Forscher des IAP entwickeln mit deutschen und israelischen Partnern Kontaktlinsen mit Medizin und Zucker
Die Linsenbeschichtung liefern die Polymerexperten von Surflay Nanotec aus Adlershof
Kontaktlinsen, die Medikamente gezielt freisetzen und für lange Kontaktzeiten im Auge sorgen, entwickeln Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit israelischen und deutschen Partnern. Der Wirkstoff wird dafür in Liposomen verkapselt und an die Innenseite der Kontaktlinsen gebunden. Auf diese Weise soll er länger im Auge verweilen. Zudem soll die Kontaktlinse mit Hilfe von Zuckern besonders verträglich gemacht werden.
Bei der örtlichen Behandlung von Augenkrankheiten entfalten oft nur ca. fünf Prozent eines Medikaments ihre Wirkung im Gewebe des Auges. Das deutsch-israelische Forscherteam möchte daher Kontaktlinsen als Trägersystem für Wirkstoffe nutzen, um die Kontaktzeit des Medikaments mit dem Gewebe im Auge zu verlängern. Mit diesem System sollen z. B. Schmerzen gelindert, die Wundheilung verbessert und die Hornhaut geschützt werden. Die Anforderungen sind jedoch hoch: der Wirkstoff muss über eine möglichst lange Zeit freigegeben werden, die Kontaktlinse muss optimale Schmiereigenschaften haben und alle Bestandteile müssen biologisch unbedenklich sein. Derzeit gibt es noch kein derartiges Applikationssystem auf dem Markt, das all diese Anforderungen erfüllt.
Liposomen geben Wirkstoffe über die Zeit ab
Die israelische Partnerfirma EyeYon Medical hat bereits medizinische Kontaktlinsen zur Verabreichung von Medikamenten entwickelt, die eine längere Verweilzeit von Wirkstoffen ermöglichen. Nahum Ferera, CEO von EyeYon Medical erklärt: »Die Zeitspanne, über die das Medikament bei diesen Kontaktlinsen freigegeben wird, beträgt bisher circa 20 Minuten. Bei der Anwendung von Augentropfen erreichen generell nur 4 Prozent des Wirkstoffs ihr Ziel. Diese Zeit und die Bioverfügbarkeit möchten wir verlängern. Hinzu kommt, dass laut einiger Studien bis zu
30 Prozent aller Kontaktlinsenträger darüber klagen, dass das Tragen von Kontaktlinsen generell unbequem ist. Mit Hilfe des Fraunhofer IAP und den anderen Partnern möchten wir beide Parameter verbessern - die Zeit der Freisetzung des Medikaments und die Verträglichkeit.«
Ziel des deutsch-israelischen Forscherteams ist es, die Innenseite der Kontaktlinse mit Liposomen, zu beschichten, die einen Arzneistoff in sich tragen und diesen über die Zeit freigeben können. Hergestellt werden die Liposomen am Weizmann Institute of Science in der Arbeitsgruppe von Prof. Jacob Klein und Dr. Ronit Goldberg. Doch der Einsatz von Liposomen ist nicht die einzige Strategie, mit der die Kontaktlinsen optimiert werden soll.
Zucker für bessere Wirksamkeit und Verträglichkeit
»Zucker spielen in diesem Projekt eine entscheidende Rolle«, erklärt Dr. Ruben R. Rosencrantz, der das Projekt am Fraunhofer IAP leitet. »In unserem Körper sind Zucker an den verschiedensten Stellen für Gleitfähigkeit verantwortlich. In der Schleimschicht des Auges ermöglichen sie beispielsweise das reibungslose Gleiten des Augenlides. Um genau diesen Effekt auch mit der Kontaktlinse zu erreichen, haben wir am Fraunhofer IAP stark zuckerhaltige Polymere entwickelt, sogenannte Glykopolymere. Sie werden einerseits auf der Oberfläche der gesamten Kontaktlinse gekoppelt, andererseits können sie Bestandteile der Liposomen sein, die den Arzneistoff in sich tragen«, so Rosencrantz. Die Beschichtung der Kontaktlinse mit Glykopolymeren wird von der deutschen Firma Surflay Nanotec entwickelt.
Auf dem Weg zum marktfähigen Medizinprodukt
Um ein genehmigtes Medizinprodukt zu erhalten, arbeiten die fünf Partner und die zwei Unterauftragnehmer DendroPharm GmbH und Nextar Chempharma Solutions in dem dreijährigen Projekt, das bis Juli 2021 läuft, eng zusammen. Dabei müssen die Forscherinnen und Forscher auch die Biokompatibilität aller verwendeten Komponenten sicherstellen. Die Untersuchungen zur biologischen Verträglichkeit werden in der Universitätsmedizin Rostock durchgeführt. Zudem prüfen die beiden Unterauftragnehmer, ob alle Systemkomponenten entsprechend der GMP-Richtlinien (englisch: Good Manufacturing Practice, GMP) hergestellt wurden, einer Art Qualitätssiegel, das unter anderem für die Pharma- und Medizinbranche gilt.
»Wenn Funktion und Biokompatiblität der Kontaktlinse sichergestellt sind, muss aber auch gewährleistet sein, dass das Glykopolymer in großen Mengen hergestellt werden kann«, erklärt Rosencrantz, der sowohl Chemie als auch Biologie studiert hat. »Die Massenherstellung von Glykopolymeren ist ein sehr wichtiger Aspekt des Projektes am Fraunhofer IAP, denn am Ende muss auch der Preis stimmen«, so Rosencrantz.
Gefördert wird das Projekt in Deutschland mit rund einer Million Euro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
Das Fraunhofer IAP
Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam-Golm ist spezialisiert auf Forschung und Entwicklung von Polymeranwendungen. Es unterstützt Unternehmen und Partner bei der maßgeschneiderten Entwicklung und Optimierung von innovativen und nachhaltigen Materialien, Prozesshilfsmitteln und Verfahren. Neben der umweltschonenden, wirtschaftlichen Herstellung und Verarbeitung von Polymeren im Labor- und Pilotanlagenmaßstab bietet das Institut auch die Charakterisierung von Polymeren an. Synthetische Polymere auf Erdölbasis stehen ebenso im Fokus der Arbeiten wie Biopolymere und biobasierte Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen. Die Anwendungsfelder sind vielfältig: Sie reichen von Biotechnologie, Medizin, Pharmazie und Kosmetik über Elektronik und Optik bis hin zu Anwendungen in der Verpackungs-, Umwelt- und Abwassertechnik oder der Automobil-, Papier-, Bau- und Lackindustrie. | Leitung: Prof. Dr. Alexander Böker
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