Kompetenzen Pharmazeutische Technologie und Pharmakologie

Galenische Formulierungsentwicklung

Die Arzneiform Tablette ist die bei weitem häufigste galenische Zubereitung.

Tabletten sind ausserdem ein verbreitetes Zwischenprodukt für die Herstellung von überzogenen Formen. 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 die gewünschten Tabletteneigenschaften wie z.B. Zerfallszeit und Wirkstofffreigabe erhalten werden. 

Forschungsschwerpunkte:

  • Optimierung von TablettenrezepturenTestung von neuen Tablettenhilfsstoffen
  • Entwicklung von überzogenen Arzneiformen
  • Charakterisierung von Tabletten gemäss Europäischer Pharmakopöe

Bioaktivität von Wachstumsfaktoren

Differenzierung von C2C12 Zellen mit und ohne BMP2
Differenzierung von C2C12 Zellen mit BMP2 zu Osteoblasten (oben) und ohne BMP2 zu Myotuben (unten)

In der modernen Medizin stellen Wachstumsfaktoren vielversprechende biologische Moleküle dar, um die Knochenregeneration zu stimulieren. Wachstumsfaktoren sind Proteine, welche an Rezeptoren spezifischer Zielzellen binden und dort eine Signalkaskade aktivieren.

Dank der rekombinaten DNA-Technologie konnten Wachstumsfaktoren wie BMP, TGF- β, IGF, FGF, PDGF und VEGF  in pharmazeutischer Qualität produziert werden und stehen für den therapeutischen Einsatz zur Verfügung.

Die biologische Aktivität dieser Wachstumsfaktoren kann durch geeignete Zellsysteme getestet werden. Hierzu haben wir verschiedene Zellassays etabliert.

Entwicklung von 3D Drucksystemen

Phil: 3D gedrucktes Modellimplantat eines Jochbeins in weiss. Modell des Schädels in schwarz wurde mit der FDM-Technologie gedruckt.
Philippè: 3D gedrucktes Modellimplantat eines Jochbeins in weiss. Modell des Schädels in schwarz wurde mit der FDM-Technologie gedruckt.

Wir beschäftigen uns mit dem Design von Medizinalprodukten, deren Herstellung mittels 3D Drucksystemen und der Entwicklung der dafür notwendigen Materialien. Dabei liegen die Schwerpunkte in Bereich des Designs von Implantaten und dem Produktdesign für Spraysysteme.

Im Fokus stehen biodegradierbare Implantate und deren Entwicklung für patientenspezifische Anwendungen (personalisierte Medizin) und Standardimplantate. Zur Unterstützung eines optimierten Heilungsprozesses werden medikamentenhaltige Polymer-Kompositwerkstoffe entwickelt, um eine kontrollierte Wirkstofffreisetzung aus dem Implantat zu erreichen.

Die Freisetzung und Charakterisierung von Wirkstoffen wird über unsere Arzneistoffanalytik erreicht. Dafür werden über Dissoloutionsprozesse mit anschliessender UPLC/HPLC-Analytik der Implantatabbau und die Wirkstofffreisetzung gemessen. Mittels IR-Mikroskopie kann die Verteilung der Wirkstoffe im Implantat erfasst werden.

Wirkstoffreisetzung

Unter der Wirkstofffreigabe versteht man den zeitlichen Verlauf der Auflösung des in einer Arzneiform enthaltenen Wirkstoffs in einem geeigneten wässerigen Medium. Besonders wichtig ist die Evaluation der in vitro Wirkstofffreisetzung für Retard- und Depotarzneiformen, Transdermale Pflaster oder wirkstoffhaltigen Kaugummis. Wir bieten die Durchführung der Prüfung auf die Wirkstofffreisetzung nach Ph.Eur. und USP an (Paddle-, Basket- und Apparatus 5: Paddle over Disc (Halbfeste Arzneiformen/Transdermale Pflaster) an.

Entwicklung von kontrollierten Freigabesystemen

Gerade biotechnologisch hergestellte Wirkstoffe w. z. B. Proteine, Peptide oder Antikörper sind oral nicht bioverfügbar und müssen daher durch invasive Applikationsarten in den Körper gebracht werden. Eine weitere Schwierigkeit für deren Anwendung ergibt sich aus der oft kurzen Halbwertszeit und chemisch-physikalischen Instabilität.

Wir beschäftigen uns mit der Formulierungsentwicklung und Charakterisierung von kontrollierten Freigabesystemen basierend auf bioabbaubaren Polymeren oder anderen natürlichen Polymeren, welche in der Knochenregeneration eingesetzt werden sollen.

Forschungsschwerpunkte:

  • Formulierungsentwicklung
  • Freigabeuntersuchungen
  • Bioaktivitätstestung an verschiedenen Zellsystemen

Mikroverkapselung

Mikropartikel sind kolloidale Systeme mit einem Durchmesser von 1 bis 1000 µm wobei der Wirkstoff in einem meist bioabbaubaren Polymergerüst eingebettet ist. Sie können als Träger für empfindliche Wirkstoffe wie Peptide, Proteine, Impfstoffe, DNA oder Antikörper verwendet werden mit dem Ziel der Stabilitätserhöhung, der Kontrolle der Arzneistofffreigabe und der Retardierung der Arzneistoffwirkung über einen definierten Zeitraum.

Wir sind interessiert an der Verkapselung von biotechnologischen Wirkstoffen in bioabbaubare Mikropartikel, deren Charakterisierung und in vitro Testung.

Verfügbare Technologien im Labormassstab:

  • Lösungsmittelextraktion (Solvent evaporation process)
  • Enkapsulator
  • Sprühtrocknung
  • Wirbelschichtprozesse
  • Hochdruckhomogenisator

Biokompatibilitätstestung nach ISO

Für die Entwicklung und Zulassung von medizinischen und zahnmedizinischen Werkstoffen und Produkten ist eine biologische Beurteilung dieser Materialien erforderlich. Standardisierte in vitro Zytotoxyzitätsprüfungen wie sie nach EN ISO 10993-5 beschrieben sind, können verwendet werden, um mögliche zellschädigende Wirkungen zu erfassen. Wir sind insbesondere an der Evaluation von neuen Biomaterialien, welche in der Knochenregeneration eingesetzt werden interessiert. Dazu stehen uns verschiedene Knochenzellinien zur Verfügung.

Photodynamische Diagnostik und Therapie

5-Aminolävulinsäure induzierte Photodynamische Diagnostik und Therapie zur Behandlung von Tumorerkrankungen

5-Aminolävulinsäure (5-ALA) ist ein natürlicher Vorläufer in der Hämbiosynthese. Wird dieser als Medikament dem Patienten vor Operationsbeginn verabreicht, so wird selektiv in bösartigen Zellen rot-fluoreszierendes Protoporphyrin IX (PpIX) angereichert. PpIX wird während der Operation durch Anregung mit blauem Licht sichtbar gemacht und ermöglicht dem Chirurgen eine bessere Unterscheidung zwischen bösartigen und gesunden Gewebe. Neben dieser Fluoreszenz hat dieses Molekül noch weitere Eigenschaften, die therapeutische genutzt werden können. So werden durch Bestrahlung mit langwelligerem Licht (500-700nm) zelltoxische Radikale gebildet. Dieses Prinzip wird in der Photodynamischen Therapie  genutzt um Tumorzellen selektive abzutöten.

In diesem Zusammenhang haben wir zahlreiche  in vitro Modelle etabliert mit denen die Photodynamische Diagnostik und Therapie, insbesondere  bei Hirntumore wie Glioblastomen und Meningeomen,  untersucht werden kann.