Das Team von Pharmazeuten arbeitet an der Entwicklung von neuartigen Medikamenten, die über die Atemwege verabreicht werden. Bei ihrem Weg in den Körper müssen diese jedoch den Bronchialschleim überwinden, der die Luftröhre und oberen Teile der Lunge auskleidet. Die Schleimschicht lässt Gase und winzigste Partikel zwar leicht passieren, bremst aber größere Teilchen aus. Das schützt vor schädlichen Partikeln, verhindert jedoch auch den Durchtritt von Nanoteilchen, die erwünschtermaßen als „Carrier“ Arzneistoffe zum Ort der Bestimmung transportieren sollen.

Um das Transportverhalten besser zu verstehen, haben Wissenschaftler der Universität des Saarlandes, des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) und der htw saar ein mathematisches Modell entwickelt. Die damit gewonnenen Erkenntnisse könnten die Entwicklung inhalativer Medikamente voranbringen. Das mathematische Modell beschränkt sich auf nur drei Parameter Partikelgröße,Größe der Kammern im Schleim und die Wahrscheinlichkeit der Diffusion von einer Kammer in die nächste, so Dr. Thomas John, der in der Arbeitsgruppe von Prof. Christian Wagner in der Experimentalphysik an der Saarland-Universität forscht. So konnte mit dem Modell bereits vorhergesagt werden, dass es 15 Minuten dauert, bis ein Nanopartikel in Kugelform mit einem Durchmesser kleiner als 30 bis 40 Nanometer den Schleim durchdrungen hat. Dies sei wichtiger Hinweis, da sich der Schleim alle 15 Minuten erneuere.

Mit dem Modell will das team um Claus-Michael Lehr Strategien entwickeln, wie Nanocarrier, die größer als 40 Nonometer sind, trotzdem die Schleimschicht durchdringen können.

Das Forscherteam hat das Modell in der Zeitschrift Biophysical Journal vorgestellt:
Matthias Ernst, Thomas John, Marco Guenther, Christian Wagner, Ulrich F. Schaefer, Claus-Michael Lehr (2017): A Model for the Transient Subdiffusive Behavior of Particles in Mucus. Biophysical Journal 112/1: 172–179.
http://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2016.11.900

Quelle:
https://idw-online.de/en/news666187