Organische Chemie Prof. Dr. Thomas Heinze ab 09/2024 Weiterführung von Projekten im Ruhestand 82 — FORSCHUNG Forschungsschwerpunkte • Entwicklung neuartiger Lösemittelsysteme für die Umformung und chemische Funktionalisierung von Polysacchariden. • Nutzung von Plattformverbindungen und modularen Synthesestrategien für die effiziente Synthese von Polysaccharidderivaten. • Etablierung funktionalisierter Polysaccharide als Alternative für synthetische Polymere im kosmetischen, medizinischen und technischen Bereich. • Alginat, Pektin und biotechnologisch erzeugte Polysaccharide als Basis neuer Funktionsmaterialien. • Charakterisierung von Polysacchariden und Polysaccharidderivaten auf allen Strukturebenen. Im Rahmen der Projektphase I wurde die Entwicklung polysaccharidbasierter Wirkstoffträger mit Valproinsäure (VPA) vorangetrieben. VPA, ein Histon-Deacetylase-Inhibitor (HDACi), wurde erfolgreich über eine Esterbindung an verschiedene Polysaccharide gekoppelt [1]. Aus den modifizierten Polysacchariden wurden stabile Nanopartikel (NP) hergestellt, die eine geringe Toxizität und eine gute biologische Wirksamkeit aufwiesen [2]. Die chemische Derivatisierung von Polysacchariden erfolgt typischerweise über die direkte Umsetzung der im Rückgrat dominierenden Hydroxylgruppen. In Projektphase II besteht ein zentraler Ansatz in der Einführung unkonventioneller funktioneller Gruppen durch aktivierte Zwischenstufen. Auf diese Weise soll das Spektrum polymeranaloger Reaktionen an Polysacchariden erweitert und gleichzeitig die Freisetzung chemisch gebundener Wirkstoffe verbessert werden. Konkret wird dieser Ansatz durch bifunktionelle Linker verfolgt, die über Phenylcarbonatderivate der entsprechenden Multifunktionale Nanopartikel auf der Basis von Polysacchariden zur gezielten Wirkstoffabgabe mit zweistufigem Freisetzungsverhalten (SFB 1278, A02) Polysaccharide eingeführt werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die chemische Anbindung von Hydroxamsäuren an Polysaccharidderivate. Zu diesem Zweck wurde Vorinostat, ein sehr potenter HDACi, in reaktive Zwischenstufen überführt, die eine Anbindung an das Polysaccharid ermöglichen. Zudem werden Farbstoffe an wirkstoffbeladene Polysaccharide gekoppelt, um die Nachverfolgung der Nanopartikel im biologischen System zu ermöglichen. Ein weiteres Ziel ist die Einführung zell- und organspezifischer Substituenten, um perspektivisch einen gezielten Wirkstofftransport im Organismus zu gewährleisten (Abb. 1). Neben der chemischen Modifizierung wird auch die nichtkovalente Einkapselung von Wirkstoffen untersucht, um Herausforderungen wie geringe Löslichkeit, potenzielle Toxizität und den Wirkstofftransport zu überwinden. Der kombinierte Ansatz aus definierter Modifizierung und intensiver Untersuchung in verschiedenen biologischen Systemen soll dazu beitragen, das Verständnis polysaccharidbasierter Wirkstoffträger zu vertiefen. [1] Lindemann H., Kühne M., Grune C., Warncke P., Hofmann S., Koschella A., Godmann M., Fischer D., Heinzel T., Heinze T. (2020): Polysaccharide nanoparticles bearing HDAC inhibitor as non-toxic nanocarrier for drug delivery. Macromolecular Bioscience, 10.1002/mabi.202000039. [2] Kühne M., Lindemann H., Grune C., Schröder D., Cseresnyés Z., Godmann M., Koschella A., Figge M. T., Eggeling C., Fischer D., Heinze T., Heinzel T (2021): Biocompatible sulfated valproic acid-coupled polysaccharide-based nanocarriers with HDAC inhibitory activity. Journal of Controlled Release, 10.1016/j.jconrel.2020.10.006. Abb. 1. Funktionalisierte Polysaccharidderivate als modulare Grundgerüste für biokompatible Nanopartikel mit biologischer Aktivität. Bild: L. Skodda.
RkJQdWJsaXNoZXIy OTI3Njg=