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Lipidnanopartikel (LNPs) gehören zu den fortschrittlichsten pharmazeutischen Verabreichungssystemen. Zur sicheren und effizienten Verabreichung von Antigen in auf rekombinanten Proteinen und Nukleinsäure basierten Impfstoffen eingesetzt, zählen sie zu den Schlüsselkomponenten moderner Impfstoffforschung. Sie erhöhen die Verweilzeit im Körper und bewirken die Wirkstofffreisetzung am Zielort im Körper.
Dieser Blog behandelt den Aufbau von Lipidnanopartikeln sowie ihre Funktion und Vorteile als Verabreichungssystem für Impfstoffe.
Bei Lipidnanopartikeln handelt es sich um lipidbasierte Vesikel mit einem mittleren Durchmesser von 10 bis 1000 Nanometern. Impfstoffherstellern bieten sie die Möglichkeit, als flexible Verabreichungsplattform die Impfreaktionen im Körper beeinflussen zu können.
Lipidnanopartikel können die Impfstoffeffizienz erhöhen und gewünschte Reaktionen erzeugen oder verstärken. Die Steuerung dieser Eigenschaften ist möglich über:
Dadurch können folgende Eigenschaften des fertigen Impfstoffs beeinflusst werden:
Die Partikelgröße ist von besonderer Bedeutung für Lipidnanopartikel, da kleinere Partikel eine bessere Zirkulation im Körper ermöglichen. In Zusammenarbeit mit der Universität Strathclyde wurde der Einfluss der Vesikelgröße von Lipidnanopartikeln untersucht:
Herstellung von Lipidnanopartikeln
Die untenstehende Darstellung zeigt eine gängige Herstellmethode für LNPs: Phospholipid, Trägeröl und Wirkstoffe werden in einem Lösemittel gelöst, welches anschließend verdampft wird. Der Rückstand wird mit Pufferlösung versetzt, erwärmt und gerührt, um die Phospholipide zu hydratisieren. Nach Zugabe des Antigens entstehen mehrschichtige Vesikel (multi-layer vesicles, MLVs). Durch Weiterverarbeitung in einem Microfluidizer®- Hochdruckhomogenisator werden diese zerkleinert: Das Produkt sind kleine, einschichtige Vesikel („small uni-lamellar vesicles“).
Die Nutzung von Lipidnanopartikeln als Delivery-System bietet vielfältige Vorteile bei der Impfstoffentwicklung, wie:
-Sowohl hydrophile als auch hydrophobe Komponenten können effizient gemeinsam verkapselt werden.
-Die Lipidnanopartikel können mit Überzügen aus biokompatiblen Polymeren versehen werden, wodurch die Verweildauer im Körper beeinflusst werden kann.
-Eine Funktionalisierung durch spezifische Liganden ist möglich.
Über die elektrische Ladung der Lipidnanopartikel kann die Impfstoffverteilung im Körper beeinflusst werden. Anhand von verschiedenen Formulierungen mit unterschiedlichen Ladungen der Lipidnanopartikel wurde dies untersucht, wobei sich folgendes Resultat zeigte:
Anionische Formulierungen bewegen sich schneller von der Einstichstelle weg als neutrale, wogegen kationische Formulierungen deutlich länger im Einstichbereich verbleiben und somit einen Depoteffekt bewirken können: Das Antigen wird langsam abgegeben und im Körper zirkuliert.
Die Depotwirkung kann von Impfstoffherstellern genutzt werden, wenn eine langsame, kontinuierliche Abgabe des Antigens erwünscht ist, z.B. weil dies die erforderliche Anzahl Impfdosen für eine wirksame Immunisierung verringern kann.
Die Depotwirkung kann aber auch hinderlich sein, z.B. in Fällen, in denen eine hohe Konzentration des Antigens für eine gute Wirksamkeit nötig ist. Dann ist eine möglichst schnelle Freisetzung und Zirkulierung des Wirkstoffs erforderlich, was durch negativ geladene Lipidnanopartikel erreicht werden kann.
Mehr Informationen speziell zu RNA-Impfstoffformulierungen finden Sie in unserer Applikationsnotiz:
