Synthese von immunologischen Tarnkappen mittels Einkapselung von Enzymen unter Erhalt ihrer enzymatischen Aktivität

Gegenstand aktueller Forschungen ist die Herstellung eines Blutersatzstoffes, um Hypoxie schnell behandeln zu können. Der Fokus dieser Stoffe liegt dabei auf dem Transport von Sauerstoff zu dem hypoxischen Gewebe. Bei einer Wiederherstellung der Perfusion mit künstlichen Sauerstoffträgern werden jedoch nicht alle vaskulären Regulationsprozesse vollständig wiederhergestellt. Vor allem hämoglobinbasierte Sauerstoffträger sind in der Lage Stickstoffmonoxid auszunehmen und so eine Vasokonstriktion auszulösen. Außerdem wird in vielen Fällen die endotheliale Stickstoffmonoxidsynthase entkoppelt, welche dann Superoxid anstelle von Stickstoffmonoxid produziert. Die Folge ist eine noch stärkere Entkopplung und oxidativer Stress. Ziel dieser Arbeit war die Synthese und funktionelle Modifikation von Albumin-Enzym-Kapseln (AEC), insbesondere durch Veränderung der Kapselhülle sowie den Einsatz unterschiedlicher Enzyme zur Erweiterung potenzieller Anwendungen. Die Albuminhülle wurde gezielt funktionalisiert, um entweder Stickstoffmonoxid (NO) freizusetzen (über die Einführung von Nitrosogruppen) oder die antioxidative Kapazität durch Beladung mit trans-Resveratrol zu steigern. Zudem wurde die Wirkung verschiedener Vernetzungsreagenzien (Genipin und DMTMM) untersucht. Als Enzyme kamen Katalase und Superoxiddismutase (SOD) zum Einsatz. Es konnten erfolgreich AEC mit Katalase sowie Superoxiddismutase unter Verwendung von Genipin als auch DMTMM als Vernetzungsreagenz synthetisiert werden. Die Durchmesser der Partikel lagen zwischen 1 μm und 2 μm. Mit SOD synthetisierte AEC zeigten keine katalytische Aktivität, erst nach dem Lyophilisieren der Partikel war diese messbar. Die Lyophilisierung führte jedoch zu einer Ruptur der Kapseln. Wurde Katalase als Enzym verwendet, konnte eine Katalytische Aktivität gemessen werden, welche bei Verwendung von DMTMM ca. dreimal höher war als bei Genipin. Die Funktionaliserung des Albumins über eine Transnitrosierung mit Nitrosoglutathion zu S-Nitrosoalbumin ermöglichte eine gezielte Abspaltung von Stickstoffmonoxid durch Cysteamin. Mit Genipin vernetzte Kapseln setzten initial eine große Menge NO frei während bei DMTMM Vernetzung die freigesetzte Menge an NO linear von der eingesetzten Menge Cysteamin abhing. Die Funktionalisierung des BSA hatte außerdem eine Steigerung der enzymatischen Aktivität bei Genipin vernetzten Kapseln (um das Zehnfache) zur Folge, während bei DMTMM vernetzten Kapseln ein Aktivitätsrückgang beobachtet wurden. Es konnte durch verschiedene Assays (TBA-Assay, ABTS-Assay, SIN-1-Assay und Luciferase-Assay) gezeigt werden, dass die Kapseln in der Lage sind verschiedene reaktive Sauerstoffspezies und Radikale abzubauen, sowie Zellen vor deren Einfluss zu schützen.