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Title
Silicone thiomers- conquerers of innovative drug delivery systems / eingereicht von Alexandra Partenhauser
Additional Titles
Silikonthiomere- Eroberer innovativer Drug Delivery Systems
AuthorPartenhauser, Alexandra
Thesis advisorBernkop-Schnürch, Andreas
PublishedInnsbruck, Februar 2016
Description181 Blätter : Illustrationen
Institutional NoteUniversität Innsbruck, Dissertation, 2016
Date of SubmissionFebruary 2016
LanguageEnglish
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Thiomere / Mukoadhäsion / Rheologie / Silikonöle / Hautbarriere / Glaskörpersubstitution / Self-emulsifying Drug Delivery Systems (SEDDS)
Keywords (GND)Siliconöl / Polymere / Thiolgruppe / Therapeutisches System / Schleim
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Abstract (German)

Im Zuge dieser Arbeit wurden erstmals thiolisierte Silikonöle synthetisiert und im Hinblick auf (muko-) adhäsive Eigenschaften untersucht. Diese thiolisierten Silikone zeigen eine herausragende (Muko-) adhäsion und somit eine längere Verweildauer auf Schleimhäuten und auch der Haut im Vergleich zur nicht-thiolisierten Kontrolle, Dimethicon oder Simethicon. Die Ergebnisse zeigen ferner, dass die Thiolisierung von Silikonölen deren Verweildauer auf der Haut und die Barrierefunktion verbessern und sie zudem mit adjustierbarer Spreitbarkeit und verstärkter Okklusion versieht. Zudem stellt die Möglichkeit diese Eigenschaften an den verfolgten Zweck anzupassen eine starke Verbesserung im Vergleich zu gewöhnlich verwendeten Silikonölen wie Dimethicone dar. Bei keinem der Silikon Thiomere wurde ein toxischer Effekt festgestellt. Daher eröffnen sie Möglichkeiten für verbesserte pharmazeutische Formulierungen: Silikonölthiomere könnten im Vergleich zu gewöhnlich verwendeten Silikonölen wie Dimethicone Vorteile bringen. Dimethicon ist ein Antischaummittel mit mukoprotektiven Eigenschaften, welches bei verschiedensten Formen von Flatulenz sowie Sodbrennen eingesetzt wird. Angesichts der herausragenden Mukoadhäsion thiolisierter Silikonöle könnten demzufolge kommerziell erwerbliche Formulierungen durch eine längere Retentionszeit auf Schleimhäuten signifikant verbessert werden. Da diese Thiomere sehr lipophil sind, wurde auch eine selbst-emulgierende Formulierung mit hervorragender Antischaumwirkung entwickelt. Bezüglich neuer therapeutischer Ziele könnten thiolisierte Silikonöle in der Therapie geschädigter Schleimhautbarrieren wie z.B. bei entzündlichen Darmerkrankungen wie Colitis Ulzerosa oder Morbus Crohn eingesetzt werden. Daneben sind dermatologische Anwendungen bei hypertrophen Narben und Keloiden, Neurodermitis, Psoriasis oder verschiedenen Dermatiden möglich. Mit präaktivierten Silikonen konnte eine verringerte Autooxidation und Emulgierung erreicht werden. Diese sind somit geeignet für Injektionen mit schmalen Kanülen, sowohl vor als auch nach ihrer Gelierung mit folgender Wiederauflösung, verfügen also über Eigenschaften für eine längere Glaskörpersubstitution, die momentan verfügbaren Silikonölen fehlen. In diesem Kontext zeigen auch vollständig S-geschützte Silikonöle überlegene Mukusinteraktion im Vergleich zu nur thiolisierten Silikonölen. Diese Annahme wird gestützt durch deren schützende Abschirmung der Schleimhautoberfläche. Potentielle Anwendungsbereiche könnten zielgerichtete mukosale Arzneiformen sein oder die Behandlung von Scheimhautläsionen im Gastrointestinaltrakt.

Abstract (English)

Within this thesis, silicone oil thiomers were synthesized for the first time and evaluated as (muco-)adhesive polymers with versatile possibilities. For thiolated silicone oil, an advanced mucoadhesion and thus increased residence time on mucosal surfaces as well as on skin in comparison to non-thiolated control, dimethicone or simethicone was evident. The findings further point out that the thiolation of silicone oil provides new biomaterials with enhanced viscoelastic and cohesive features. In addition, thiolation of silicone oil enhances skin substantivity and barrier function with tunable spreadability and reinforced occlusivity. Furthermore, the possibility to adjust these features according to the intended purpose represents a major advantage in comparison to commonly used silicone oils, such as dimethicone. No toxic effect was determined for any of the silicone thiomers. It thus opens the door for improved pharmaceutical formulations: silicone oil thiomers might be advantageous in comparison to commonly used silicone oils, such as dimethicone. This agent is supposed to be an antifoaming and mucoprotective agent as it is indicated for several kinds of flatulence as well as heartburn. So, regarding the advanced mucoadhesiveness of thiolated silicone oils, commercially available formulations might be substantially improved due to a prolonged retention time on the mucosal surfaces. As these thiomers are very lipophilic substances, also a self-emulsifying drug delivery system was developed with outstanding antifoaming activity. Concerning novel therapeutic targets, it might be feasible to apply thiolated silicone oils in the therapy of damaged mucosal barriers, such inflammatory bowel diseases like colitis ulcerosa or Crohns disease. Apart from that, dermatological targets might be hypertrophic scars and keloids, neurodermatitis, psoriasis as well as atopic, allergic or irritant contact dermatitis. As far as preactivated silicones are concerned, they were less assailable by oxidation and showed a lower tendency to emulsify. They are suitable for small needle injections both before and after gelation with subsequent reliquefaction thus fulfilling the lacking requirements of commonly used silicone oils for potential long-term vitreous replacements. In connection to that, entirely S-protected silicone oil can be ascribed with a superior mucus interaction capability in comparison to mere thiolated silicone oil. This assumption was supported by a protective shielding of mucosal surfaces. Silicone-MNA-MNA can therefore be regarded as promising mucoadhesive agent of the second generation as it combines an outstanding mucoadhesion with a potential mucoprotective and antioxidative effect. Potential pharmaceutical ambits might be mucosal targeting and treatment of inflammations, such as inflammatory bowel diseases or reflux oesophagitis.

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