@phdthesis{Hartmann2007,
  author    = {Hartmann, Laura},
  title     = {Synthese monodisperser, multifunktionaler Poly(amidoamine) und ihre Anwendung als nicht-virale Vektoren f{\"u}r die Gentherapie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-13129},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Synthese monodisperser, multifunktionaler Poly(amidoamine) (PAAs). Die Klasse der PAAs ist besonders interessant f{\"u}r eine Anwendung im Bereich der Biomedizin, da sie meist nicht toxisch ist, eine sehr geringe Immunogenizit{\"a}t zeigt und eine erh{\"o}hte Zellmembranpermeabilit{\"a}t besitzt. Allerdings ist der Einsatz linearer PAAs bisher limitiert, da ihre Synthese nur den Zugang von hoch-polydispersen Systemen mit einer streng alternierenden oder statistischen Verteilung von Funktionalit{\"a}ten erlaubt. Es ist daher von großem Interesse diese Polymerklasse durch die M{\"o}glichkeit eines sequenzdefinierten Aufbaus und der Integration von neuen Funktionalit{\"a}ten zu verbessern. Um dies zu erm{\"o}glichen, wurden, vergleichbar mit der etablierten Festphasensynthese von Peptiden, schrittweise funktionale Dis{\"a}ure- und Diamin-Bausteine an ein polymeres Tr{\"a}ger-Harz addiert. Der sequenzielle Aufbau erm{\"o}glicht die Synthese monodisperser PAAs und die Kontrolle {\"u}ber die Monomersequenz. Die Wahl der Monomer-Bausteine und ihrer Funktionalit{\"a}ten kann dabei f{\"u}r jede Addition neu getroffen werden und entscheidet so {\"u}ber die Sequenz der Funktionalit{\"a}ten im Polymerr{\"u}ckgrat. Die verwendete Chemie entspricht dabei der Standardpeptidchemie, so dass mit Hilfe eines Peptidsynthese-Automaten die Synthese vollst{\"a}ndig automatisiert werden konnte. Die Verwendung spezieller Tr{\"a}gerharze, die bereits mit einem synthetischen Polymerblock wie PEO oder auch mit einem Peptid vorbeladen waren, erlaubt die direkte Synthese von PEO- und Peptid-PAA Blockcopolymeren. Da die hier dargestellten PAAs sp{\"a}ter auf ihre Eignung als multivalente Polykationen in der Gentherapie getestet werden sollten, wurden zun{\"a}chst Bausteine gew{\"a}hlt, die den Einbau verschiedener Aminfunktionalit{\"a}ten erm{\"o}glichen. Die Bausteine m{\"u}ssen dabei so gew{\"a}hlt sein, dass sie kompatibel sind mit der Chemie des Peptidsynthesizers und eine quantitative Addition ohne Neben- oder Abbruchreaktionen garantieren. Dar{\"u}ber hinaus ist der Einbau von Peptidsequenzen und Disulfid-Einheiten in die PAA-Kette m{\"o}glich, die z. B. f{\"u}r einen selektiven Abbau des Polymers im Organismus genutzt werden k{\"o}nnen. Zusammenfassend l{\"a}sst sich feststellen, dass die in dieser Arbeit vorgestellten PAA-Systeme großes Potenzial als nicht-virale Vektoren f{\"u}r die Gentransfektion bieten. Sie sind nicht toxisch und zeigen Zellaufnahme-Effizienzen von bis zu 77\%. Die Gentransfereffizienz ist im Vergleich zu etablierten Polymer-Vektoren zwar noch sehr gering, aber die bisherigen Versuche zeigen bereits eine m{\"o}gliche Ursache, n{\"a}mlich die schlechte Freisetzung des Genmaterials innerhalb der Zelle. Eine L{\"o}sung dieses Problems bietet jedoch die weitere Modifizierung der PAA-Systeme durch den Einbau von Sollbruchstellen. Diese Sollbruchstellen erm{\"o}glichen einen programmierten Abbau des Polymers innerhalb der Zelle und damit sollte die Freisetzung des Genmaterials vom Tr{\"a}ger deutlich erleichtert werden. M{\"o}gliche Bruchstellen sind z. B. enzymatisch gezielt spaltbare Peptideinheiten oder Disulfid-Einheiten, wie sie bereits als Bausteine f{\"u}r die PAA-Synthese vorgestellt wurden (vergl. Kapitel 4.4). Da nur innerhalb der Zelle ein reduzierendes elektrochemisches Potential besteht, werden z. B. Disulfid-Einheiten auch nur dort gespalten und bieten außerhalb der Zelle ausreichende Stabilit{\"a}t zum Erhalt der Polyplexstruktur. Neben einer Anwendung in der Gentherapie bieten die hier vorgestellten PAA-Systeme den Vorteil einer systematischen Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen der Polyplexe. Es wurden verschiedene Zusammenh{\"a}nge zwischen der chemischen Struktur der PAA-Segmente und der Art und St{\"a}rke der DNS-Komprimierung aufgezeigt. Die Komprimierungsst{\"a}rke wiederum zeigte deutlichen Einfluss auf die Internalisierungsrate und damit auch Transfektionseffizienz. Dar{\"u}ber hinaus zeigte sich ein drastischer Einfluss des PEO-Blocks auf die Stabilisierung der Polyplexe sowie deren intrazellul{\"a}re Freisetzung bei Zusatz von Chloroquin. Dennoch bleiben aufgrund der Komplexit{\"a}t der Zusammenh{\"a}nge noch viele Mechanismen der Transfektion unverstanden, und es muss Aufgabe folgender Arbeiten sein, das Potential der hier eingef{\"u}hrten monodispersen PAA-Systeme weiter auszuloten. So w{\"a}re z. B. eine Korrelation der Kettenl{\"a}nge mit den Parametern der Polyplexbildung, der Zellaufnahme und Transfektionseffizienz von großem Interesse. Dar{\"u}ber hinaus bietet der Einbau von Sollbruchstellen wie kurzen Peptidsequenzen oder den hier bereits eingef{\"u}hrten Disulfid-Einheiten neue M{\"o}glichkeiten der gezielten Freisetzung und des programmierten Abbaus, die n{\"a}her untersucht werden m{\"u}ssen. Neben der Anwendung im Bereich der Gentransfektion sind außerdem andere Gebiete f{\"u}r den Einsatz von monodispersen multifunktionalen PAAs denkbar, da diese kontrollierbare und einstellbare Wechselwirkungen erm{\"o}glichen.},
  language  = {de}
}