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Nano- und Mikropartikel als peri- und intraokulare Medikamententräger

Die medikamentöse Behandlung von Augenerkrankungen erfolgt in der Regel durch lokale Behandlung mittels Augentropfen oder intraokulare Injektionen.

Bei konventionellen Augentropfen verbleiben nur 1-5% der applizierten Wirkstoffmenge lange genug am Auge um wirksam zu sein. Der Großteil (fast 99%) wird durch den Lidschlag und den Tränenfilm abtransportiert und führt dadurch nicht selten zu systemischen und lokalen Nebenwirkungen (z.B. Allergien oder chronischen Augenoberflächenerkrankungen).

Kontakt

Dr. rer. nat. Sven Schnichels

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E-Mail-Adresse: sven.schnichels@med.uni-tuebingen.de


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Aufgrund dieser Schwächen musste die Entwicklung einiger sehr wirksamer Medikamente abgebrochen werden. Bei Erkrankungen der vorderen Augenabschnitte, wie Infektionen der Hornhaut oder Bindehaut, können in der derzeitigen klinischen Praxis ausreichende Wirkstoffkonzentrationen nur durch die extrem häufige Gabe hochkonzentrierter antibiotischer Augentropfen erreicht werden. Auch das Glaukom (grüner Star) wird meist durch Gabe von Augentropfen behandelt. Die regelmäßige Applikation von Augentropfen und die Tatsache, dass dies häufig zu verschwommenem Sehen führt, hat eine reduzierte Compliance (korrektes Befolgen des medizinischen Rats) zur Folge, was den Behandlungserfolg gefährden kann.

Ein wichtiger Schritt um die Behandlung solcher Augenerkrankungen zu verbessern, ist daher die Verlängerung der Halbwertszeit von Medikamenten am Auge. Dadurch kann die Dosierungshäufigkeit verringert und somit eine erhöhte Compliance erzielt werden. Zusätzlich kann die Wirkstoffkonzentration reduziert werden, was zu verminderten Nebenwirkungen führt. Bei Erkrankungen der hinteren Augenabschnitte/Netzhaut, wie z.B. der neovaskulären altersbezogenen Makuladegeneration (AMD), werden die Wirkstoffe per intraokularer Injektion verabreicht, da aufgrund der Blut-Retinaschranke im Bereich der Retina durch eine systemische Gabe keine ausreichende Wirkstoffkonzentration erreicht wird. Intraokulare Injektionen haben leider ein relevantes Risiko für schwere Komplikationen, die bis zur Erblindung führen können. Neben der erwähnten Blut-Retinaschranke bestehen weitere biologische Barrieren für die Wirkstoffaufnahme wie Tränenfilm, Lidschlag, Tränenabfluss, die systemische Wirkstoffabsorption über die Bindehaut (die neben der unzureichenden bzw. nur kurz andauernden Medikamentenwirkung am Auge zu systemischen Nebenwirkungen führen kann), das Hornhautepithel mit seinen zahlreichen „tight junctions“ sowie die Blut-Kammerwasser-Barriere.

Projekt: nano-I-drops – Nanopartikel als Medikamententräger

Projekt: nano-I-drops – Nanopartikel als Medikamententräger

  • Bei nano-I-drops handelt es sich um ein gemeinsames Projekt der Universitäts-Augenklinik Tübingen und der Universität Groningen. Als zukünftiges biotechnologisches Start-up entwickeln wir Augentropfen zur Verbesserung der Compliance und des Patientenkomforts. Die kommerzielle Entwicklung von nano-I-drops begann 2012 als unser interdisziplinäres Team aus zwei Chemikern, einem Biologen und einem Arzt die „Dutch Venture Challenge“ gewann. Durch gemeinsame Anstrengungen gelang es Technologie und Know-how weiter von akademischer Forschung zu wirtschaftlicher Verwertbarkeit zu entwickeln, was durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit dem EXIST-Forschungstransfer honoriert wurde.
  • Die nano-I-drops-Technologie ist ein neues, patentgeschütztes Trägersystem zur verbesserten Medikamentenaufnahme ins Auge. Das Trägersystem basiert auf amphiphilen DNA-Strängen, die sich durch Mikrophasenseparation zu Nanopartikeln mit hydrophobem Kern und hydrophiler Korona aus einzelsträngiger DNA zusammenlagern. Sowohl der Kern als auch die Korona können mit einer Vielzahl an Wirkstoffen beladen werden. Die Nanopartikel weisen eine hohe Affinität zur Kornea auf, was eine Verringerung  der Wirkstoffkonzentration und der Tropfhäufigkeit ermöglicht. Dadurch können eine erhöhte Compliance, eine verbesserter Wirksamkeit und letztlich auch signifikant verringerte Nebenwirkungen erzielt werden. Die nano-I-drops-Technologie kann mit einer Vielzahl an ophthalmologischen Medikamenten kombiniert werden, darunter auch solche, deren Entwicklung aufgrund von schweren Nebenwirkungen oder mangelnder Formulierung abgebrochen wurde. Momentan liegt der Fokus auf den beiden Segmenten Glaukom und Anti-Infektiva, die zusammen mehr als ein Drittel des globalen ophthalmologischen Marktes von 22,6 Milliarden US$ ausmachen. In Zukunft sollen auch weitere Segmente wie retinale oder inflammatorische Erkrankungen adressiert werden.

Homepage nano-I-drops Eng.

Patent, Preise, Förderung

A. Herrmann; J.W. de Vries; M.S. Spitzer; S.O. Schnichels, Means and Methods for Ocular Drug Delivery,

PCT/NL2014/050634

EP3057572B1

US20160346203

  • Patent-Preis 
    Deutsche Ophthalmologische Gesellschaft gestiftet v. Heidelberg Engineering, 2018
  • AECOS European Research Award
    American-European Congress of Ophthalmic Surgery, 2018
  • Posterpreis
    Forschungskolloquium der Medizinischen Fakultät der Universität Tübingen, 2016
  • Gewinner Konzeptphase
    Science4Life, 2015
  • Posterpreis
    112. Kongress der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft, 2014
  • 2. Platz Science2Start
    BioRegio STERN Management GmbH, Deutschland, 2014
  • 1. Platz EYEnovative
    Förderpreis von Novartis Pharma GmbH, Deutschland, 2014
  • Forschungspreis
    ARVO/Alcon Early Career Clinician Scientist Research Award 2014
  • Posterpreis
    111. Kongress der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft, 2013
  • 5. Platz (von 33)
    CyberOne Businessplan Wettbewerb von bwcon, 2013
  • 1. Platz Venture Challenge
    Netherlands Genomics Initiative mit nano-I-drops, 2012
  • EXIST-Forschungstransfer
    Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
  • EYEnovative Förderpreis
    Novartis Pharma Deutschland GmbH
  • Ernst und Berta Grimmke - Stiftung

Publikationen

Ausgewählte Publikationen

  • Wu Z, Troll J, Jeong HH, Wei Q, Stang M, Ziemssen F, Wang Z, Dong M, Schnichels S, Qiu T & Fischer PA swarm of slippery micropropellers penetrates the vitreous body of the eye. Sci Adv. 2018 Nov 2;4(11):eaat4388.
  • Spitzer MS & Schnichels S Dwarf with gigantic future potential. Ophthalmologe. 2018 Mar;115(3):182-183 Epub: 2017 Dec 19.
  • de Vries JW, Schnichels S*, Hurst J, Strudel L, Gruszka A, Kwak M, Bartz-Schmidt KU, Spitzer MS & Herrmann A. DNA nanoparticles for ophthalmic drug delivery. Biomaterials. 2018 Mar;157:98-106. Epub 2017 Nov 29.
  • Löscher M, Hurst J, Strudel L, Spitzer MS & Schnichels S+Nanoparticles as drug delivery systems in ophthalmology. Ophthalmologe. 2018 Mar;115(3):184-189. Epub: 2017 Nov 6.

Kooperationen

Kooperationspartner

  • Prof. Dr. Andreas Herrmann
    DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien und RWTH, Aachen
  • Prof. Dr. Martin Spitzer
    Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
  • Prof. Dr. Peer Fischer
    Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Stuttgart
  • Prof. Dr. Minseok Kwak
    Pukyong National University, Busan, South Korea
  • Prof. Dr. Michael Schirner / Prof. Dr. Haag
    FU Berlin

Siehe auch

Zertifikate und Verbände

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