AG BPT - F & E

Die AG BPT stellt sich vor

Die AG verfügt über große Kompetenz bei der Entwicklung von Prozessen und Herstellungsmethoden für die Bio- und Pharmatechnik, es erfolgt die technische Entwicklung und Optimierung der Herstellung von Formulierungen, z.B. von Nano- und Mikroemulsionen mittels unterschiedlicher Herstellungstechnologien, wie etwa Hochdruckhomogenisator und Membranemulgierung (Bereitstellung durch AG BVT). Die AG verfügt über die notwendige messtechnische Ausstattung zur Bewertung der Qualität von nanopartikulären Trägersystemen, z.B. Messung der Tröpfchen- bzw. Partikelgröße und Tröpfchengrößenverteilung über einem weiten Bereich.

Die entwickelten Galeniken können umfangreichen Permeations- und Penetrationsversuchen an Schweinehaut- und Nagelmodellen mit im Hause etablierten Methoden unterzogen werden.

Im Bereich der Entwicklung und Optimierung von Arzneisäften (Hustensäfte), hat sich die AG BPT auf die Verkapselung von Bitterextrakten durch Cylodextrine und künstliche Süßstoffe spezialisiert.

Aktuelle Förderprojekte der AG BPT (Stand 2021)

High-Throughput Screening 3D-Nageläquivalent zur präklinischen Forschung und Rezepturentwicklung zur Anwendung bei Nagelmykosen. 2020-2022. ZIM, BMWi. Dermatest GmbH

Wissens- und Technologietransfer im Bereich der innovativen 3D-Fertigungstechnologien für individualisierte Medizin. 2018-2020. IWB-EFRE-Programm Hessen

Entwicklung eines neuartigen Geräteprototyps zur Behandlung von Hauterkrankungen durch UV-Bestrahlung (Akronym: GeBeHa) - 2017-2019 ZIM, BMWi  mit Gesellschaft für Medizintechnik (GfM) mbH, Groß-Gerau und Universitätsklinikum der Philipps-Universität Marburg (UMr), Marburg

Entwicklung eines Screeningverfahrens zur Identifizierung von für die Hautmikroflora problematischen Hilfsstoffen in Kosmetika (SIK) - 2017-2018 (HMWK, LOEWE III) mit Biodermic GmbH

Entwicklung (Proof of Principle) eines neuen Arzneimittels bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen, Projekt THM: Arzneiformentwicklung für das DNAzym gegen Tbet bei Ileitis (IBD) - 2016-2018 HMWK, LOEWE III mit sterna biologicals GmbH & Co. KG und Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg

Dermale Immuntherapie mit Arthropodenallergenen (DItA)  - 2015-2018 HMWK, LOEWE III mit Engelhard Arzneimittel GmbH & Co. KG und Philipps-Universität Marburg

Entwicklung eines Urinteststreifen-Prototyps zum Nachweis von Mikroalbumin und Creatinin“
(Akronym: Uri Pro MaC) - 2015-2016 HMWK LOEWE III mit Analyticon GmbH

Neuartige Entwicklung von Urintestfeldern für Mikroalbumin und Creatinin (NEU MaC) - 2014-2016 HMWK, LOEWE III mit Analyticon GmbH

DNAzyme für die Dermatotherapie - Entwicklung eines Wirkstofftransportkonzepts für die dermale Anwendung von DNAzymen zur Therapie Aktinischer Keratosen, 2013-2016, BMBF Forschung an Fachhochschulen – Förderlinie Ingenieurnachwuchs, 432.000€ mit Philipps-Universität Marburg und sterna biologicals GmbH & Co KG

Anwendbarkeit von ionischen Liquiden als innovative kosmetische Aktivstoffe (iLkA), 2013-2014, HMWK, LOEWE III, 321.100€ mit Biodermic GmbH

Entwicklung einer mobilen Diagnoseeinheit für den Nachweis von Pilzinfektionen (MoNaPi), 2011-2013, HMWK, LOEWE III, 451.500€ mit Justus-Liebig-Universität Gießen, Hund GmbH

LOEWE Schwerpunkt Insektenbiotechnologie – Teilprojekt: dermale und systemische Arzneistoffformulierungen für Insektenenzyme. 2011-2013. LOEWE II

Entwicklung eines neuen innovativen Medikaments zur Behandlung Th1-vermittelter chronisch entzündlicher Hauterkrankungen auf der Basis eines Tbet spezifischen DNAzyms 2010-2012 170.000,- € BMWi (ZIM). Nr. KF2268904FR0

"Nanodispergierung von schwerlöslichen hochaktiven pharmazeutischen Wirkstoffen in innovativen Hilfsstoffmatrices zur Verbesserung der Bioverfügbarkeit und Patientencomplience" (Ref.Nr. 09/07.15), Laufzeit: 01.07.2009-31.12.2011, Gesamtfördersumme: 403.000€

"Entwicklung eines prototypischen klinischen Prüfmusters für die dermale Applikation eines DNAzym-basierten Arzneimittels als Basis für toxikologische und klinische Studien" (HA-Nr. 67/09), Laufzeit: 01.10.2009-31.12.2010, Fördersumme: 175.000€ (Förderanteil FH: 75.000€)

LOEWE Schwerpunkt "Biomedizintechnik - Bioengineering & Imaging" 2008-2011 4,25 Mio € HMWK-LOEWE , AG - BVT , AG - BPT , IMPS

Nanoderm - Nanopartikuläre Targeting-Systeme für die Dermatotherapie – S1 P loaded lipid nanoparticles for improved topical application of drugs and skin diseases 2007-2010 250.000,- € BMBF AG - BPT AG - BVT (Förderkennzeichen: 13N9060)

Antisense Oligonukleotide DNAzym zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen 2007-2009 100.000,- €
HMWVL AG – BPT AG - BVT (HA Projektnummer 137/07-1)

Entwicklung innovativer Formulierungen mit dem Antimykotikum Abafungin zur topischen Behandlung von Kopfhautmykosen und Nagelmykosen 2007-2009 70.000,- € AIF/BMWi AG - BPT AG - BVT (Förderkennzeichen: KP 04 88 302 BN 7A)

Entwicklung geeigneter galenischen Formen als Wirkstoffträger für Kompatible Solute zur Anwendung auf der entzündlichen Haut 2005-2007 125.000,- €
AIF/BMWi AG - BVT AG - BPT

Beispielhafte Projekte

LOEWE Schwerpunkt Insektenbiotechnologie – Teilprojekt: dermale und systemische Arzneistoffformulierungen für Insektenenzyme.
Bei dem in der Larve der Großen Wachsmotte, Galleria mellonella, entdeckten Insekten-Enzym IMPI (induzierbarer Metalloproteaseinhibitor), konnten antimikrobielle und wundheilfördernde Eigenschaften nachgewiesen werden. Aufgrund dieser Attribute soll IMPI als neuer Wirkstoff zur Therapie bei offenen Verletzungen und Implantat-assoziierten Knochen- und Wundinfektionen sowie bei postoperativen Wundheilstörungen und bakterieller Besiedlung des betroffenen Gewebes oder Implantates eingesetzt werden. Das Protein hat aufgrund seiner großen Anzahl an Disulfidbrücken eine hohe chemische und thermische Stabilität. Dadurch stellt es sich als geeignetes Wirkstoffmolekül für dermale und systemische Arzneistoffformulierungen dar. Aufbauend auf den Erkenntnissen aus der Insektenbiotechnologie soll eine geeignete Formulierung für das Wirkstoffprotein IMPI entwickelt werden. Dieser Wirkstoff stellt besondere Ansprüche an das Trägersystem. Ziel sollte dabei sein, das Protein vor den Proteasen der Haut, des umgegebenen Gewebes sowie von Mikroorganismen zu schützen.

Entwicklung geeigneter galenischen Formen als Wirkstoffträger für Kompatible Solute zur Anwendung auf der entzündlichen Haut
Ziel dieses Projektes ist es galenische Formen mit Kompatiblen Soluten z.B. Ectoin, Hydroxyectoin und Feroin herzustellen und diese anhand von geeigneten Modellen, vorklinischen Untersuchungen und ersten klinischen Erhebungen (Phase 1) auf ihre Eignung zur Behandlung der durch atopische Dermatitis geschädigten Haut zu beurteilen. Parallel dazu sollen die vielversprechenden galenischen Entwicklungen in den Herstellungsprozess überführt werden. Einen erfolgversprechenden Ansatz stellen kompatible Solute dar. Erste in-vitro Experimente mit Ectoin und Hydroxyectoin an Keratinozyten zeigen, dass die durch Hautstress induzierte ICAM-1 Expression (ICAM-1 ist am Entzündungsprozess beteiligt) durch die beiden kompatiblen Solute stark reduziert ist. Um die vermuteten protektiven Eigenschaften der Kompatiblen Solute in vorklinischen und klinischen Studien zu überprüfen, müssen die Osmolyte in die Epidermis der Haut eingebracht werden. Dies ist jedoch nur möglich, wenn eine geeignete galenische Formulierung für den Transport der Wirkstoffe in die Haut sorgt und so eine Arzneiform für die Anwendung am Patienten zur Verfügung steht, unter Berücksichtigung der verschiedenen Hauttypen.Ziel dieses Projektes ist es, galenische Formulierungen auf der Basis von Nano- und Mikroemulsionen zu entwickeln, die obige Anforderungen erfüllen und die in der Lage sind, Kompatible Solute wie z.B. Ectoin Hydroxyectoin und Firoin und andere kompatible Solute an den Wirkort zu transportieren.

Nanoderm - Nanopartikuläre Targeting-Systeme für die Dermatotherapie – S1 P loaded lipid nanoparticles for improved topical application of drugs and skin diseases
Entwicklung einer geeigneten Galenik und Formulierung zur Behandlung der Acne Vulgaris für mit S1P beladene SLN Sold Lipid Nano-Partikel mittels Hochdruckhomogenisator, Rotor-Stator-Prinzip und Membranemulgierung auf Basis eines Gels, einer Macro- oder Nanoemulsion. Entwicklung eines alternativen flüssigen nanopartikulären Trägersystems (Nanoemulsion) mittels genannter Herstellungsmethoden. Permeationsversuche mit Schweineohrenhaut und Kuheuter / Hautmodellen zur Bestimmung der subkutanen (Anreicherung in der Haut) und transdermalen (Anreicherung im Blut) Transporteigenschaften des S1P aus nanopartikulären Systemen und Vergleichssystemen. Zum Wirkstoff: Sphingolipid Sphingosin-1-phosphat hemmt die Proliferation epidermaler Zellen und besitzt eine antiinflammatorische Wirkung, ideale Voraussetzungen für den Einsatz bei entzündlichen Hauterkrankungen. Der Mediator vermittelt seine Wirkung über spezifische, sogenannte S1P-Rezeptoren, von denen 5 Subtypen existieren. Untersuchungen belegen, dass die antiinflammatorischen Wirkungen über den S1P1- und die antiproliferativen Wirkungen über den S1P2-Rezeptor-Subtyp erfolgen. Damit ist S1P dem neuen Immunmodulator und S1P-Analogon FTY720 überlegen, der nicht an dem S1P2-Rezeptor-Subtyp anzugreifen vermag.

Antisense Oligonukleotide DNAzym zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen
Atopische Dermatitis (AD) ist eine chronisch entzündliche Hautstörung mit einer weltweiten Häufigkeit von 10-10% im Kindesalter und 1-3% im Erwachsenenalter.
Bislang gibt es keine kausalen Therapieansätze. Die derzeit zur Verfügung stehenden Behandlungsmethoden greifen lediglich an selektiven Mechanismen der Pathogenese und damit einzelnen Symptomen der Erkrankung ein.
Neue Erkenntnisse zur Pathogene allergischer Erkrankungen insbesondere der AD haben gezeigt, dass der Transkriptionsfaktor GATA-3 verstärkt expremiert wird und zur Aktivierung immunmodulierender Zellen wesentlich beiträgt. Er stellt den „Master-Transkriptionsfaktor“ für derartige Erkrankungen dar und ist somit ein viel versprechendes therapeutisches Target, dessen Ausschaltung zu einer hochspezifischen und kausalen Therapie der AD führen kann.
Aufbauend auf den Erfahrungen in diesem Gebiet soll nunmehr die therapeutische Wirksamkeit des GATA-3-spezifischen DNAzyms (Oligonukleotid) in diesem neuen Indikationsgebiet im Sinne eines präklinischen Proof-of-Concept evaluiert werden.
Es gilt eine galenische Formulierung zu entwickeln, die eine optimale Resorption des Wirkstoffs GATA-3-DNAzym in der Haut bei Erhaltung seiner Wirksamkeit und Stabilität garantiert. Dazu sollen verschiedene Formulierungen entwickelt werden, die zunächst in einem akuten Entzündungsmodell hinsichtlich Ihrer Eignung analysiert werden. Es gilt, die Limitationsbarriere der Haut, das Stratum Corneum, mit Hilfe eines innovativen, nanopartikulären Trägersystems zu überwinden. Hierbei ist zu beachten, dass die natürliche Hautbarriere bei einer akuten / chronischen AD zwar geschwächt ist, die Therapie allerdings auch nach Abklingen der Symptome und Regeneration der oberen Hautschichten ein erneutes Auftreten der Krankheit unterbinden soll, daher muss auch bei intakter Hautbarriere die Wirkstoffpenetration für einen präventiven Effekt ausreichend hoch sein.Der Stabilität des GATA-3 spezifischen Wirkstoffes (ss-DNS Molekül) muss im besonderen Beachtung geschenkt werden. Dabei muss die chemische und physikalische Stabilität des Moleküls sichergestellt und der Wirkstoff vor enzymatischem Verdau geschützt werden.
Folgende Trägersysteme werden auf ihre Fähigkeit hin untersucht, GATA-3-DNAzyme in die Haut zu transportieren: Mikro- und Nanoemulsionen, Solid Lipid Nanoparticles (SLN), sowie W/O/W – Emulsionen.

Entwicklung innovativer Formulierungen mit dem Antimykotikum Abafungin zur topischen Behandlung von Kopfhautmykosen und Nagelmykosen
Ziel ist es während der Projektlaufzeit im ersten Jahr für den sehr schwer löslichen Wirkstoff Abafungin eine geeignete Formulierung zur Behandlung der Nagelmykose zu entwickeln. Sämtliche topischen Arzneiformen zeichnen sich durch unzureichendes Penetrationsvermögen aus verbunden mit einer sehr geringen klinischen Wirksamkeit. Topische Arzneimittel sind daher nur indiziert, wenn die Nagelmatrix vom Pilzbefall nicht betroffen ist. Ziel ist es daher erstmals ein Gel zu entwickeln das in ausreichender Menge durch den Nagel penetriert und die Nagelmatrix erreicht um den Einsatz der nebenwirkungsbehafteteten systemischen Antimykotika, die bei Matrixbefall indiziert sind, zu reduzieren.
Im zweiten Jahr soll ein geeignetes Spray mit dem Wirkstoff Abafungin entwickelt werden. Ziel der Sprayformulierung ist es ebenfalls die mit Topika schwer zu therapierenden Kopfhautmykosen (Tinea Capitis) sowie tiefsitzenden Hautmykosen erstmals erfolgreich und ausreichend zu behandeln und den Einsatz der systemischen Antimykotika zu minimieren.