Evaluation of brimonidine loaded DNA-nanoparticles

Abstract

Nanopartikel (NP) stellen eine weitverbreitete Methode dar, um Behandlungen in der Medizin und Augenheilkunde zu verbessern. Dazu stehen verschiedenste Materialien zur Verfügung. Eine sehr elegante Möglichkeit ist die Verwendung von DNA. Vor kurzem wurde ein DNA NP mit Lipidmodifikationen vorgestellt (de Vries et al., 2018) und patentiert (Herrmann, A., De Vries, J. W., Spitzer, M. S., & Schnichels, S. O. Erfinder; Means and methods for ocular drug delivery, Internationale Patent Nummer: WO 2015/041520 Al, 26.3.2015). Diese NP wurden mit dem Ziel einer verbesserten Glaukombehandlung in der vorliegenden Arbeit mit Brimonidin evaluiert. Zwei verschiedene Wege zur Beladung von DNA NP wurden evaluiert. Die Aufnahme von Brimondin in NP mittels hydrophober Interaktion profitiert von höheren Anfangskonzentrationen von DNA und Brimonidin sowie der Verwendung von dsU4T. Das gleiche konnte für die Freisetzung des Medikaments aus den beladenen NP gezeigt werden. Außerdem zeigte die Nutzung von Brimonidintartrat zur Koformulierung der beladenen NP Auswirkungen auf das Freisetzungsverhalten. Die zweite Möglichkeit NP zu beladen ist die Verwendung von Aptameren. Hier wies U4T + cU4T-Bra3.1 hinsichtlich Bindeverhalten, Beladung und Freisetzung die besten Ergebnisse auf. Es zeigte sich vorteilhaft für eine verzögerte Freisetzung des Medikaments und damit in der Anwendung als Depot in der Verwendung als Augentropfen. Die in-vitro Sicherheitsbeurteilung zeigte für keine der getesteten Proben schädliche Einflüsse. In-vivo wies keine der DNA Proben eine höhere Induktion von Apoptose als Brimonidintartrat auf, wie es aktuell am Menschen eingesetzt wird. Die Effektivität konnte mit Adhäsionen von in-vitro bis zu mindestens vier und in-vivo bis zu einer Stunde bestätigt werden. Abschließend wurden U4T Proben auf ihre Stabilität getestet. Vor allem Licht beschleunigte die Zersetzung und sollte in zukünftigen Anwendungen vermieden werden. Es konnte gezeigt werden, dass der Gebrauch von beladenen DNA NP vorteilhaft für Bindung, Beladung und Freisetzung von Brimonidin ist. Zwei verschiedene Beladungsstrategien wurden erfolgreich evaluiert, sowie Sicherheit und Stabilität der Carrier bestätigt. Die Effektivität der NP zeigte vielversprechende Ergebnisse für zukünftige Anwendungen. Die nächsten Schritte in der Etablierung von mit Brimonidin beladenen NP für eine effektivere Glaukomtherapie werden die in-vivo Testung dieser NP, Stabilitätsstudien von U4T + cU4T-Bra3.1, sowie Langzeitsicherheitsstudien sein.