PEG-Lipid-Nanopartikel in der Entwicklung von mRNA-Impfstoffen

PEG (Polyethylenglykol) ist ein synthetisches Polymer, das häufig in verschiedenen Branchen wie Pharmazeutika, Kosmetika und Lebensmitteln verwendet wird. PEG ist eine hydrophile Substanz, d.h. sie wird von Wasser angezogen und löst sich leicht darin. In Pharmazeutika wird PEG häufig als Lösungsvermittler für schwer lösliche Arzneimittel verwendet. Es kann auch verwendet werden, um die pharmakokinetischen Eigenschaften von Arzneimitteln zu modifizieren, indem ihre Halbwertszeit verlängert, ihre Clearance-Rate verringert und ihre Bioverfügbarkeit verbessert wird.

PEG-Lipid, auch pegyliertes Lipid genannt, ist eine Art von Lipid, das mit einer Polyethylenglykol (PEG)-Kette modifiziert wird. Diese Modifikation trägt dazu bei, die Stabilität der Lipid-Nanopartikel zu verbessern, die verwendet werden, um mRNA-Impfstoffe in Zellen zu bringen. Das PEG-Lipid wirkt wie ein Schutzschild, der verhindert, dass das Immunsystem die Nanopartikel erkennt und angreift, bevor sie ihre Nutzlast abgeben können. "Nutzlast" bezieht sich auf die therapeutische oder diagnostische Substanz, die von den Nanopartikeln getragen wird. Dies ist entscheidend für die Wirksamkeit von mRNA-Impfstoffen, da die Impfstoff ihre Zielzellen erreichen und eine Immunantwort auslösen können. Daher war die Entwicklung von PEG-Lipid ein entscheidender Durchbruch im Kampf gegen COVID-19.

In Allgemeinen haften oder kleben Lipide nicht an PEG. Die Wechselwirkung zwischen Lipiden und PEG kann jedoch durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst werden, wie z. B. die Größe und Form des Lipidmoleküls, die Länge und die molekulare Gewichtstück der PEG-Kette sowie die Konzentration und Temperatur der Lösung. In einigen Fällen können Lipide durch hydrophobe Wechselwirkungen oder Van-der-Waals-Kräfte mit PEG assoziiert werden. Diese Wechselwirkungen sind jedoch in der Regel schwach und reversibel und führen nicht zu einer signifikanten Haftung oder Verklebung zwischen den beiden Molekülen.

PEG-Lipide haben verschiedene Auswirkungen auf die Eigenschaften von Lipid-Nanopartikeln wie Partikelgröße und -stabilität. PEG-Lipide können auch verwendet werden, um bestimmte Liganden an den Partikel zu binden, um eine gezielte Abgabe zu ermöglichen. Durch die Optimierung der Anteile und Eigenschaften von PEG-Lipiden können Chemiker potenziell die Wirksamkeit der Medikamentenverabreichung verbessern und die Einschränkungen schwer löslicher Medikamente überwinden. Darüber hinaus werden PEG-Lipide aufgrund ihrer Biokompatibilität und ihrer Fähigkeit, die Löslichkeit und Stabilität von Arzneimitteln zu verbessern, häufig als Arzneistoffträger in pharmazeutischen Formulierungen, einschließlich Impfstoffen, verwendet. Sowohl die COVID-19-Impfstoffe von Moderna als auch von Pfizer-BioNTech verwenden PEG-Lipide als Arzneistoffträger, eine Substanz, die einem Impfstoff Rezepturwägen zugesetzt wird, um dessen Stabilität und Wirksamkeit zu verbessern.

PEG (Polyethylenglykol) kann die Zirkulationszeit von Medikamenten oder Wirkstoffträgern, wie z. B. Lipid-Nanopartikeln, verlängern, indem es deren Erkennung und Ausscheidung durch das Immunsystem verringert. Wenn PEG-Moleküle an die Oberfläche des Medikaments oder Wirkstoffträgers gebunden sind, bilden sie einen schützenden Trägerplatte, der es vor Erkennung durch die Immunzellen s des Körpers abschirmt. Dies liegt daran, dass PEG ein hydrophiles Polymer ist, das vom Immunsystem nicht als fremd erkannt wird und daher nicht den gleichen Clearance-Mechanismen unterliegt, die für die Ausscheidung von Fremdstoffen aus dem Körper verantwortlich sind. Diese Schutzwirkung wird manchmal als "Stealth-Effekt" oder "PEGylierung" bezeichnet und kann die pharmakokinetischen Eigenschaften von Medikamenten oder Wirkstoffträgern, wie z. B. Lipid-Nanopartikeln, erheblich verbessern, indem sie ihre Zirkulationszeit im Blutkreislauf verlängert.