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Photodynamische Therapie des Gallengangkarzinoms

Ein neuer nanopartikulärer Ansatz
Photodynamic therapy of cholangiocarcinoma - A novel nanoparticle-based approach
 
: Elberskirch, Linda

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-3604122 (2.4 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: f8dd98389e9120bd295099835b0f7728
Erstellt am: 29.9.2015


Kaiserslautern, 2015, VIII, 75 S.
Kaiserslautern, Hochschule, Master Thesis, 2015
Deutsch
Master Thesis, Elektronische Publikation
Fraunhofer IBMT ()

Abstract
Die Diagnose Gallengangskarzinom wird von einer schlechten Prognose begleitet. Dies hängt damit zusammen, dass es erst in einem späten Stadium diagnostiziert wird und zum anderen gibt es nur unbefriedigende Therapiemöglichkeiten. Die photodynamische Therapie stellt eine neue Möglichkeit zur lokalen Tumorbehandlung des Gallengangskarzinoms dar. Hierbei wird ein photoaktivierbarer pharmazeutischer Wirkstoff (Photosensibilisator) mit Laserlicht einer photosensibilisatorspezifischen Wellenlänge aktiviert. Dadurch werden reaktive Sauerstoffspezies erzeugt, die zu einer Schädigung der Zellen bis hin zum Zelltod führen. Aufgrund der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Photosensibilisatoren wie z. B. Löslichkeit und Stabilität, ist allerdings die Bioverfügbarkeit und gezielte Akkumulation am Wirkort begrenzt. Der Photosensibilisator muss aufgrund seiner hydrophoben Eigenschaften in Alkohol gelöst werden. Dadurch kommt es zur Bildung von kristallinen Depots entlang der Injektionsvene und Präzipitaten am Injektionsort, was für den Patienten sehr schmerzhaft ist. Des Weiteren lagert sich der Photosensibilisator nicht nur im Tumorgewebe sondern auch im gesunden Gewebe an. Wird dieser durch Licht aktiviert kommt es zu akuten entzündlichen Gewebereaktionen, wie Ödemen, Schmerzen bis hin zu Hautnekrosen. Eine Verbesserung der Bioverfügbarkeit, eine gezielte Anreicherung im Tumorgewebe und insbesondere eine Reduzierung der Nebenwirkungen kann durch den Einsatz von nanopartikulären Arzneistoffträgersystemen erreicht werden. Das Ziel dieser Arbeit war es die Wirkung eines neu entwickelten Photosensibilisators, in seiner freien und nanopartikulär gebundenen Form auf die Gallengangstumorzelllinie TFK-1 zu untersuchen. Dazu wurden zwei Tumor-Modelle zum einen 2D-Monolayerzellkulturen und zum anderen 3D-Tumorsphäroide zur Untersuchung der Wirkung eingesetzt. Zunächst wurde eine Kultivierungsmethode zur Herstellung der Tumorsphäroide etabliert. Die Monolayerzellkulturen und Tumorsphäroide wurden mit den Formulierungen des Wirkstoffs inkubiert. Um die aufgenommene Wirkstoffmenge quantifizieren zu können, wurde eine neue HPLC-Methode etabliert und validiert. Zur Untersuchung des phototoxischen Effekts wurden die Zellen bestrahlt und ein Vitalitätsassay durchgeführt. Analog hierzu wurde der dunkeltoxische Effekt auf unbestrahlten Zellen untersucht. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass der nanopartikulär gebundene Photosensibilisator vermehrt aufgenommen wurde und einen höheren phototoxischen Effekt ausgelöst hat im Vergleich zum freien Photosensibilisator. Eine Dunkeltoxizität konnte nicht festgestellt werden.

 

The diagnosis of cholangiocarcinoma is accompanied by a bad prognosis. This is due to its late-staged diagnosis on the one hand and that there are only unsatisfying treatment options on the other hand. Photodynamic therapy is a new opportunity for local tumor treatment of cholangiocarcinoma. A photoactivatable pharmaceutical ingredient (photosensitizer) is applied and activated with laser light of a specific wavelength, depending on the photosensitizer. As a result, reactive oxygen species are generated leading to cell damage and even cell death. Based on the physical and chemical properties of the photosensitizers, such as solubility and stability for example, the bioavailability and selective accumulation at the site of action is limited. The photosensitizer has to be resolved in alcohol due to its hydrophobic properties. This results in the formation of crystalline deposits along the vein at the injection site and precipitates which is very painful for the patient. Furthermore, the photosensitizer is not only taken up by tumor tissue but also in healthy tissue. This leads to acute inflammatory tissue reactions such as edema, pain and skin necrosis after activation by light. The use of nanoparticulate drug carriers can improve the bioavailability, a specific accumulation in tumor tissue and in particular a reduction of the side effects.
The aim of this study was to investigate the effect of a newly developed photosensitizer, in its free and nanoparticle-bound form, on the bile duct tumor cell line TFK-1. By using 2D monolayer cell cultures and 3D-tumor spheroids, two different tumor models were used to study this effect. Initially a culture method for tumor spheroids was established. In a second step the monolayer cell culture and tumor spheroids were incubated with the formulations of the active ingredient. A new HPLC method was established and a validated in order to quantify the amount of absorbed drug. To investigate the phototoxic effect, the cells were irradiated and vitality assay was performed. Analogously, the dark toxicity was examined in unirradiated cells. All in all the nanoparticle-bound photosensitizer was detected with increased amount and has triggered higher phototoxic effect then the free drug. A dark toxicity could not be detected.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-360412.html