Cationic dyes as an analytical tool for development of clay/PLGA-nanocomposites in drug delivery

Abstract

Das Deaktivieren von Genen durch siRNA ist ein neuer Therapieansatz, der auf Erfolge bei der Behandlung verschiedener Krankheiten hoffen lässt. Die siRNA muss dazu in erkrankte Zellen im Körper geschleust werden. Nanopartikel aus bioabbaubaren Polymeren sind ein vielversprechendes Werkzeug zur zielgerichteten Verteilung von Arzneistoffen im Körper. siRNA kann bisher jedoch noch nicht durch Polymer-Nanopartikel transportiert werden, da nackte siRNA in PLGA-Partikeln kaum eingelagert wird, da sie sehr hydrophil ist.<br />Verschiedene Formen von Schichtsilikaten (Clays) sind in jüngerer Vergangenheit bezüglich ihrer Interaktion mit DNA oder siRNA getestet worden. Die Kristalle der speziellen Formen Laponit und Montmorillonite sind kleiner als 1µm und somit grundsätzlich für den Einbau in Submikropartikel geeignet.<br />Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Frage, inwieweit es möglich ist Nanoclay in Nanopartikel zu verkapseln. Das Ziel ist es,mit diesen Mineralien ein geeignetes Absorbat zwischen Polymer-Partikel und anorganischer Matrix anzubieten, welches besser für die Verkapselung hydrophiler Substanzen geeignet ist.<br />Um das Herstellungsverfahren optimieren zu können, sollte eine Methode entwickelt werden, mit der zuverlässig quantitative Bestimmungen von Nanoclay durchgeführt werden können. Diese Arbeit beleuchtet insbesondere die indirekte Bestimmung von Nanoclay durch Bindung an kationische Farbstoffe.<br />

Gene silencing via siRNA is expected to become a promising therapy concept forseveral diseases. For this purpose, the siRNA must first be delivered into the host cell in its active conformation.<br />Nanoparticles made of biodegradable polymers, like PLGA, are a promising tool for the targeted delivery of drugs. However, bare siRNA cannot be successfully encapsulated into polymer-nanoparticles due to its hydrophilicity. Hence, a suitable linker must be found to enhance the encapsulation efficacy and protect the labile biomolecules during the preparation procedure.<br />Recently, several layered silicates (clays) have been successfully tested for their interaction potential with siRNA and DNA.<br />This diploma thesis deals with the question, how nanoclays can effectively be encapsulated into nanoparticles. The goal is to find a suitable linker between the hydrophobic PLGA and the hydrophilic siRNA.<br />For a routine evaluation of encapsulation efficacy and to allow for an optimization of the preparation protocol, a suitable method to quantify nanoclay in the particulate formulation shall be developed.<br />The indirect measurement of nanoclay via binding to cationic dyes will be described.