Fachgruppe Pharmazeutische Technologie und Pharmakologie

«Innovative pharmazeutische Forschung und Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchs sind unsere Passion.»
Dr. Steffi Lehmann
Leiterin Fachgruppe Pharmazeutische Technologie und Pharmakologie
Innerhalb des Forschungsschwerpunkts «Pharma Innovation» arbeitet die Fachgruppe «Pharmazeutische Technologie und Pharmakologie» an neuen Drug Delivery Systemen, um die Anwendung, die Pharmakokinetik und die Effizienz von pharmazeutischen Wirkstoffen zu verbessern. Insbesondere entwickelt und validiert das Pharmateam therapeutische Ansätze, welche es ermöglichen, Arzneistoffe zielgerichtet an ihren Wirkort (erkranktes Organ oder Zielzellen) zu transportieren. Dort soll zum richtigen Zeitpunkt ein therapeutischer Effekt ausgelöst werden (Targeted Drug Delivery). Zum Tätigkeitsgebiet der Fachgruppe gehört auch die pharmakologische Charakterisierung von neuen Wirkstoffen bezüglich deren pharmakokinetischen (PK) und pharmakodynamischen (PD) Eigenschaften sowie deren Toxizität in 2D und 3D Zellkulturmodellen und in Zebrafisch Embryos. Dazu nutzt die Fachgruppe verschiedene mikroskopische Imaging Verfahren (Live Cell Epifluorescence Imaging, Multiphotonen und Konfokalmikroskopie). Im Bereich Pharmatechnologie entwickelt das Team neue feste, halbfeste und flüssige Arzneistoffformulierungen und überprüft deren Qualität (Qualitätsprüfungen gemäss Ph.Eur).
Über uns
Für die Entwicklung von neuen Drug Delivery Systemen nutzen wir pharmazeutische Nanoverkapselungssysteme wie extrazelluläre Vesikel (EVs) oder mesoporöse Silikapartikel (MSP), welche sensitive Arzneistoffe verpacken, schützen und durch Oberflächenmodifikation mit Adressmolekülen an ihren Zielort dirigiert werden können. Gemeinsam mit der Fachgruppe Organische Chemie und Medizinalchemie entwickeln wir eine Plattform, um die Oberfläche von Nanocarriersystemen effizient mit Liganden zu modifizieren. In Zusammenarbeit mit der Fachgruppe Funktionsmaterialien und Nanotechnologie nutzt unsere Fachgruppe Methoden der pharmazeutischen Nanotechnologie wie beispielsweise das Electrospinning, um Arzneistoffe in biodegradierbare Polymerfasern einzuarbeiten, welche zur Beschichtung von Wundauflagen oder Implantatsoberflächen genutzt werden können und eine lokale Arzneistofffreisetzung erlauben.
Kompetenzen und Forschung
Entwicklung von neuen Drug Delivery Systemen

Nanopartikel wie Lipid-basierte Nanopartikel, beispielsweise Liposomen oder von Zellen produzierte extrazelluläre Vesikel, können als Transport-Shuttles für Arzneistoffe genutzt werden. Sie erlauben es, heikle Wirkstoffe so zu verpacken, dass sie vor einem frühzeitigen Abbau im Körper geschützt sind, und ermöglichen deren Verteilung im Organismus. Durch die chemische Modifikation der Partikel-Oberfläche können solche Arzneistoffträgersysteme an spezifische Gewebe oder Zelltypen dirigiert werden. Unser Team untersucht verschiedene Strategien zur chemischen Veränderung der Oberfläche von Wirkstoff-beladenen Nanopartikeln, so dass sich diese in spezifischen Gewebetypen anreichern, um dort durch lokale Freisetzung ihrer Ladung eine gezielte therapeutische Wirkung zu erzeugen.
Formulierungsentwicklung für feste, halbfeste und flüssige Arzneiformen

Unser Lab entwickelt pharmazeutische Arzeinstoff-Formulierungen. Der Hauptfokus liegt dabei auf der Herstellung von Tabletten als die bei weitem häufigste galenische Zubereitung. Sie werden durch Pressen gleich grosser Volumina von kristallinen, gepulverten oder granulierten Arzneistoffen bzw. Gemischen, meist unter Zusatz von Hilfsstoffen, in entsprechenden Tablettenmaschinen unter Anwendung eines hohen Druckes hergestellt. Durch Auswahl und Kombination von geeigneten Hilfsstoffen können Tabletteneigenschaften wie z.B. Zerfallszeit und Wirkstofffreigabe modifiziert werden. Unsere Fachgruppe hat die notwendige Expertise und ist ausgerüstet für die
- Optimierung von Tablettenrezepturen, Testen von neuen Tablettierhilfsstoffen
- Entwicklung von überzogenen Tabletten
- Qualitätsprüfungen von Tabletten gemäss Europäischer Pharmakopöe
DMPK/PD Untersuchungen in vitro und in vivo (2D, 3D Zellkultur und Zebrafisch Embryos)

Wir testen neue Wirkstoffkandidaten hinsichtlich ihrer pharmakodynamischen (PD) und pharmakokinetischen (PK) Eigenschaften.

Neben biochemischen Testverfahren führen wir dafür Assays in 2D und 3D Gewebekulturen und Zebrafisch Embryos durch. Um die molekularen und zellulären Wirkmechanismen von neuen Arzneistoffen zu klären, hat sich das Lab auf die Nutzung verschiedener mikroskopischer Imaging Verfahren (Live Epifluorescence Imaging, konfokale Mikroskopie und Mulitphotonenmikroskopie) spezialisiert.
Timelapse Mikroskopie zur Analyse des zellullären Uptake von Nanopartikeln oder der Zellmigration
In vitro und in vivo Toxizitätsassays

Wir führen für neue Wirkstoffkandidaten ein toxikologisches Profiling durch. Dazu machen wir klassische Zytotoxizitäts-Experimente in Zellen sowie auch toxikologische Untersuchungen an Zebrafisch Embryos.
Biopolymere

Polymere werden in der pharmazeutischen Technologie vielseitig eingesetzt, beispielsweise für die Entwicklung von neuen Drug Delivery Systemen, das Coating von Tabletten oder Nanostrukturen. Dabei kommen sowohl Polymere von natürlichem Ursprung als auch synthetische Moleküle zum Einsatz. Wir testen pflanzliche Biopolymere für verschiedene Anwendungen, beispielweise für die Herstellung von elektrogesponnenen Nanostrukturen, welche im Bereich Tissue Engineering oder auch für eine lokale Arzneistoffabgabe eingesetzt werden können. Als Kunststoffersatz sind Biopolymere zudem für die Verwendung in pharmazeutischen Verpackungen oder Beschichtungen interessant.
Projekte
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Zebrafish larvae for drug screening
In this 3RCC-funded project, we aim to reduce the number of rodents employed for the screening of novel antimicrobials using a zebrafish larval model of bacterial infections. We will set up live microscopic imaging readouts to monitor bacterial spread in zebrafish larvae and will use the model to…
laufend, 05/2024 - 04/2027
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Local brain retention for better brain cancer drugs
Das Glioblastom ist eine der häufigsten, bösartigen Hirntumoren mit sehr geringen Behandlungsmöglichkeiten und sehr tiefer Überlebensrate. In den letzten 40 Jahren wurden keine grossen Fortschritte zur Therapie dieser Erkrankung erzielt. Das Ziel des Projektes ist die weitere Entwicklung einer…
laufend, 03/2024 - 06/2027
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SpectralPad
SpectralPad offers an easy-to-use, accurate and cost-efficient way to diagnose and monitor yellow skin diseases for more than 1 billion patients world wide.
laufend, 02/2024 - 07/2025
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Antibiotika gegen hochresistente Gram-negative Bakterien
In diesem Projekt werden neuartige niedermolekulare Antibiotika entwickelt, die gegen hochresistente Gram-negative Bakterien wirken. Gram-negative Bakterien können verschiedene Infektionen auslösen wie Hirnhautentzündungen, Blutvergiftungen oder Lungenentzündungen.
laufend, 10/2023 - 08/2025
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Novel phage derived antimicrobials
Novel, patentable bacteriophage-based precision antimicrobials are generated. To minimize the risk of failure at the pre-clinical stage, in vivo activity screening in zebrafish embryos is combined with process development, continuous evolution, and phage engineering during early stages of discovery.
laufend, 08/2023 - 12/2025
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Aroma beladene mesoporöse Silicapartikel (MSP) für Dropz
In diesem Projekt werden mesoporöse Silicapartikel (MSP) als vielversprechende Trägerstoffe für Aromen in den Dropz Brausetabletten untersucht. In einem ersten Schritt werden die MSPs dafür chemisch so verändert, dass sie sich in Trinkwasser schnell auflösen und gebundene Aromastoffe erst in Lösung…
abgeschlossen, 01/2023 - 06/2024
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Active modified surfaces for contained drug release
In this project, a protocol for immobilization of novel anti-fibrotic drug compounds within electrospun meshes of polymer fibres will be established. These meshes will allow for a local and sustained release of the incorporated drug molecules for the treatment of chronic wounds or to prevent implant…
abgeschlossen, 09/2022 - 03/2023
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Extrazelluläre Vesikel für den Transport von antimikrobiellen Proteinen zum Zielgewebe
Bakterielle Infektionen gehören auch heute noch zu den weltweit häufigsten Todesursachen und sind eine grosse Herausforderung für unser Gesundheitssystem. Obschon Antibiotika erfolgreich zur Bekämpfung von bakteriellen Infektionen eingesetzt werden, haben bestimmte, pathogene Bakterien Resistenzen…
abgeschlossen, 04/2022 - 10/2023
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Infused Drinking Water from Dropz
The aim is to introduce a patentable technology that allows Dropz to dissolve quickly and naturally, with minimum additives (clean label), and that creats differentation towards competitors.
abgeschlossen, 03/2022 - 07/2022
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Entwicklung von Tablettenformulierungen für die Detektion pathogener Bakterien
Zusammen mit Nemis Technologies AG entwickeln wir gemeinsame Formulierungen für die Reagenzien, welche in Assays zur Detektion pathogener Bakterien wie Listerien oder Salmonellen, im Bereich Lebensmittelsicherheit eingesetzt werden.
abgeschlossen, 10/2021 - 12/2022
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Molekulare Analyse von CD30+ Lymphoma
Die Lymphomatoide Papulose (LyP) ist ein kutanes T-Zell Lymphom, welches CD30, einen Membranoberflächenrezeptor, exprimiert. Obschon die LyP normalerweise gutartig verläuft, entwickeln einige Patienten sekundäre, maligne Lymphome. Bisher bleibt die Ätiologie der Krankheit weitgehend ungeklärt. In…
abgeschlossen, 11/2020 - 08/2021
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Modulatoren der MMP-Hemopexin-Domäne
Krebs ist die weltweit zweithäufigste Todesursache mit rund 10 Millionen Todesfällen pro Jahr (WHO). Neue Therapien sind deshalb von Nöten, um diese Geisel der Menschheit zu bekämpfen. Das Ziel des Projekts besteht darin, die Modulation der MMP-Aktivität durch die Interaktion mit der…
abgeschlossen, 04/2020 - 09/2021
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Beschichtung von Silikonimplantaten mit Bioglas zur Hemmung der Kapselfibrose
Aufgrund der guten Biokompatibilität und den anti-adhäsiven Eigenschaften gehört Silikon zu den Materialien, welche für medizinische Implantate am häufigsten verwendet werden. Silikonimplantate werden in der plastischen Chirurgie beispielsweise für Brustvergrösserungen eingesetzt – entweder aus…
abgeschlossen, 01/2020 - 02/2021
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Elektrospinning Biomaterialen
Im Rahmen einer Anschubfinanzierung sollen Biopolymere zu Nanofasern mittels Elektrospinning verarbeitet werden und in einem zweiten Schritt Wirkstoffe eingearbeitet werden.
abgeschlossen, 10/2019 - 12/2020
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Engineered bacteriophages for the control of E. coli O157
Bacteriophages (phages) represent a very promising alternative to antibiotics to combat infections caused by Shiga Toxin producing E. coli O157. In this research project, two different O157-specific bacteriophages will be genetically engineered to effectively control E. coli O157. In addition, a…
abgeschlossen, 07/2019 - 06/2021
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Integrated Bio-based Materials Value Chains (BIOMAT)
Ziel des Projekts ist es, nachhaltige biobasierte Materialien zu entwickeln, um fossilbasierte Pendants ersetzen. Zum einen werden Biomaterialien aus Nebenprodukten der Agrar-und Lebensmittelindustrie hergestellt. Zum anderen werden grüne Technologien wie die Kultivierung von Mikroalgen zur…
abgeschlossen, 06/2019 - 05/2022
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Novel Antimicrobials for Life-Threatening Infections
Deaths due to antimicrobial resistance are alarmingly high, novel therapies are urgently needed. Here, novel antifungal compounds are developed against life-threatening infections. The compounds will be developed to preclinical proof-of-concept in a collaborative medicinal chemistry program.
abgeschlossen, 04/2018 - 09/2019
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Dynamic combinatorial chemistry in drug discovery
Das Ziel des Projekts ist die Etablierung einer Technik zur Auffindung neuartiger Wirkstoffmoleküle gegen biologische Zielenzyme durch die Anwendung und Erweiterung von dynamischen kombinatorischen Bibliotheken (DCL).
abgeschlossen, 01/2018 - 12/2018
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3D printed Tabletts
Entwicklung von 3D gedruckten Tabletten mittels Pulverdruckverfahren.
abgeschlossen, 07/2017 - 12/2019
News
ZHAW Medienmitteilung (04/2023): Chemiestudentin erhält Max Lüthi Preis für Bachelorarbeit zu Nanopartikeln für den Wirkstofftransport
DIZH Fellowship 2022 / Steffi Lehmann: Set-up of a combined in silico/in cellulo screening platform to identify novel anti-fibrotic drugs