Particle Formulation Group (Nachwuchsgruppe) Dr. Anja Träger Forschungsschwerpunkte Untersuchung von Material-Zell-Wechselwirkungen, vor allem zwischen definierten Polymeren und eukaryotischen Zellen Herstellung, Formulierung und Charakterisierung von Wirkstofftransportern hauptsächlich für den Transfer von Nukleinsäuren, aber auch klassischen Wirkstoffen Design und Aufbau von multifunktionellen Nanostrukturen mit (Blockco)Polymeren Wir haben uns in den letzten beiden Jahren auf den Transfer von genetischem Material mittels verschiedener Polymersysteme konzentriert. Kationische Polymere sind in der Lage, die negativ geladenen Nukleinsäuren zu komplexieren, um deren Zellaufnahme zu fördern und das genetische Material zu schützen. Ihre Ladungen sind jedoch nicht nur vorteilhaft, sondern bergen auch das Risiko erhöhter Zytotoxizität und von Wechselwirkung mit Serumproteinen, was ihre potenzielle Anwendung begrenzt. Mizellen, die aus Blockcopolymeren gebildet werden, zeigten bereits großes Potential, das durch Änderungen der Polymerstruktur weiter ausgebaut wurde. Unter anderem haben wir Temperatur- und Redox-sensitive Polymere genutzt, um stabile und effizientere Mizellen zu bilden. Mittels analytischer Ultrazentrifugation konnten wir die Komposition, Stabilität und Größe bei verschiedenen Temperaturen ermitteln und zeigen, dass eine Vernetzung des Mizellenkerns einen positiven Effekt auf den Gentransfer hat [1]. In einem weiteren Projekt konnten wir die Verträglichkeit und Effizienz deutlich steigern, indem wir anionische Polymere in die Polymermizellen einbrachten und den Aufbau der Nanostrukturen optimierten. Die anionischen Ladungen integrierten wir zum einen in ein kationisches Blockcopolymer (Triblock-Terpolymer-Mizelle) und ergänzten sie zum anderen bei der Formulierung als zweite Polymerkomponente, um beschichtete Mizellen zu erhalten [2]. Daneben haben wir eine milde, lösungsmittelfreie Formulierungsmethode entwickelt, die die Verkapselung großer Mengen genetischen Materials in stabile Nanopartikel ermöglicht. Diese werden aus kationischen und zugleich hydrophoben Polymeren aufgebaut und zeigten einen schnellen und effizienten Gentransfer bei niedrigen DNA-Konzentrationen. Der Formulierungsansatz wurde auch erfolgreich für die Komplexierung und Übertragung weiterer Arten von genetischem Material (z.B. siRNA, mRNA) eingesetzt [3]. [1] Leer, K., et al. (2021): Core-crosslinked, temperature- and pHresponsive micelles: Design, physicochemical characterization, and gene delivery application, Nanoscale, DOI: 10.1039/D1NR04223H. [2] Richter, F., et al. (2021): The impact of anionic polymers on gene delivery: How composition and assembly help evading the toxicityefficiency dilemma, J. Nanobiotechnology, DOI: 10.1186/s12951-02100994-2. [3] Solomun, J. I., et al. (2021): Solely aqueous formulation of hydrophobic cationic polymers for efficient gene delivery, Int. J. Pharm., DOI: 10.1016/j.ijpharm.2020.120080. Oben Abb. 1. Der Einfluss anionischer Polymere auf den Gentransfer kationischer Mizellen [2]. Unten Abb. 2. Wässrige Formulierung hydrophober kationischer Polymere für eine effiziente Genübertragung mit geringen DNA-Konzentrationen [3]. Forschungsprofil 78 — FORSCHUNG
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