Zeitschrift für Nanomaterialien und molekulare Nanotechnologie

Arzneimittel- und Genverabreichung mittels Nanotechnologie

Hazel Mark

Trotz jüngster Durchbrüche in der klinischen Forschung stehen Kliniken vor der enormen Herausforderung, geeignete Therapieoptionen für eine Vielzahl von Beschwerden zu finden. Die meisten der heute verfügbaren Medikamente sind wasserunlöslich, was zu geringer Bioverfügbarkeit, minimaler Wirkung am Krankheitsherd und schweren therapiebedingten Nebenwirkungen führt. Wissenschaftler aus aller Welt arbeiten rund um die Uhr daran, diese Herausforderungen zu bewältigen und den therapeutischen Nutzen der Behandlung zu verbessern. In den letzten Jahren gab es einen unerwarteten Anstieg der Nanotechnologieforschung. Der Einsatz der Nanotechnologie in der Medikamenten- und Genverabreichung hat in den letzten Jahrzehnten im Gesundheitswesen und in anderen Branchen an Popularität gewonnen. Die Anwendung der Nanotechnologie in der Medizin gewinnt als vielversprechendes Instrument zur Krebserkennung, -behandlung und -prävention an Bedeutung. Das wachsende Interesse an den potenziellen medizinischen Einsatzmöglichkeiten der Nanotechnologie hat eine neue Disziplin namens Nanomedizin hervorgebracht, deren Ziel darin besteht, den therapeutischen Index zu maximieren, die menschliche Lebenserwartung drastisch zu verlängern und unangenehme Nebenwirkungen zu reduzieren. Es wurden zahllose Nanomedikamente entwickelt, um Krankheiten wie Krebs, Diabetes und neurodegenerative Erkrankungen zu behandeln. Dabei kommen verschiedene organische und anorganische Materialien wie Lipide, Polymere, Metalle oder deren Mischungen mit den entsprechenden physikochemischen Eigenschaften und biologischen Funktionalitäten zum Einsatz. Um biologische Barrieren über den Effekt der erhöhten Permeabilität und Retention (EPR) zu umgehen, müssen physikochemischen Faktoren wie Partikelgröße, Form, Oberflächenladung und Oberflächenligandenverteilung mithilfe verbesserter chemischer Verfahren angepasst werden. Nanogeformte Medikamente weisen eine bessere Pharmakokinetik als freie Arzneimittel auf, beispielsweise eine längere Halbwertszeit im Blutkreislauf und eine verbesserte, erhöhte Wirkstoffkonzentration am Krankheitsherd sowie eine geringere normale Gewebetoxizität. Seit Mitte der 90er Jahre wurden von der FDA nur wenige nanoformulierte Medikamente zugelassen, darunter Doxil (eine liposomale Formulierung von Doxorubicin), das erste Nanomedikament, das 1995 zur Krebsbehandlung zugelassen wurde. Abraxane (Albumin-gebundene Paclitaxel-Formulierung) wurde 2005 zur Behandlung solider Tumore zugelassen, hauptsächlich aufgrund seiner geringeren Nebenwirkungen. Die FDA hat kürzlich ONIVYDETM (Irinotecan-Liposomen-Injektion) zur Behandlung von metastasiertem Bauchspeicheldrüsenkrebs nach Gemcitabin-Behandlung zugelassen. Trotz erheblicher Fortschritte in der Nanotechnologie sind nur wenige zugelassene nanoformulierte Medikamente verfügbar. Eine gründliche Charakterisierung wird häufig als translationale Brücke dargestellt, die jeder Kandidat überqueren muss. Eine vollständige und gut dokumentierte Klassifizierung jeder Substanz ist die gefährlichste Phase bei der Bewertung der Nanomedizin. Ihre biologische Untersuchung kann ohne ein gründliches Verständnis der Nanoformulierungen leicht missverstanden werden. Um Verzögerungen bei klinischen Tests zu vermeiden, müssen die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften jedes Präparats gründlich bewertet werden. Nach unseren BeobachtungenEs besteht eine Lücke in unserem Verständnis der Komplexität der Entwicklung nanotechnologiebasierter Medikamente. Für jede Anwendung müssen eine Reihe physikalischer und chemischer Eigenschaften wie Nanopartikelgröße, Ladung, Oberflächenchemie und Hydrophobie fein abgestimmt werden, und dieser Prozess erfordert eine Reihe von Fähigkeiten und Technologien, die oft iterativ entwickelt werden müssen. Im Bereich der Nanomedizin beispielsweise muss die Formel „Eine Größe passt nicht für alle“ berücksichtigt werden.