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Antikörper-Partikelkonjugate zur retadierten Freisetzung von Ektoparasitiziden

Beschreibung

Die vorliegende Arbeit thematisiert die Biokonjugation von Antikörpern an Mikropartikel, welche mit Flumethrin beladen sind. Die erhaltenen Antikörper-Partikelkonjugate sind zur ektoparasitiziden Anwendung auf dem Fell von Hunden bestimmt. Es werden Partikel von 1 – 2 µm Größe (d90-Wert der Volumenverteilung) verwendet. Diese bestehen aus dem nicht bioabbaubaren Polymer Polystyrol und sind auf dem Fell aufgrund ihrer Größe nicht sichtbar. Die Partikel wurden mittels Emulsion-Evaporation Verfahren, wie unter (B.4) beschrieben, hergestellt. Zur Konjugation der Proteine sind die Partikel mit Carboxylgruppen modifiziert. Die Anbindung der Proteine kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, wobei zwischen ungerichteten und gerichteten Anbindungsstrategien (A.1.2) unterschieden werden kann. Insgesamt werden drei Synthesewege durchgeführt und evaluiert. Die Carbodiimid-Synthese, eine ungerichtete Anbindung, wird vergleichend mit der Polysaccharid-Synthese, welche eine gerichtete Anbindung ist, untersucht. Eine Synthese über Thioetherbindungen, die ebenfalls zu einer gerichteten Anbindung führt, wurde praktiziert, aber aufgrund von wenig aussichtsreichen Resultaten nicht weiter verfolgt (C.3.2.2). Die Charakterisierung der AK-Partikelkonjugate wird auf zwei prinzipiell unterschiedlichen Wegen durchgeführt. Hierzu ist eine Unterteilung in eine chemisch-physikalische und eine funktionelle Analytik zweckmäßig. Während funktionelle Analysenverfahren die Bindungsfähigkeit von AK-Partikelkonjugaten bewerten, weisen chemisch-physikalische Analysenverfahren (geänderte) physikochemische Eigenschaften nach, ohne eine Aussage zu machen, ob das erhaltene Konjugat die Funktionalität der Einzelkomponenten vereint. Bei letzterem steht die Analytik mit spektroskopischen Methoden, nasschemischen Nachweisen, sowie den physikalischen Eigenschaften der Partikel im Vordergrund. So können durch Messungen des Zetapotentials unter Variation des pH-Wertes Oberflächenmodifikationen im Verlauf von Aktivierungs- und Konjugationsreaktionen mit Antikörpern im Detail nachvollzogen werden (C.2.1.1, C.2.2.1). Die einzelnen Aktivierungsschritte der Carbodiimid-Synthese lassen sich mit dieser Methodik zeigen und in Bezug auf ihre Reaktionsgeschwindigkeit charakterisieren. Auch Anbindungen von Antikörper sind in einer Verschiebung des Zetapotentials zu größeren Werten zu sehen. Dies ist durch das Vorhandensein von basischen funktionellen Gruppen der Antikörper zu erklären. Weiterhin kann mittels Röntgenelektronen-Spektroskopie die Anwesenheit von Proteinen auf den Mikropartikeln nachgewiesen werden. Hier zeigt sich nach erfolgter Konjugation ein deutliches Signal von Elementen, wie Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel, welche in erhöhten Mengen in der Struktur des Antikörpers vorkommen (C.2.2.2). Ein fluorimetrischer Nachweis von Antikörpern auf Partikeln unter Verwendung von o-Phtaldialdehyd kann durchgeführt werden (C.2.1.3). Eine Untersuchung der Anbindung von Antikörpern an Partikel ist zudem durch Raster-Kraft-Mikroskopie möglich (C.2.2.3). Die Auflagerung der Antikörper verändert hierbei das Profil der Partikeloberfläche gegenüber unmodifizierten Partikeln. Um der Frage nach der Konjugations-Synthese mit der größtmöglichen Bindungsaffinität nachzugehen, wird ein funktioneller Assay entwickelt, der auf mehreren sequenziellen Filtrationsvorgängen beruht und die Menge an Flumethrin an einer Haarprobe quantifiziert (C.1). Die Validität dieses Assays wird nach ICH Guideline Q2(R1) für bioanalytische Verfahren untersucht und entspricht den Anforderungen dieser Guideline. Mit der Methodik kann die Zunahme der Bindungsaffinität von AK-Partikelkonjugaten gegenüber unkonjugierten Partikeln gezeigt werden (C.2.2.4). Eine Inkubation der AK-Partikelkonjugate mit verschiedenen denaturierenden Agenzien führt, wie erwartet, zu einem Bindungsabfall (C.1.9). Diese Befunde sind elementar und unterstreichen die Validität des Assays. Werden Antikörper in einer Orientierung an Partikel gebunden, in der die antigenbindenden Domänen von der Oberfläche herausragen, wird von einer gerichteten Synthese gesprochen. Von diesen AK-Partikelkonjugaten ist eine erhöhte Bindungsaffinität zu erwarten, da keine sterische Behinderung der Antikörper-Antigen-Bindung besteht. Mit dem entwickelten Assay gemessene Bindungen von AK-Partikelkonjugaten, die nach der gerichteten Polysaccharid-Synthese erzeugt sind, sind den, mittels ungerichteter Carbodiimid-Synthese generierten, Konjugaten überlegen (C.3.2). Diese Feststellung ist zu erwarten und in Übereinstimmung mit der Literatur. Ein Phänomen, welches bei verschiedenen Konjugations-Synthesen zu beobachten ist, ist eine Agglomeration der erhaltenen AK-Partikelkonjugate. Es wird die Hypothese formuliert, dass dies durch polyionische Wechselwirkungen von dissoziierbaren funktionellen Gruppen auf den Partikeloberflächen nach der Konjugation zu begründen ist. Berechnete Ladungsheterogenitäten lassen sich sehr gut mit experimentell ermittelten Partikelgrößen korrelieren, die mittels Laserdiffraktometrie erhoben wurden (C.3.3.2). Eine klinische Untersuchung der Wirkung von flumethrinbeladenen AK-Partikelkonjugaten gegenüber Zecken an Hunden und eine begleitende HPLC-Analytik von Flumethrin aus Fellproben wurde, nach Validierung dieser, durchgeführt (C.4). Die Wirksamkeit gegenüber Zecken ist in diesem Tierversuch lediglich vergleichbar mit einer nichtretardierten Formulierung von Flumethrin. Eine mögliche Ursache hierfür kann in einer verminderten Stabilität des Antikörpers auf Fellproben bei erhöhten Lagertemperaturen gefunden werden (C.4.5). Zusammenfassend kann in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Konjugation von spezifischen Antikörpern gegen Hundehaar an flumethrinbeladene Mikropartikel gelingt. Verschiedene analytische Methoden werden zur Charakterisierung der AK-Partikelkonjugate herangezogen. Die Bindungsfähigkeit an Hundehaar kann in vitro durch den Einsatz einer hierfür entwickelten, funktionellen analytischen Methode gezeigt werden. Allerdings ist in Bezug auf die klinische Wirksamkeit gegenüber einer nichtretardierten Darreichungsform keine verbesserte Wirkdauer festzustellen.