Polyelectrolyte nanocapsules as modern drug delivery system for lipophilic drug candidates

Abstract

Durch Hochdruckhomogenisation und komplexe Koazervation wurden auf Basis von Nanoemulsionen zwölf ölhaltige Nanokapselsysteme, deren feste Kapselwand aus je drei Schichten biokompatibler Polyelektrolyte besteht, für intravenöse oder orale Applikation entwickelt. Die physiko-chemische Charakterisierung mittels Photonenkorrelationsspektroskopie, Laserbeugung, Elektronenmikroskopie, Feldflussfraktionierung und Zetapotential ergab, dass für vier Proben bei homogener, nanoskaliger Größe eine gute Dispersionsstabilität und ein hoher Ölgehalt erzielt wurden. Am Beispiel einer der vier Proben wurde die Kapselwand von drei auf fünf Schichten erweitert und somit verfestigt, wie Rasterkraftmikroskopie und Ultraschallmessungen bestätigten. Elektronenspinresonanzspektroskopie sowie Ultrafiltrationsuntersuchungen belegten, dass die Polyelektrolytnanokapseln unabhängig von der Anzahl der Wandschichten eine schnell freisetzende Arzneiform darstellen. Schließlich konnte durch in vivo Experimente an Mäusen gezeigt werden, dass sie nach oraler Gabe eine systemische Aufnahme verkapselter Wirkstoffe ermöglichen.

Based on high-pressure homogenisation and complex coacervation, twelve oil-loaded nanocapsule systems for intravenous or peroral administration were developed by conversion of nanoemulsions into nanocapsules, possessing a three-layered solid capsule shell of biocompatible polyelectrolytes. They were physico-chemically characterised using photon correlation spectroscopy, laser diffraction, electron microscopy, field flow fractionation, and zeta potential. Four samples were successful in terms of homogeneous, nanoscaled size, good dispersion stability, and high oil content. With one successful example, shell solidification could be enhanced by increasing the number of shell layers from three to five which was proven by atomic force microscopy and ultrasonic resonator technology. Independent of the layer numbers, polyelectrolyte nanocapsules displayed a fast-releasing dosage form, as electron paramagnetic resonance spectroscopy and ultrafiltration showed. Finally, in vivo investigations of the physiological fate in mice reflected their potential to allow for systemical uptake of encapsulated drugs after peroral application.