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Synthese eines Polymerskeletts im hydrophilen Innenraum von ...

Synthese eines Polymerskeletts im hydrophilen Innenraum von ...

172 Anker A Co-Monomere

172 Anker A Co-Monomere & Vernetzer B ZUSAMMENFASSUNG C Abbildung 5-1 Schema zur Synthese eines Polymerskeletts im hydrophilen Innenraum von Liposomen. A: Co-Monomere und Vernetzermoleküle befinden sich innerhalb und außerhalb der Liposomen; das Ankermonomer ist in die Lipidmembran eingelagert, wobei die reaktive Kopfgruppe zufällig nach Innen oder Aussen weist; B: gelchromatographische Abtrennung der unverkapselten Co-Monomere und des Vernetzers; C: Co-Monomere und Vernetzer sind stabil innerhalb der Vesikel verkapselt; D: Zugabe des Radikalstarters; E: der Radikalstarter lagert sich aufgrund seiner Lipophilie in die Lipidmembran ein; F: Start der Polymerisation durch Bestrahlung mit UV-Licht; G: Das Co-Polymer wächst beginnend von der Membran in der Hydrophilen Innenraum der Liposomen und erhält so seine quasi-zweidimensionale Struktur. Durch den hydrophilen Platzhalter zwischen der reaktiven Kopfgruppe und dem lipophilen Molekülteil des Ankers, wird das Co-Polymer wie eine „abgehängte Decke“ an der Lipidmembran fixiert. Untersuchungen der Vesikel mittels Cryo-TEM ergaben, dass die Polymerisation kaum einen Einfluss auf die Vesikelform und -größe besaß. Die polymergefüllten Liposomen waren von reinen Lipidvesikeln kaum zu unterscheiden. Gelegentlich wurden Membraneinstülpungen und Vesikulierungsphänomeme beobachtet (Kapitel 4.5.3.1). Der mittlere Vesikeldurchmesser nahm durch die Polymerisation verkapselter Monomere um 4 nm zu (Kapitel 4.5.1). Die könnte eine Folge einzelner extraliposomal gebundener Co-Monomere sein (vergl. Kapitel 4.5.2). Im Verlauf des Polymerisationsprozesses der verkapselten Monomere sank das ζ-Potential der Vesikel von -5,3 auf -31,9 mV ab (Kapitel 4.5.2). Dies war vermutlich auf die Bindung anionischer Monomere an der Liposomenoberfläche zurückzuführen. Einzelne verkapselte Monomere permeieren trotz der langen Permeationshalbwertszeiten durch die liposomale Membran und werden durch die radikalische Polymerisation auf der Membranaußenseite an DOGM gebunden. Es D E Starter F Co-Polymer G

ZUSAMMENFASSUNG 173 konnte abgeschätzt werden, dass jedes extraliposomale DOGM-Ankermolekül statistisch nur zwei geladene Monomer-Moleküle fixierte. Durch das innere, verankerte Polymer entstanden kleine Membrandefekte, die zu einer schnelleren Permeation von Glucose durch die Lipidmembran führten. Die mögliche Ursache hierfür wird in Kapitel 4.5.3.2 diskutiert. Eine Stabilisierung der Polymer-gestützten Vesikel gegenüber Solubilisierung durch Natriumcholat - wie sie in anderen Arbeiten beschrieben wurde - konnte bei Verwendung des pSEMA/DMAGS-Co-Polymers nicht beobachtet werden. Die tensid-vermittelte Solubilisierung reiner und polymergestützter EPC-Membranen erfolgte bei identischen Cholat-Konzentrationen zwischen 5 und 7 mM. Cholat-induzierte Membrandefekte, die den Durchtritt von 3 H-Inulin (Mr = 5 kDa) zuließen, traten bei den Polymerliposomen, verglichen mit Liposomen ohne Polymerskelett, bereits bei ca. der halben Cholat-Konzentration auf (Kapitel 4.5.4). Fünfzig Prozent des verkapselten Inulins wurden bei einer Cholat-Konzentration von 2,3 mM aus den Polymerliposomen und bei 3,9 mM aus Leerliposomen freigesetzt. Möglicherweise beruht der destabilisierende Effekt des Polymers auf einer reduzierten Beweglichkeit verankerter Membranlipide beim Einlagern und Flip der Gallensalzaggregate. Liposomen mit einem künstlichen Zytoskelett zeigten sich in AFM-Experimenten (Kapitel 4.5.5) mechanisch wesentlich stabiler als Leerliposomen. Sie behielten bei Adsorption auf einem Siliziumträger weitgehend ihre ursprungliche runde Form, während Leerliposomen unter diesen Bedingungen kollabierten und spreiteten. Bei Verwendung von 5 mM TEGDM statt DMAGS als Vernetzer (Stauch 2002; Gutmayer 2004), konnte extraliposomales Polymer beobachtet werden und die Proben zeigten eine erhöhte Aggregationsneigung. Wurde das Co-Polymer dagegen aus den ionischen Co-Monomeren SEMA und DMAGS aufgebaut, so konnten in AFM-Experimenten formstabile Vesikel ohne extraliposomales Polymer nachgewiesen werden. Das Konzept kann zukünftig durch Verwendung eines optimierten Ankermonomers weiter verbessert werden. Dieser sollte eine festere Fixierung des Polymers an der Lipidmembran ermöglichen und die Neigung zur Bildung von Defektstellen in der Membran reduzieren. Der Einsatz höherer DOGM-Ankerkonzentrationen wird durch die begrenzten Mischbarkeit von EPC und DOGM limitiert. Durch Einführen von

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