Cucurbiturile: Neue Mitfahrgelegenheit für Steroide

15. November 2016
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Nebenwirkungen und wenig Effizienz sind die Nachteile bisheriger synthetischer Wirte. Mit den Cucurbiturilen haben Forscher jetzt eine neue Wirtsmolekülklasse entdeckt, die schwer lösliche Steroide wie Kortison oder Estradiol schonend und effizient zum Wirkort bringen kann.

Synthetische Wirte transportieren Medizinische Wirkstoffe und Hormone in den Körper und setzen diese gezielt frei. Diese Moleküle schließen Wirkstoffe in einem Hohlraum ein, bei Steroiden übernehmen das bislang vor allem ringförmige Glucose-Moleküle.

Mit den fassförmigen Cucurbiturilen haben Wissenschaftler vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Jacobs-Universität Bremen jetzt eine neue Wirtsmolekülklasse entdeckt, die schwer lösliche Steroide wie Kortison oder Estradiol schonender und effizienter zur Wirkung mobilisieren.

Notwendigkeit einer höheren Dosis

„Wir haben festgestellt, dass die Wirtsklasse der Cucurbiturile eine höhere Affinität zu den für den medizinischen Einsatz entscheidenden Steroiden hat als die der Cyclodextrine“, erklärt Frank Biedermann, Wissenschaftler am Institut für organische Chemie des KIT. Die ringförmige Glucose Cyclodextrin ist ein relativ großes Molekül, das durch seine flexible Form einerseits anpassungsfähig ist, andererseits aber auch leichter kollabiert.

Um die notwendige Wasserlöslichkeit zu erzeugen, braucht man daher eine höhere Dosis des Wirkstoffes und des Begleitmittels. Dies erhöht die unerwünschten Nebenwirkungen des entsprechenden Medikamentes. Zudem verbinden Cyclodextrine sich bevorzugt mit dünneren Molekülketten wie den als Wirkstoff nicht relevanten Cholesterinen.

Bessere Wirksamkeit auf Steroidbasis

Anhand von Versuchen mit den Hormonen Testosteron und Estradiol, dem Entzündungshemmer Cortisol und den Muskelrelaktantien Pancuronium und Vercuronium haben die Experten nachgewiesen, dass steroidhaltige Cucurbiturile wesentlich stabiler sind, und die Wasserlöslichkeit ihres Gastmoleküls stärker erhöhen. Außerdem können sie als Wirkstoffdepot fungieren, weil sie auch in Blutserum und Magensäure stabil bleiben und Steroide langsamer im Körper freisetzen.

 

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Die Form eines ausgehöhlten Kürbis nehmen die Moleküle der Klasse Cucurbiturile an und bieten so Transportplatz für Wirkstoffe © Jacobs University / Khaleel Assaf

 

Die neue Wirtsgruppe ist biokompatibel und kann in geringerer Dosierung und selektiver eingesetzt werden. Folglich könnten Medikamente auf Steroidbasis besser wirken, ihre Nebenwirkungen könnten zurückgehen und die Herstellungskosten sinken.

Ein pharmakologischer Fortschritt

„Mit Hilfe von Cucurbiturilen könnten in Zukunft neue und effizientere Formulierungen von Steroid-Wirkstoffen entwickelt werden“, sagt Werner Nau, Experte für supramolekulare Chemie an der Jacobs-Universität Bremen.

Originalpublikation:

Nanomolar Binding of Steroids to Cucurbit[n]urils: Selectivity and Applications
Alexandra I. Lazar et al.; Journal of the American Chemical Society, doi: 10.1021/jacs.6b07655; 2016

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