Pre‐clinical in vivo studies of parenteral drug delivery systems using non‐invasive multispectral fluorescence imaging - [kumulative Dissertation]

Abstract

Ziel der Promotionsarbeit war es potentielle Anwendungsgebiete der multispektralen Fluoreszenzbildgebung bei der Charakterisierung parenteraler Arzneistoffträgersysteme zu untersuchen. Hierfür wurden drei parenterale Arzneistoffträgersysteme (a) wasserlösliche Polymerkonjugate, (b) Nanopartikel und (c) sich in situ bildende Implantate ausgewählt, die auf drei verschiedenen Applikationsweisen injiziert wurden (a) intraperitoneal (i.p.), (b) intravenös (i.v.) und (c) subkutan (s.c.). Es ist bekannt, dass das in vivo Verhalten aller drei Systeme sehr komplex ist und damit nur schwer in in vitro Experimenten erforscht werden kann. Des Weiteren wurde das in den in vivo Studien erlangte Wissen genutzt, um andere Arzneistoffträgersysteme zu charakterisieren. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Arbeit erlangten Ergebnisse zeigen die Vielzahl möglicher Anwendungsgebiete für die Fluoreszenzbildgebung speziell im Rahmen präklinischer in vivo Studien. Die Erkenntnisse unterstreichen, dass die Fluoreszenzbildgebung sehr gut für die Charakterisierung und Analyse verschiedener in vivo, ex vivo und in vitro Systeme im Bereich der pharmazeutischen Technologie herangezogen werden kann. Die Fluoreszenzbildgebung, bietet im Besonderen für die Verwendung an Kleintieren im Rahmen präklinischer Untersuchungen hervorragende Möglichkeiten Arzneistoffträgersysteme in vivo untersuchen und Prozesse in vivo visualisieren zu können. Im Rahmen dieser Studien aufgezeigte Messmethoden können die Grundlage sein für die Charakterisierung anderer parenteraler Arzneiträgersysteme. Damit kann die vorliegende Arbeit schließlich dazu beitragen in vivo Prozesse in Zukunft besser untersuchen und damit auch besser verstehen zu können.

The objective of this thesis was to identify the application scope of the fluorescence imaging technique in parenteral drug delivery research. The results of the current work should aid to improve the understanding of pre-clinical studies. The studies performed, were mainly focused on three different parenteral drug delivery systems (a) water soluble polymer conjugates, (b) nanocarriers and (c) in situ forming implants. These were applied via three different administration routes (a) intraperitoneal (i.p.), (b) intravenously (i.v.), and (c) subcutaneously (s.c.). In addition, information gained from performed pre-clinical in vivo studies was also used to characterize other, alternative drug delivery systems. The results of this research work demonstrated the potential applications of the pre-clinical in vivo fluorescence imaging method in the pharmaceutical technology research field. It has been shown that this technique is suitable as comprehensive imaging platform for the characterization and analysis of in vivo, ex vivo and also in vitro research targets. Applied to small animals in vivo, this technique has proved to be a superior method for the monitoring and visualization of drug delivery systems. Based on the results gained in this research it has been possible to conclude that the new presented multispectral fluorescence imaging approaches can serve as the basis for the characterization of other parenteral drug delivery systems. Therefore this work contributes the better understanding of the in vivo biodistribution processes in the future.