Mögliche Korrelation mit der Block-Copolymer-Oberfläche Aufgrund bestehender Modellvorstellungen konnten in Kapitel 7

Korrelationen der Proteinadsorption mit der Konformation der auf Nanopartikeln adsorbierten Poloxamere vorgenommen werden. Dies ist für die Emulsionen nicht ohne weiteres möglich, da hier aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheit der Oberflächen (fest / flüssig - flüssig / flüssig) andere Gesetzmäßigkeiten erwartet werden und entsprechende detaillierte Kenntnisse über die Anordnung der Poloxamere in der O/W-Grenzfläche fehlen. Dennoch wurden erste Betrachtungen zu möglichen Korrelationen angestellt. Die Tabelle 10.2 /3 zeigt noch einmal die Kennzahlen der Poloxamere, erweitert um Poloxamer 338.

Tab. 10.2 13: Verwendete Block-Copolymere und ihre Kennzahlen.

Neben den oben gezeigten prozentualen Anteilen der Proteine wurden ebenfalls die absoluten Mengen (cpm) der adsorbierten Proteine betrachtet.

Die Tabelle 10.2 /4 zeigt die Gesamtmengen der Proteine auf den verschiedenen Emulsionen.

Tab. 10.2/4: Gesamtmengen der adsorbierten Proteine auf den Poloxamer-Emulsionen [cpm], zusätzlich sind die Verhältnisse der EO- und PO-Kettenlängen dargestellt.

Auffällig waren zunächst einmal die geringe Adsorption auf E-235, die schon auf Abb. 10.2 II zu sehen war, und die vergleichsweise sehr große Proteinmenge auf E-184. Allein der Vergleich der Poloxamere 235 und 407 belegte, daß die Verhältnisse der Partikel nicht auf die Emulsionen übertragbar waren. Auf den PS 200 war durch die Modifikation mit Poloxamer 407 eine geringere Adsorption als durch Poloxamer 235 erreicht worden (7.1.4).

Es liegen Untersuchungen von Lee und Andrade (1988) vor zu den Oberflächeneigenschaften von PEO/PPO-Block-Copolymeren an der Luft/Wasser-Grenzfläche. Danach zeigt die Oberflächenspannung bei

gleicher Konzentration eine Abhängigkeit vom Verhältnis der EO- und PO-Kettenlängen, ein abnehmender Quotient (n EO / m PO) führt zu ebenfalls sinkender Oberflächenspannung. Dies wurde direkt korreliert mit der Verdrängung von Wassermolekülen in der Grenzfläche durch die Tensidmoleküle. Ebenso wurde es als Maß für die adsorbierte Menge in der Grenzfläche angesehen, d. h. ein niedriger Quotient (n EO/ m PO) resultiert in einer hohen Menge Tensid in der Grenzfläche. Dies kann sich wiederum auf die Konformation der Tenside auswirken, die bei einer niedrigen Konzentration eher mit flach in der Grenzfläche ausgestreckten PEO- und PPO-Ketten vorliegen. Bei steigender Konzentration in der Grenzfläche werden sie dagegen zusammengeschoben, wobei die PPO-Ketten in die Luft ragen, während die PEO-Ketten sich in die Wasserphase strecken.

Zusammengefaßt ist demnach ein niedriger Quotient (n EO / m PO) verantwortlich für eine dichte Packung der Block-Copolymere in der Grenzfläche.

In dem von Phillips (1992) vorgeschlagenen "Lipid-Compression "-Modell kommt es bei Adsorption von Proteinen in eine Phospholipid-Monoschicht an der Luft/Wasser-Grenzfläche zu einer Zusammenschiebung der Phospholipid-Moleküle, wobei sich der Oberflächendruck erhöht. Durch den von vornherein bestehenden Oberflächendruck kann die Proteinadsorption beeinflußt werden: Ein hoher Oberflächendrack (dichte Packung der Phospholipidmoleküle) ergibt eine geringe Proteinadsorption (Phillips, 1992).

Die Modellvorstellungen von Lee und Andrade (1988) und Phillips (1992) wurden hier auf die Anlagerung der Poloxamere auf die Grenzfläche Öl/Wasser übertragen. In der Tab. 10.2 /4 sind die Poloxamere bereits in aufsteigender Reihenfolge der Quotienten (n EO / m PO) aufgeführt. Mit der Ausnahme von E-184 ergaben sich steigende Gesamtmengen der adsorbierten Proteine. Offensichtlich wurde in der Tat durch den niedrigen Quotienten (n EO / m PO) auf E-235 eine derart hohe Packungsdichte erreicht, daß die Proteinadsorption minimiert wurde. Die Poloxamer-Moleküle lagen bereits so dicht beieinander, daß sie nur schwierig von sich nähernden Proteinen komprimiert werden konnten. Dagegen führten beispielsweise die geringeren Packungsdichten der Poloxamere 338 und 188 zu einer starken Proteinadsorption. Auf diese Weise werden auch die auf den ersten Blick paradox erscheinenden Mengenverhältnisse auf den E-235 und E-407 erklärbar (s.o.). Die beschriebene Abhängigkeit ist in Abb.

10.212 graphisch dargestellt.

• Ö O

Abb. 10.2/2: Abhängigkeit der Gesamtmenge der adsorbierten Proteine auf den verschiedenen Emulsionen vom Quotienten der PEO- und PPO-Kettenlängen.

Lediglich die mit Poloxamer 184 (Quotient (n EO / m PO): 0,43) hergestellte Emulsion weicht mit einer extrem hohen Proteinadsorption von der bisherigen Interpretation ab. Hier erlangt die unter 10.2.1 beschriebene Beobachtung bezüglich der Oberflächenveränderung während der Separation vom Plasma große Bedeutung. E-184 zeigte dort gegenüber den übrigen Emulsionen eine deutlich erhöhte Verkleinerung der Oberfläche.

Zwar könnte man irrtümlicherweise annehmen, daß eine kleinere Oberfläche mit einer geringeren adsorbierten Proteinmenge assoziiert ist, diese Betrachtung verkennt allerdings die mögliche Ursache der geringen Oberfläche. Die Emulsion war offensichtlich gegenüber der Probenvorbereitung (Zentrifugation, Waschschritte) wesentlich anfalliger als die übrigen, was darauf zurückgeführt wird, daß die Einlagerung des Emulgators deuüich instabiler war als in den anderen Emulsionen. Dies wird mit den niedrigsten Kettenlängen (EO:13!) begründet. Aller Wahrscheinlichkeit nach fand demzufolge in dieser Emulsion eine verstärkte Verdrängung der Emulgators aus der Grenzfläche durch adsorbierende Proteine statt. Dies stellt eine Erklärung für beide beobachtete Phänomene dar, sowohl für die leichter zerstörbare Emulsion während der Probenvorbereitung (verringerter Emulgatorgehalt bzw. gestörter Emulgatorfilm in der Grenzfläche) als auch für die starke Proteinadsorption.

Die geringe Stabilität der Emulgatoreinlagerung in die Grenzfläche aufgrund

zu geringer Kettenlängen führte hier trotz des niedrigen Quotienten (n EO/ m PO) zu einer Ausnahme bezüglich der oben dargestellten Modellvorstellung.

Die gezeigte Abhängigkeit der Proteinadsorption vom Verhältnis der PEO-und PPO-Kettenlängen spiegelt sich bei der Betrachtung der einzelnen Proteine tendenziell nur für ApoJ und bedingt für Albumin und Transthyretin wider, wofür eine Begründung bisher nicht gegeben werden kann.

Immunglobulin G adsorbierte in besonders hohem Maße auf E-184, was darauf hindeutet, daß eine starke Affinität zur Ölphase besteht, vorausgesetzt der Zugang ist nicht, wie in den anderen Emulsionen, durch stabilere Poloxamer-Packungen verwehrt. Weitere Korrelationen der Adsorption einzelner Proteine zu den Oberflächeneigenschaften der Emulsionen müssen Gegenstand weiterführender Untersuchungen sein.

10.2.2.3 Vergleich der Proteinadsorption auf Emulsionen und