschiedlicher Komplexität, die die entsprechenden Teilaspekte und Barrieren widerspiegeln werden. Die Zell- und Gewebe-basierten Modelle werden dabei durch die Verwendung unterschiedlicher Ausgangssysteme schrittweise die Situation in der normalen Lunge (gesundes Epithel), in der Lunge mit Cystischer Fibrose (krankes Epithel) und in der mit Pseudomonas aeruginosa infizierten Lunge mit Cystischer Fibrose und Biofilm (krankes Epithel mit Biofilm) reflektieren. Vor allem das letztgenannte, geplante Modell für die Biofilmbildung in vitro existiert derzeit noch nicht, bietet allerdings entscheidende Vorteile bei der Untersuchung vor allem krankheitsrelevanter Parameter, da es nur in einem solches System möglich sein wird, die Wirksamkeit von Formulierungen zu testen.
Diese noch zu etablierenden in vitro Modelle werden nach ausführlicher Charakterisierung in der sogenannten submersen Kultivierung unter einer Flüssigkeitsschicht in die air-liquid-Kultur gebracht und dort luftexponiert kultiviert. Dieses Verfahren ähnelt dabei stärker der Situation in der Lunge in vivo, in der die Zellen nicht von einer hohen Flüssigkeitsschickt bedeckt sind, wie das bei konventionellen Kulturbedingungen in vitro der Fall ist. Der Einfluss dieser Kulturweise auf die Zellmodelle wird ausführlich untersucht werden, da sie für die anschließende Testung und Evaluierung der Nano- und Mikropartikel als inhalative Formulierungen essentiell sein wird. Im Anschluss daran wird bei der Untersuchung der Partikel auch das bereits etablierte PADDOCC (Pharmaceutical Aerosol Deposition Device on Cell Cultures) in Kombination mit den Zellsystemen zum Einsatz kommen, um in einem Schritt die Aerosolisierung, Deposition und Absorption der Formulierungen untersuchen zu
können.

Groups

Funding Agency

BMBF - Federal Ministry of Education and Research