Breaking the Biofilm Barrier
The Role of Stabilizers in Biofilm Penetration and Pulmonary Antibiotic Delivery by Polymer Nanoparticles
Originale
Key Wordsnanoparticle | stabilizer | biofilm | Staphylococcus aureus | Burkholderia cepacia | tobramycin
Zusammenfassung
Überwinden der Biofilmbarriere: Die Rolle von Stabilisatoren bei der Biofilmpenetration und dem pulmonalen Antibiotikatransport mittels Polymernanopartikeln
Poly(lactid-co-glycolid)(PLGA)-Nanopartikel sind aufgrund ihrer Fähigkeit, biologische Barrieren wie bakterielle Biofilme oder humanen Mukus zu überwinden, interessante Arzneistoffträgersysteme für infektiöse Lungenerkrankungen. Da die Auswahl des Stabilisators bei der Formulierung solcher Nanopartikel deren Oberflächeneigenschaften beeinflusst, wurden in der vorliegenden Studie verschiedene Polymere, die PLGA-Partikel stabilisieren können, bezüglich ihres Einflusses auf die Biofilm- und Mukus-Penetration untersucht. Polyvinylalkohol (PVA), Chitosan (Cs), Poloxamer 188 (P188) und Polyethylenglykol (PEG) wurden ausgewählt, um fluoreszenzmarkierte Partikel von 550–800 nm mittels der Emulsions-Diffusions-Evaporations-Methode herzustellen. In einem artifiziellen Mukus-Modell wurde die Abhängigkeit der Partikelpermeation von Partikelgröße und Art des Stabilisators mit P188 < PVA < PEG < Cs gezeigt. Vergleichbare Ergebnisse wurden in in-vitro-Biofilmpenetrationsversuchen an Burkholderia cepacia und Staphylococcus aureus ermittelt. Die kovalente Bindung von PEG an PLGA verbesserte die Penetration in allen Experimenten und zeigte eine hocheffiziente antibiotische Wirksamkeit gegenüber biofilmbildenden B. cepacia im Vergleich zum freien Wirkstoff nach Verkapselung von Tobramycin.
Correspondence:
Prof. Dr. Dagmar Fischer, Pharmaceutical Technology and Biopharmacy, Institute for Pharmacy, Friedrich Schiller University Jena, Lessingstraße 8, 07743 Jena (Germany); e-mail: Dagmar.Fischer@uni-jena.de
Abstract
In infectious lung diseases, poly(lactide-co-glycolide)
