Christian Augsten

Asymmetrische Fluß Feld-Fluß Fraktionierung in Verbindung mit Mehrwinkellichtstreudetektion: Eine neue bedeutende Methode der Pharmazeutischen Analytik zur Charakterisierung von Makromolekülen und Nanopartikeln

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt der Naturwissenschaftlichen Fakultät I der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 20.06.2008

Abstract
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die asymmetrische Fluß Feld-Fluß Fraktionierung (aF-FFF) in Verbindung mit Vielwinkellichtstreudetektion (MALS) als relativ neue Methode der pharmazeutischen Analytik in der Größencharakterisierung bestimmter kolloidaler Systeme etabliert. Nanoskalige Arzneiformen sind in der pharmazeutischen Forschung von besonderem Interesse. Die Partikelgröße und Größenverteilung sind Schlüsselparameter für deren Eigenschaften und Ungefährlichkeit.
Die erfolgreiche Auftrennung und exzellente Übereinstimmung der ermittelten Größen mit Referenzwerten wurde an Latexnanopartikeln demonstriert. Bei der Charakterisierung von Nanosuspensionen aus verschiedenen Typen von Poly(D,L-Laktid-co-Glykolid) zeigte die aF-FFF/MALS gegenüber anderen Analysenmethoden Vorteile, u.a. in der Errechnung von Größenverteilungen sehr hoher Qualität. So konnten auch Monomere und Micellen von neu synthetisierten amphiphilen Triblock-Copolymere voneinander abgetrennt und jeweils in ihrer Größe bestimmt werden. Weiterhin wurden verschiedene Polysaccharide erfolgreich hinsichtlich ihrer Molmasse charakterisiert. Die aF-FFF zeigte dabei besondere Vorteile bei der Auftrennung von polydispersen Proben. Hierzu gehörten Chitosane, κ-Carrageenane, Hydroxyethylstärken und bestrahlte Proben von Scleroglucanen und Levanen. Bei den bestrahlen Polysacchariden konnte auch der Einfluß der Bestrahlung in Form der Häufigkeiten der Hauptkettenspaltungen bestimmt werden.

The thesis describes the application of asymmetrical flow field-flow fractionation (aF-FFF) and multi-angle light scattering (MALS) to selected colloidal systems. aF-FFF/MALS is a relatively new method in pharmaceutical nanoanalytics. The successful separation and size correlation to reference values was demonstrated for latex nanospheres. The characterization of nanosuspensions consisting of different types of poly(D,L-lactic-co-glycolic acid) showed the specific advantages of aF-FFF/MALS, especially the illustration of size distributions of very high quality. Thus the technique is capable to show particle size and particle size distribution that are key parameters influencing properties and safety of drug nanosystems.
Also monomers and micells consisting of new synthesized amphiphilic triblock copolymers could be separated from each other and were determined in size individually. Furthermore several polysaccharids were characterized in molar mass successfully. aF-FFF was able to separate them where other techniques were hardly able to handle those polydisperse samples. Samples of chitosan, κ-carrageenan, hydroxyethyl starch and irradiated scleroglucan and levan were successfully characterized. The effect of radiation was measured by means of the number of main chain scissions.

Keywords:
Fluß Feld-Fluß Fraktionierung, Nanopartikel, Polysaccharid, Poly(D,L-Laktid-co-Glykolid), Molmasse, Chitosan, κ-Carrageenan, Scleroglucan, Levan, Hydroxyethylstäkre

flow field-flow fractionation, nanoparticle, polysaccharide, poly(D,L-lactic-co-glycolic acid), molar mass, chitosan, κ-carrageenan, scleroglucan, levan, hydroxyethyl starch

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Inhaltsverzeichnis, Abkürzungs- und Symbolverzeichnis (I-IX)
1 Einleitung und Aufgabenstellung (1-3)
2 Theoretischer Teil (4-17)
3 Charakterisierung der Partikelgröße bioabbaubarer Nanosphären (18-32)
4 Charakterisierung unterschiedlicher Typen von κ-Carrageenan (33-41)
5 Charakterisierung unterschiedlicher Typen und Komplexe von HES (42-52)
6 Charakterisierung von wäßrigen Lösungen amphiphiler Triblock-Copolymere (53-58)
7 Charakterisierung von Chitosanen unterschiedlicher Typen und Chargen (59-72)
8 Charakterisierung von β--bestrahlten Scleroglucanen und Levanen (73-105)
9 Zusammenfassung und Ausblick (106-108)
10 Literatur (109-130)