WSR068 Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie: Nanopartikel in Arzneiformen - Interview mit Prof. Dr. Lea Ann Dailey

Für diese Episode war Prof. Dr. Lea Ann Dailey zu Besuch in Berlin und hat Bernd erklärt, welche Rolle Nanopartikel in der Pharmazeutischen Technologie spielen. Lea Ann ist Leiterin der Gruppe „Nanomedicine and pharmaceutical biophysics“ an der Universität Wien.

Prof. Dr. Lea Ann Dailey; Quelle: Wirksoffradio.

Anfangs erörtern Lea Ann und Bernd Themen der Pharmazeutischen Technologie, der Biopharmazie sowie Eigenschaften und Anwendungen klassischer Arzneiformen. Sie diskutieren dabei auch die Überlegungen, die bei der Auswahl einer passenden Arzneiform während der Entwicklung eines Medikaments eine Rolle spielen. Lea Ann betont, wie sowohl die Merkmale des Wirkstoffs als auch die Charakteristika der zugrunde liegenden Erkrankung, aber auch die individuelle Bereitschaft von Patienten ein Medikament einzunehmen, die Wahl der Arzneiform beeinflussen.

Lea Ann und ihre Forschungsgruppe konzentrieren sich auf die Formulierung und Charakterisierung von Nanopartikeln in Medikamenten zur inhalativen Behandlung verschiedener Atemwegserkrankungen. Da Kunststoffnanopartikel in der pharmazeutischen Technologie eine neuartige Art von Hilfsstoffen darstellen, ist es erforderlich, vor ihrer Verwendung in Medikamenten ihre Verträglichkeit in der Lunge zu überprüfen. Zu diesem Zweck haben die Wissenschaftler:innen in Lea Anns Team Verfahren entwickelt, um Nanopartikel detailliert zu analysieren.

Angesichts der steigenden Belastung von Lebensräumen durch die Freisetzung von Mikro- und Nanoplastik infolge des Zerfalls von Kunststoffen in der Umwelt, sind die toxikologischen Auswirkungen dieser Partikel noch unklar. Lea Ann erkannte frühzeitig, dass die von Ihrer Gruppe entwickelten Verfahren nicht nur auf Nanopartikel in der Pharmazie, sondern auch in der Umweltanalytik anwendbar wären. Daher liegt ein weiterer Schwerpunkt von Lea Anns Arbeitsgruppe darin, die Analysemethoden auch auf Plastikpartikel in der Umwelt auszudehnen.

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Prof. Dr. Lea Ann Dailey
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WSR067 Opioid-Analgetika: Von Morphin, Oxycodon und Fentanyl bis Ziconotid und Flupirtin

In der zweiten Episode über Analgetika diskutieren Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp Schmerzmittel aus der Gruppe der Opioide, die früher auch als „starke Analgetika“ bekannt waren.

Zu Beginn der Episode erklärt Hans-Dieter die Lebertoxizität von Paracetamol und wie sie entsteht.

Überlagerung des Morphins (schwarz) mit dem Tyrosin (rot) aus den Enkephalinen; Quelle: Hans-Dieter Höltje.

Anschließend beschreibt Hans-Dieter die wichtigsten strukturellen Elemente der Morphinstruktur und ihre räumliche Verbindung zueinander. Nach der Entdeckung der Enkephaline als endogene Opioide konnten die strukturellen Segmente identifiziert werden, die für die Wirkung entscheidend sind.

Nach der Darstellung von Morphin und seinen Derivaten wie Heroin, Codein und Oxycodon gehen Hans-Dieter und Bernd auch auf Analgetika der Morphinane und Benzomorphane ein, sowie auf vollsynthetische Vertreter wie Pethidin und Methadon. Sie diskutieren, wie diese Substanzen auch ohne die strukturelle Rigidisierung von Morphin ihre Wirkung an den Opioidrezeptoren entfalten können.

Abschließend besprechen Hans-Dieter und Bernd die Wirkungsmechanismen von Ziconotid und Flupirtin, die sich grundlegend von den klassischen Opioid-Analgetika unterscheiden.

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Prof. Dr. Dr. Hans-Dieter Höltje
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WSR066 Die unentdeckte Vielfalt der Aktinomyceten: Neue Wege zur Synthese von Wirkstoffen - Interview mit Prof. Dr. Yvonne Mast

In dieser Episode spricht Bernd Rupp mit Prof. Dr. Yvonne Mast, Leiterin der Abteilung Bioressourcen für Bioökonomie und Gesundheitsforschung am Leibniz-Institut DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH in Braunschweig.

Portrait von Prof. Dr. Yvonne Mast
Prof. Dr. Yvonne Mast; Quelle: Wirkstoffradio.

Yvonnes Forschung konzentriert sich auf die Kultivierung von Aktinomyceten bzw. Streptomyzeten, einer großen Familie von Organismen, die als Quelle verschiedener Wirkstoffe bekannt sind. Die Gruppe um Yvonne untersucht insbesondere die Regulation sogenannter stiller Synthesegencluster und deren Aktivierung. Yvonne erklärt, dass bei der klassischen Kultivierung dieser Organismen oft nur 10% der aktuell bekannten Synthesegencluster aktiv sind, was auf ein immer noch großes unbekanntes Potential neuer faszinierender Wirkstoffe bei diesen Organismen hinweist.

Durch ihre Arbeiten konnte das Team um Yvonne diese bereits seit langem bekannten Organismen dazu anregen, neue spannende Substanzen zu produzieren. Dadurch rückt diese Gruppe von Organismen wieder stärker in den Fokus der Forschung zu neuen Antibiotika und anderen Substanzen.

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Prof. Dr. Yvonne Mast
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WSR065 Phagen: Auf der Jagd nach Bakterienfressern - Interview mit Dr. Christine Rohde

In dieser Episode ist Bernd Rupp zu Gast am Leibniz Institut DSMZ
German Collection of Microorganisms and Cell Cultures GmbH und besichtigt das Kuratorium Clinical Phages and Regulations (Klinische Phagen und Regulierung) von Dr. Christine Rohde.

Dr. Christine Rohde; Quelle: DSMZ Presse.

Phagen sind Viren, die Bakterien infizieren können. Ihr Name „Bakteriophagen“ bedeutet übersetzt „Bakterienfresser“. Diese Eigenschaft macht Phagen zu einer vielversprechenden Alternative zu herkömmlichen Antibiotika. Aber Phagen sind auch für andere Anwendungen interessant, wie zum Beispiel bei der Lebensmittelkonservierung oder der Desinfektion von hitzeempfindlichen Produkten, die für Menschen oder Tiere bestimmt sind.

Die Suche und Testung von neuen Phagen stellt Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen vor neue Herausforderungen. Christine beschreibt anhand anschaulicher Beispiele, welche Herausforderungen es gibt, und welche Fortschritte ihre Kollegen und Kolleginnen bei der DSMZ bereits gemacht haben oder woran sie derzeit forschen.

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Dr. Christine Rohde
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WSR064 Ibuprofen, ASS, Paracetamol und die Dreifaltigkeit der schwachen Analgetika

In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über schwache Analgetika.

Überlagerung der beiden Indometacin (cyan, grün) Rotameren aus den Kristallstrukturen der beiden Cox-Isoformen mit Celecoxib (rot); Quelle: Hans-Dieter Höltje.

Wir verwenden in der Episode die Begriffe schwache bzw. leichte Analgetika synonym, in der Fachliteratur sind noch weitere Bezeichnungen wie periphere oder nichtopioide Analgetika gebräuchlich. Eine einheitliche Bezeichnung gibt es leider nicht, da durch die vielfältigen Angriffspunkte unterschiedlicher Wirkstoffklassen keine allgemein gültige Einteilung möglich ist.

Neben den Wirkstoffklassen und sehr bekannten Vertretern wie Ibuprofen, ASS und Paracetamol geht Hans-Dieter auch auf die drei Wirkungen (schmerzlindernd, fiebersenkend und entzündungshemmend) der schwachen Analgetika ein und beschreibt, wie diese zustande kommen. Wie alle Wirkstoffe haben auch die schwachen Analgetika Nebenwirkungen, die sich entweder aus dem Wirkungsmechanismus oder der Struktur ableiten lassen. Hans-Dieter und Bernd diskutieren auch diese und zeigen dabei, wie Wissenschaftler:Innen daraufhin die Strukturen verändert und weiter entwickelt haben.

Abschließend kündigt Bernd noch drei Termine an: Die Wirkstofftage 2023 in Braunschweig, das GanzOhr 2023 in Berlin und die Lange Nacht der Wissenschaften ebenfalls in Berlin.

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Prof. Dr. Dr. Hans-Dieter Höltje
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