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Fragestellung: Hydrogele werden für die verzögerte Freisetzung von Wirkstoffen schon eine lange Zeit eingesetzt. Alginat hat sich als geeignetes Trägermaterial für längerfristige Freisetzung von Antibiotika erwiesen. Es ist ein günstiges Hydrogel und besitzt zudem die Zulassung der FDA für die Anwendung am Menschen.

Ziel dieser Studie war es eine duale Freisetzung von Wachstumsfaktoren, bzw. einer Modellsubstanz (FITC gelabeltes Protein A) und Antibiotika über einen längeren Zeitraum von mindestens 4 Wochen zu realisieren.

Methodik: Es wurden Alginatbeads (Durchmesser ca. 1-2 mm) mit 50 mg/ml Antibiotika sowie 50 µg/ml BMP-2 bzw. FITC gelabeltem Protein-A als Modellsubstanz durch Eintropfen der des Wirkstoffhaltigen Alginatsols ins 30 mM CaCl2 Lösung erzeugt. Die Vernetzungsdauer in der CaCl2 Lösung betrug 1h. Anschließend wurden die Beads aus der Lösung entnommen, abgetrocknet und 10 Proben zu jeweils 1g eingewogen. Danach erfolgte die Inkubation in 10 ml bidest Wasser über 4 Wochen bei 37°C. Zu definierten Zeiten (1, 2, 3, 6, 9, 14, 20 und 28 Tagen) wurde die Flüssigkeit vollständig ausgetauscht und mittels CZE und Fluoreszenzmessung am Tecan Reader analysiert. Die Daten wurden als Mittelwert und Standardabweichung ausgedrückt und mittels ANOVA analysiert (p=0,05).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Über den gesamten Zeitraum von 28 Tagen konnte eine Freisetzung der Modellsubstanz FITC-gelabeltes Protein A ermittelt werden. Die Konzentrationen lagen 820,6 ± 156,9 ng/ml nach 24h und erreichten am Ende des Untersuchungszeitraums immerhin noch 401,3 ± 34,6 ng/ml. Betrachtet man die kumulative Freisetzung so zeigt sich eine diffusionsbasierte Freisetzung aus den Alginatbeads (d=1-2 mm) mit Diffusionsexponenten, nach dem semi-empirischen Modell nach Ritger/Peppas, von n=0,42 (Fick'sche Diffusion).

Mit Hilfe des Alginats konnte eine längerfristige Freisetzung über 4 Wochen erreicht werden. Es konnte sogar eine relative konstante Freisetzung über den Untersuchungszeitraum beobachtet werden, dem eine Fick'sche Diffision zugrunde lag.