Curcumin-beladene Nanopartikel ermöglichen neue Behandlung von Lungenkrebs

Lungenkrebs ist weltweit eine der häufigsten Todesursachen, weshalb die Suche nach wirksamen neuen Behandlungen weitergeht. Eine neue Studie untersucht das Potenzial, lichtaktivierte Medikamente durch Inhalieren einer Trockenpulver-Nanoformulierung direkt in die Lunge zu bringen.

Die photodynamische Therapie (PDT) ist eine sich entwickelnde therapeutische Strategie gegen Krebs. Dabei wird ein lichtempfindliches Medikament verabreicht, das das betroffene Gewebe erreicht und sich in therapeutischen Konzentrationen anreichern muss. Anschließend wird eine Lichtquelle auf den Tumor gerichtet, um die zelltötenden Eigenschaften des Mittels zu aktivieren und gleichzeitig das umliegende gesunde Gewebe zu schonen.

PDT wurde bereits erfolgreich zur Behandlung mehrerer Arten von Lungenkrebs eingesetzt, wobei dem Patienten der Photosensibilisator intravenös verabreicht wurde, gefolgt von einer Bestrahlung des Tumors mit einem flexiblen faseroptischen Bronchoskop.

Was bisher fehlte, war eine Behandlung mit Medikamenten direkt in der Lunge unter Verwendung von inhalierbaren Formulierungen – dies könnte gleich mehrere Vorteile bieten, nicht zuletzt durch seine Nicht-Invasivität. Bisher war die Verabreichung von Photosensibilisatoren auf diesem Weg jedoch nur begrenzt erfolgreich – aufgrund der Herausforderungen bei der Entwicklung von Formulierungen, die die natürlichen biologischen Barrieren in der Lunge dennoch überwinden können.
 

Ermöglichung von PDT mit eingeatmeten Nanopartikeln

In einer neuen Studie, die im European Journal of Pharmaceutical Sciences veröffentlicht wurde, wollten Forscher eine neue, mit Photosensibilisatoren beladene Formulierung in Form eines inhalierbaren Trockenpulvers für die bronchoskopische PDT entwickeln.¹

Die Forscher stellten PLGA²-Nanopartikel her, die mit dem natürlich vorkommenden Photosensibilisator Curcumin beladen waren. PLGA ist bereits von der FDA und der EMA für Anwendungen zur Arzneimittelabgabe zugelassen, wobei mehrere Studien zeigen, dass es Curcumin effizient einkapseln kann und für die Abgabe von Arzneimitteln an die Lunge sicher ist. Sie verwendeten eine Reihe von Techniken, um die Größe, Oberflächenladung und Morphologie ihrer Curcumin-beladenen Nanopartikel zu bestimmen – und bestätigten dann ihre krebszellentötende Wirkung mit einer Reihe von In-vitro-Bestrahlungsexperimenten.

Als nächstes bearbeitete das Team die mit Curcumin beladenen PLGA-Nanopartikel per Sprühtrocknung unter Verwendung von Mannit als Stabilisator, um Nano-in-Mikropartikel (NiMps) in trockener Pulverform herzustellen. Sie entschieden sich für Mannit, da dieses bereits in mehreren inhalierbaren pharmazeutischen Produkten verwendet wird und sich gut in Wasser auflöst. Das ist für den Zerfall der Mikropartikel unerlässlich, womit die Nanopartikel freigesetzt werden, nachdem sie das Lungengewebe erreicht haben.
 

Doppelte Vorteile

Die Forscher führten dann eine Reihe von Experimenten durch, um die Eigenschaften ihrer NiMps zu untersuchen – und stellten fest, dass sie doppelte Vorteile bieten. Die Nanopartikel kapseln Curcumin effizient ein und erhöhen damit die therapeutische Wirksamkeit. Andererseits dienen die Mikropartikel mit ihren aerodynamischen Eigenschaften als Zwischenträger, für eine ausreichende Lungenablagerung. Sie zeigten auch eine gute Verträglichkeit mit Lungentensiden, was eine wichtige Voraussetzung dafür ist, Curcumin sicher dorthin zu bringen, wo es benötigt wird.

Um das Risiko des Eintrags von Verunreinigungen zu verringern, die die Ergebnisse ihrer verschiedenen Experimente beeinträchtigen könnten, verwendeten die Forscher Lösungsmittel in Analyse- oder HPLC-Qualität und Reinstwasser aus einem ELGA PURELAB® flex 4 Aufbereitungssystem.
 

Nicht-invasive, gezielte Behandlung

In den letzten zehn Jahren haben sich NiMps zu einem interessanten potenziellen Wirkstoffträger entwickelt. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigen die Sinnhaftigkeit ihres Einsatzes für die photodynamische Therapie von Lungenkrebs.

Die Herstellung einer inhalierbaren Curcumin-Nanoformulierung zur Anwendung in Kombination mit einer bronchoskopischen photodynamischen Therapie bietet einen vielversprechenden neuen Weg, um eine gezielte, nicht-invasive Behandlung von Lungenkrebs zu erreichen. Die nächsten Schritte werden die Durchführung von In-vivo-Studien sein, um den Verbleib und die Pharmakokinetik von PLGA-Nanopartikeln in lebenden Systemen zu untersuchen.
 

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Referenzen:

1. E. Baghdan, L. Duse, J.J. Schüer, et al., Development of inhalable curcumin loaded Nano-in-microparticles for bronchoscopic photodynamic therapy, European Journal of Pharmaceutical Sciences 2019; 12: 63-71.
    
2. PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)