103
104 AF4/MALLS-Messungen bestätigt. Der Vorteil von AF4/MALLS im Vergleich zu TEM ist die Untersuchung einer größeren Partikelmenge, was eine repräsentativere Aussage über die Partikelform der gesamten Partikelpopulation zulässt. Jedoch kann die tatsächliche Partikelbeschaffenheit nur durch TEM Aufnahmen veranschaulicht werden. Eine umfassende Charakterisierung der Partikelform der hergestellten Formulierungen war letztendlich nur durch die Anwendung beider Methoden möglich.
Die Untersuchung der Curcuminoid beladenen Lipidnanopartikel mittels verschiedener physikalischer Methoden lieferte wichtige Informationen über die Beschaffenheit der Lipidmatrix und des eingearbeiteten Arzneistoffes. Das Kristallisationsverhalten der Lipidnanopartikel wurde mit Kalorimetrie und Röntgenstreuung untersucht. Es wurde gezeigt, dass die TM-basierten Nanopartikel erst bei einer Temperatur von 11 °C kristallisierten und daher blieben die TM-basierten Formulierungen als unterkühlte Schmelzen erhalten, wenn diese bei einer Temperatur oberhalb von 11 °C gelagert wurden. Der unterkühlte Zustand der TM-Nanoemulsionen blieb bei einer Lagertemperatur von 22 °C über den Beobachtungszeitraum von 16 Wochen stabil. In einigen Fällen kam es aber zu einer teilweisen Rekristallisation der Lipidmatrix. Die unterkühlten Schmelzen sind daher als metastabiles System zu sehen und als pharmazeutische Formulierung ungeeignet. Die festen TM- und TS-Nanopartikel kristallisierten hauptsächlich in der stabilen β-Modifikation aus. Die TS-Nanopartikel zeigten auch einen kleinen Anteil an α–
Modifikation, welcher sich innerhalb von 16 Wochen in die β–Modifikation umwandelte.
Die schnelle Kristallisation der Lipide in einer stabilen Modifikation deutete auf den Ausschluss der Curcuminoide aus der festen Partikelmatrix hin. Diese Annahme wurde durch die Untersuchung der verschiedenen Formulierungen mit Raman-Spektroskopie und Fluoreszenzspektroskopie bestätigt. Die Raman-Messungen zeigten, dass die Curcuminoide in einem amorphen Zustand in den Nanopartikeln vorlagen. Die Messung der Fluoreszenz der Curcuminoid beladenen Lipidnanopartikel veranschaulichte den Einfluss des Aggregatzustandes der Lipidmatrix auf die Fluoreszenzeigenschaften der Curcuminoide.
Außerdem wurde gezeigt, dass das umgebende Medium ebenfalls einen Einfluss auf die Curcuminoidfluoreszenz hat. Dieses Ergebnis stützte die Annahme, dass sich die Curcuminoide auf der Oberfläche der Partikel befinden. Durch die Untersuchung der Lipidnanopartikel mit Fluoreszenzanisotropie konnte gezeigt werden, dass die Curcuminoide in den Nanopartikeln eine erhöhte Mobilität aufweisen, was ebenfalls daraufhin deutet, dass die Curcuminoide sich außerhalb der starren Lipidmatrix auf der Oberfläche der Partikel befinden.
Der Curcuminoidgehalt der Lipidnanopartikel war über einen Zeitraum von zwölf Monaten stabil. Des Weiteren zeigte sich kein Abbau des Arzneistoffes bei der Inkubation der Formulierungen in verschiedenen physiologischen Medien, z.B. SGF und Phosphatpuffer pH 6.8. Daraus wurde geschlossen, dass die orale Applikation der Arzneistoff beladenen
105 Nanopartikel und der anschließende Kontakt mit Magen- bzw. Darmsaft zu keinem nennenswerten Abbau der Curcuminoide führt.
Die Freisetzung der Curcuminoide aus den Nanopartikeln war abhängig von dem jeweils verwendeten Freisetzungsmedium sowie vom Aggregatzustand der TM-basierten Lipidmatrix. Bei der Inkubation der Partikel in Phosphatpuffer pH 6.8 konnte keine Freisetzung des Arzneistoffes festgestellt werden. Im künstlichen Magen- bzw. Darmsaft wurden hingegen 30 % - 80 % der Curcuminoide freigesetzt. Außerdem zeigte sich, dass die Freisetzung aus den kristallinen Nanopartikeln schneller erfolgte als aus der TM-Nanoemulsion. Im Zusammenhang mit der Freisetzung wurde auch der Verdau der Lipidnanopartikel simuliert. In künstlichem Magensaft konnte kein Abbau der Partikel festgestellt werden. Ein sehr rascher und vollständiger Abbau der Triglyceride erfolgte hingegen in künstlichem Darmsaft durch das zugesetzte Enzym Lipase. Der Verdau der Partikel war im simulierten gesättigten Zustand schneller als im ungesättigten Zustand.
Außerdem wurden die kristallinen Nanopartikel langsamer abgebaut, als die Nanoemulsionen. Der Abbau der Partikel war dennoch weit schneller als die vorher bestimmte Freisetzung der Curcuminoide aus den Partikeln. Daraus lässt sich schließen, dass die Freisetzung des Arzneistoffes im Gastrointestinaltrakt hauptsächlich durch den Abbau der Partikel gesteuert wird. Die Curcuminoide, die während des Abbaus der Nanopartikel im künstlichen Darmsaft freigesetzt wurden, wurden zu einem Teil in die vorhandenen Mischmizellen aufgenommen. Es ist daher wahrscheinlich, dass dieser Transfer des Arzneistoffes in die Mischmizellen auch während des in vivo Verdaus der Nanopartikel stattfindet. Durch eine derartige Solubilisation der Curcuminoide wäre eine wichtige Voraussetzung für eine effektive Absorption im Darm erfüllt.
Die Toxizität der beladenen Nanopartikel sowie der freien Curcuminoide wurde mit Caco-2 Zellen untersucht. Die Zellkulturexperimente bestätigten die gute Verträglichkeit der Curcuminoid-beladenen Nanopartikel. Im Gegensatz dazu verringerten die freien Curcuminoide die Vitalität der Zellen teilweise erheblich. Die durchgeführten Versuche sollten eine erste Einschätzung der biologischen Aktivität der Nanopartikel ermöglichen.
Die weitere Untersuchung der der biologischen Wirkungen der Curcuminoidformulierungen ist als ein Gebiet zu sehen auf dem das Hauptaugenmerk zukünftiger Forschung liegen sollte. Es müssen weitere Zellexperimente durchgeführt werden, um vor allem einen Einblick in die Effekte einer Langzeitanwendung der Nanopartikel zu erhalten. Besonders die potentielle Aufnahme der Partikel und die Wirkung der inkorporierten Curcuminoide sind von besonderem Interesse. Der nächste Schritt wäre die Entwicklung einer geeigneten analytischen Methode, die es erlaubt auch kleinste Mengen an Arzneistoff und seiner Metaboliten zuverlässig nachzuweisen. Die Extraktion von Curcuminoiden aus Blutproben und die anschließende Quantifizierung wurden aber bereits in der Literatur beschrieben (198-201). Danach können die Curcuminoid-beladenen Nanopartikel in einer ersten
106 Versuchsreihe in vivo appliziert werden, um entsprechende pharmakokinetische Parameter zu bestimmen und eventuelle Nebenwirkungen zu erfassen. Der letzte Schritt in der präklinischen Forschung wäre die Applikation der beladenen Nanopartikel in einen Krebsmodell am Tier und die Beurteilung des kurativen oder präventiven Potentials der Formulierungen.
IV