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73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurochirurgie (DGNC)
Joint Meeting mit der Griechischen Gesellschaft für Neurochirurgie

Deutsche Gesellschaft für Neurochirurgie (DGNC) e. V.

29.05. - 01.06.2022, Köln

Nanoparticles (NP) as transport systems for the treatment of traumatic brain injury – analysis of the temporal uptake in organs and overcoming the blood-brain barrier of four differently functionalised poly-L-lactide- and poly-perfluorodecyl acrylate–NPs in the rat

Nanopartikel (NP) als Transportsysteme zur Therapie des Schädel-Hirn-Traumas: Analyse der zeitlichen Aufnahme in Organe und Überwindung der Blut-Hirn-Schranke von vier unterschiedlich funktionalisierten Poly-L-lactid- und Poly-perfluordecylacrylat-NPs in der Ratte

Meeting Abstract

  • Patrick Bechinger - Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Neurochirurgische Pathophysiologie, Mainz, Deutschland
  • presenting/speaker Lucas Serrano Sponton - Sana Klinikum Offenbach, Klinik für Neurochirurgie, Offenbach am Main, Deutschland; Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Neurochirurgische Pathophysiologie, Mainz, Deutschland
  • Daniela Eldahaby - Universita degli Studi di Milano, Milano, Italien
  • Daniel Jussen - Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Neurochirurgische Pathophysiologie, Mainz, Deutschland; Universitätsklinikum Frankfurt, Klinik für Neurochirurgie, Frankfurt a. M., Deutschland
  • Harald Krenzlin - Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Neurochirurgische Pathophysiologie, Mainz, Deutschland; Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Neurochirurgische Klinik und Poliklinik, Mainz, Deutschland
  • Verena Grützner - Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Neurochirurgische Pathophysiologie, Mainz, Deutschland
  • Nicole Riede - Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Neurochirurgische Pathophysiologie, Mainz, Deutschland
  • Anna Musyanovich - Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Neurochirurgische Pathophysiologie, Mainz, Deutschland
  • Malte Ottenhausen - Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Neurochirurgische Klinik und Poliklinik, Mainz, Deutschland
  • Florian Ringel - Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Neurochirurgische Klinik und Poliklinik, Mainz, Deutschland
  • Beat Alessandri - Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Neurochirurgische Pathophysiologie, Mainz, Deutschland; Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Neurochirurgische Klinik und Poliklinik, Mainz, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Neurochirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurochirurgie (DGNC), Joint Meeting mit der Griechischen Gesellschaft für Neurochirurgie. Köln, 29.05.-01.06.2022. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2022. DocP195

doi: 10.3205/22dgnc509, urn:nbn:de:0183-22dgnc5098

Veröffentlicht: 25. Mai 2022

© 2022 Bechinger et al.
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Gliederung

Text

Objective: A growing interest exists in using polymeric nanoparticles (NPs) especially functionalized with surface-active substances as carriers across the blood-brain barrier (BBB) for potentially effective drugs in traumatic brain injury (TBI). However, a matter requiring further research remains the organ distribution of intravenous administrated biodegradable and non-biodegradable NPs coated with different surfactants. Furthermore, how much of the administrated dose reaches the brain parenchyma in areas with intact and opened BBB after trauma, as well as whether they elicit an inflammatory response is still to be clarified.

Methods: The organ distribution, brain penetration, and eventual inflammatory activation of polysorbate-80 (Tw80) and sodium-lauryl-sulfate (SDS) coated poly l-lactide (PLLA), and perfluorodecyl acrylate (PFDL) nanoparticles were evaluated after intravenous administration in rats prior to and after undergoing controlled cortical impact (CCI).

Results: A significant NP uptake at 4and 24 hs was observed in the liver and spleen, followed by the brain and kidney, with minimal concentrations in the lungs and heart for all NPs. After CCI, a significant increase of NP uptake at 4hs and 24 hs was observed within the traumatized hemisphere, especially in the perilesional area. However, NPs were still found in areas away from CCI and the contralateral hemisphere in similar concentrations as in a non-CCI subject. NPs were localized in neurons, glial and endovascular cells. Immunohistochemical staining against GFAP, Iba1, TNFα, and IL1β demonstrated no glial activation or neuroinflammatory changes.

Conclusion: Tw80 and SDS coated biodegradable (PLLA), and non-biodegadrable (PFDL) NPs reach the brain parenchyma in both areas of the traumatized and undamaged brain with intact BBB, even though a high amount of them is retained in the liver and the spleen. No inflammatory reaction is elicited by these NPs within 24 hs after application.