EP2760437A1 - Spray system for production of a matrix formed in situ - Google Patents

Spray system for production of a matrix formed in situ

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EP2760437A1
EP2760437A1 EP12762603.4A EP12762603A EP2760437A1 EP 2760437 A1 EP2760437 A1 EP 2760437A1 EP 12762603 A EP12762603 A EP 12762603A EP 2760437 A1 EP2760437 A1 EP 2760437A1
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EP
European Patent Office
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polymer
spray system
solvent
plga
matrix
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12762603.4A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rudolph CARSTEN
Senta ÜZGÜN
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Ethris GmbH
Original Assignee
Ethris GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a spray or application system for use in preventing adhesions, in particular surgical adhesions.
  • the peritoneum as a serous skin, coats the abdominal cavity and consists of a visceral and a parietal leaf with a serous cleft space filled with 5 to 20 ml of fluid, allowing free movement of the organs. Histologically, the peritoneum consists of a single-layered squamous epithelium, also called the mesothelial layer, and a narrow layer of subserous connective tissue.
  • a breach of the mesothelial layer leads to the formation of solid adhesions between the two leaves and the surrounding tissue within a few days.
  • the mesothelial layer can be damaged by the use of swabs, the drying out of the surface during surgery, or by contact with talcum from appropriately powdered gloves. Even with minimally invasive surgery, such as laparoscopy, the activation process is set in motion.
  • FIG. 1 summarizes the pathogenesis of peritoneal adhesions with therapeutic options. Traumatization of the peritoneal tissue is believed to produce an inflammatory response with exudation of inflammatory cells and soluble fibrin monomers. Within about 3 hours, this results in the formation of the first fibrous structures, which, with sufficient fibrinolytic activity by the serine protease Plasmin can be resolved within the first few days. If this does not happen, it leads to the formation of collagen-rich connective tissue, the permanent adhesion, which then causes the difficulties.
  • neutrophilic leukocytes While neutrophilic leukocytes are involved in the inflammatory process in the first two days after the injury, macrophages and mesothelial cells play a crucial role in the development of permanent adhesion. Both cell types are able to release plasminogen, a precursor of plasmin, into the bloodstream. In the blood capillaries, plasminogen is converted to plasmin by the serine protease plasminogen activator (Tissue / urokinase plasminogen activator, t-PA / u-PA). These proteases are also secreted by the mesothelial layer.
  • TNF tumor necrosis factor
  • TGF ⁇ tumor necrosis factor
  • interleukins interleukins
  • PAI-1 plasminogen activator inhibitor type 1
  • t-PA / PAI-1 balance is the key site for the development of peritoneal adhesions.
  • fibrinolytics have been considered to be promising for therapy, but none of these approaches has prevailed because of the associated disadvantages in the clinic. It turned out indicates that currently available fibrinolytic agents have inadequate antiadhesive activity, which may be due, inter alia, to their short plasma half-life. Due to the therefore required high dosage severe side effects occur, which prevent the use.
  • Known thrombolytic agents are streptokinase, urokinase and t-PA protein alteplase recombinantly produced (available as Actilyse ®) and its modified form reteplase (commercially available form Rapilysin ®). Alteplase has a plasma half-life of only 3 to 6 minutes, which could be increased to 13 to 16 minutes for the modified form of reteplase. For this reason, multiple applications and infusion pumps are necessary to achieve continuous levels of effect that produce high side effects.
  • resorbable tissues are known for this purpose, such as, for example, oxidized cellulose fibers, a combination of hyaluronic acid and carboxymethyl cellulose or PEG gels.
  • an adhesion barrier comprising a plurality of particles of a polymer combination of a biodegradable polymer and at least one water-soluble polymer deposited in the form of a film on a fabric to prevent adhesion.
  • the water-soluble polymer is intended to attract water from the fabric after application, to swell and thereby to allow the formation of film and provide water, so that the particles gradually degrade and release the active ingredient optionally contained.
  • the active ingredient in these particles, e.g. contain an anti-inflammatory agent.
  • the properties of the films obtained with this formulation depend on the amount of water available at the applied site and are not set to be replicable.
  • WO 2004/01 1054 describes a polymeric matrix composition having a polymer matrix of various types of low to high molecular weight polymers, which contains a solvent which is hardly miscible with water, which is intended to improve the plasticity of the polymer.
  • the proposed composition is a complex system of different types of polymers and therefore expensive to manufacture and use.
  • DE 100 01 863 describes implants that are formed at the intended location by mixing a carrier material and a solvent for this purpose shortly before use, so that at least part of the carrier material dissolves, in order then to form liquid-crystalline phases in the body.
  • the carrier material is provided in powder form and is used e.g. obtained by spray drying.
  • an active ingredient it must be ensured that sufficient mixing takes place in order to distribute the active ingredient evenly in the matrix produced.
  • a product based on Atrigel ® technology is commercially available in the form of a hormone preparation for the treatment of advanced, hormone-dependent prostate cancer.
  • a further object of the present invention is to provide an application system which can be sprayed directly onto the intended site, which is suitable for taking up and releasing in a controlled manner active ingredients, in particular hydrophilic active ingredients such as nucleic acids, proteins and peptides, which can produce a stable film at the site of application whose release properties can be adjusted and optimized.
  • active ingredients in particular hydrophilic active ingredients such as nucleic acids, proteins and peptides, which can produce a stable film at the site of application whose release properties can be adjusted and optimized.
  • an application system should be provided which is physiologically compatible. is not inhibiting the activity of proteins, peptides and nucleic acids and thus allows the release of active products.
  • the above objects are achieved with a sprayable application system as defined in claim 1.
  • the sprayable application system also referred to below as a spray system, comprises at least one lipophilic component which is formed at least from a polymer dissolved in a solvent, and an aqueous component and optionally at least one active substance. It may include other ingredients.
  • a carrier material is provided which is easy to use, which is stable, which can be applied at the desired site and to the desired extent and provide an active ingredient for the desired duration and at a desired rate.
  • a spray system consisting of two components, one component having at least one polymer dissolved in one solvent and the other component having at least one aqueous solvent by mixing the components directly before or during application and by spraying are applied, wherein from the components of the invention in situ, a matrix is formed, which decomposes after a predetermined period of time and selectively releases the active ingredient optionally contained in this time.
  • the film formed by the system according to the invention has a high quality and remains for a predetermined time at the applied location and exerts its effect there. Only by combining the features according to the invention is a carrier material having the desired properties obtained.
  • Important features of the present invention are the nature of the polymer and the solvent, as well as the form of application, i. contacting the two components directly before or during spraying or during spraying.
  • the lipophilic component which contains at least one glycolic acid and lactic acid-based polymer and at least one biocompatible solvent for the polymer, the solvent having a predetermined logP value, as explained in more detail below.
  • This lipophilic component is then mixed with at least one hydrophilic component which is at least containing at least one aqueous solvent, mixed immediately before or during spraying, which by precipitation of the polymer produces a matrix which forms a physical barrier at the sprayed location which can effectively prevent surgical adhesions.
  • the lipophilic component and / or the hydrophilic component contains at least one active substance which is enclosed in the film during spraying and film formation and released therefrom in a controlled manner, which additionally blocks the surgical adhesions in a physiological or biological manner.
  • the particular advantage of the present application system is that, by selecting the specially applied ingredients, upon spraying by precipitation of the polymer from the solvent, a polymer matrix is formed which, if the composition contains an active agent, also includes it.
  • precipitation of the polymer is meant that the solubility limit of the polymer is exceeded and the polymer is no longer or no longer completely dissolved in the solvent.
  • the precipitation and flame formation rate and thus the porosity of the resulting matrix can be predetermined, which leads to controlled release properties. Due to the variability of these polymers, there are many ways to set the optimal properties, but the optimal solution for the individual case is not always easy to find. In the following, therefore, parameters are described which allow the selection of an optimal system.
  • Critical to the system according to the invention are in particular the polymer used, the solvent used to dissolve the polymer, the proportion of polymer, solvent and aqueous component and optionally the proportion of active ingredient and its form.
  • the material used to form the matrix should be sterilizable and must allow controlled release of an entrapped drug for a period of time during which adhesions and scarring may form. This is a period in the range of at least two weeks and up to six weeks and preferably from two to four weeks. In addition, the material must have such a quality that it retains its strength long enough to fulfill the desired purpose of preventing adhesions.
  • the selection of the appropriate polymer is made by the inherent viscosity (natural logarithm of the relative viscosity relative to the concentration C of the solute). In a manner known per se, for PLGA polymers, the inherent viscosity is measured at 0.1% in CHCl 3 at 25 ° C.
  • the polymers used for the system according to the invention are those having an inherent viscosity in the range from 0.1 to 0.8, in particular 0.15 to 0.7 prefers. If the value is below 0.1, the polymers are often too small to have a sufficiently long effect. If the value becomes too large, sufficient film quality can not be ensured, and the startup time for the release may be too long. In order to achieve optimum properties, it is also possible to use mixtures of polymers of different molar mass.
  • the molecular weight of the PLGA polymers can also be determined by conventional methods, e.g. with gel permeation chromatography. It has been found that PLGA polymers with a molecular weight in the range of 10 to 63 kDa are well suited.
  • the system of the invention must be sprayable, which implies that it must be soluble or suspendable in a biocompatible solvent.
  • a measure of the quality and mechanical strength of the film formed from the application system according to the invention is the matrix or film quality, which can be determined by the method described in the examples.
  • FIG. 2 shows the results of tests on the film quality of some combinations of polymers and solvents described in the examples.
  • the quality is essentially determined by the choice of the solvent and the molecular weight of the polymer. For their determination, the percentage of the polymer in the supernatant (loss) and in the precipitate (matrix grade) based on the total amount of polymer used is determined.
  • the matrix quality of the resulting layer or film is critical to the system of the present invention because the system is expected to perform its function for at least two and up to six weeks.
  • the matrix grade should therefore be in a range of 80 to 100%, preferably 90 to 100% and most preferably 95 to 100%, the value being determined by the method described in the example at room temperature, i. about 25 ° C, is determined.
  • the matrix quality depends inter alia on the molecular weight of the polymers. It has been found that by using higher molecular weight polymers, a larger amount of polymer could be incorporated into the matrix, while with lower molecular weight polymers, polymer (for film formation) was lost. Thus, it has been found that for a PLGA polymer having a ratio of lactide to glycolide of 75:25 and an inherent viscosity of 0.5 to 0.7, ie, a relatively high molecular weight and using a polymer having esterified end groups, almost 100% of the amount of polymer used formed the matrix.
  • one of the essential components of the system is the polymer used.
  • poly (lactide-co-glycolide), usually poly (D, L-lactides-co-glycolide), hereinafter also referred to as PLGA polymers used Both D, L-lactide based polymers and those based on the enantiomerically pure L-lactide based polymers can be used.
  • Milk and / or glycolic acid based polymers have been known for some time, even for controlled release systems.
  • PLGA polymers are processed into microparticles or implants, which can then be used in different ways.
  • PLGA polymers are biocompatible and biodegradable and their properties can be tailored to suit their purpose.
  • glycolic acid and lactic acid based polymers dissolved in a solvent are used whose release kinetics are adjusted by molecular weight, molecular weight distribution and end groups.
  • the resulting matrix can be selected by appropriate selection of the polymer and the solvent whether the resulting matrix should effect a diffusion-controlled, erosion-controlled or both diffusion- and erosion-controlled release.
  • a rapid formation of the high-quality matrix contributes significantly to a linear release kinetics without initial loss of active ingredient.
  • PLGA polymers are better suited for the system according to the invention than pure polylactide (PLA) or pure polyglycolide (PGA).
  • PLA polylactide
  • PGA pure polyglycolide
  • ratio of lactide to glycolide units always refers to the molar ratio of the units in a polymer
  • Mixtures of different PLGA polymers can also be used Mixtures of all types of PLGA polymers can be used, for example mixtures of polymers in which molar ratio of lactide to glycolide units and / or molecular weight or inherent viscosity and / or type of lactide units (D / L or L) and / or end groups
  • D / L or L type of lactide units
  • end groups The most suitable mixture for the particular purpose can be found by routine experimentation.
  • the degradation rates of PLGA polymers depend on the proportion of PGA or PLA, with PLGA copolymers generally having shorter degradation rates than PLA polymers or PGA polymers. For this reason, PLGA polymers are preferred.
  • the shortest degradation times are achieved with polymers in which the ratio of lactide to glycolide is 50:50.
  • Increasing the PGA content in the polymer or using the pure stereoene enantiomer L-lactic acid over the monomer D- / L-lactic acid also increases the degradation times of the polymers by increasing the crystallinity of the polymer as water diffuses more easily into amorphous regions and thus these regions be broken down faster than crystalline. Thus, during degradation, the crystallinity of the polymer steadily increases.
  • the crystallinity and the degradation time can thus be predetermined. Furthermore, the degradation rates can be accelerated by shorter polymer chains and free end groups. Free end groups, ie, free hydroxy groups and free carboxy groups increase the hydrophilicity of the polymer, thereby increasing the rate of diffusion of the water and its level in the polymer matrix. In addition, by lowering the pH inside the matrix, free carboxyl groups catalyze the hydrolysis of the polymers. Therefore, according to the invention, preference is given to using polymers which have free end groups.
  • PLGA polymers having free end groups which have a ratio of lactide to glycolide units of 40:60 to 60:40, more preferably about 50:50 and / or which have an inherent viscosity of less than 0.6.
  • PLGA polymers having esterified end groups those having a ratio of lactide to glycolide units of 75:25 are preferred.
  • Suitable PLGA polymers are commercially available, for example Resomer polymers (available from Evonik Industries AG, Essen, Germany), especially those of Resomer ® H-Series or Resomer ® S series. Particularly suitable polymers are, for example, Resomer ® 502H, 503H and 504H or Resomer ® RG755S. Table 1 below lists some properties for preferred polymers: Table 1: Properties of the Resomer ® RG polymers used
  • the release data are from the publication by Eliaz and colleagues [44 [Eliaz, 2000 # 257].
  • the release data refers for Resomer ® RG 755 S and 503 H to the release of bovine serum albumin [44] and for Resomer ® RG 502 H and 504 H to the release of thymus DNA [45] of an injectable implant (10% to 20% PLGA (m / v) in tetraglycol).
  • the degradation of the polymer matrix occurs via ester hydrolysis to the biocompatible monomers lactic acid and glycolic acid, which are then metabolized to C0 2 and water through the Krebs cycle.
  • the degradation behavior of PLGA implants is due to bulk erosion, which is characterized by the fact that water diffuses faster into the polymer matrix than the degradation of the polymer takes place. Accordingly, there is a homogeneous mass loss over the entire cross section of the polymer matrix.
  • the degradation process can generally be divided into three sections:
  • Hydration The polymer absorbs water and swells, already splitting a small proportion of ester bonds. However, there is still no mass loss.
  • the degradation times are crucial for the release of encapsulated macromolecules and nanoscale carrier materials, since these are mainly released by matrix erosion because of their size and thus a targeted adjustment of the release rates is made possible by the degradation rates.
  • the degradation times of the PLGA polymers can be controlled by their composition and the molecular weight of the polymers, wherein the inherent viscosity is usually given as a measure of the molecular weight for the commercially available PLGA polymers.
  • the viscoelastic properties of the system also play a role, as shown in FIG. 3 and in the examples.
  • the carrier system formed from the administration system according to the invention is loaded with active ingredient, it is additionally necessary that the active ingredient with the desired release kinetics be released.
  • the matrix quality of the film obtained from the application system according to the invention depends on the polymer used, the solvent used for its solution and its water solubility. It has been found that the solvent used for the dissolution of the PLGA polymer has a considerable influence on the quality of the matrix produced therewith.
  • the matrix produced by combining the PLGA dissolved in the solvent with the aqueous phase thus depends on the nature and amount of the solvent, in particular its hydrophilicity.
  • the selection of the solvent also depends on the type of polymer used.
  • the more lipophilic the polymer the more lipophilic the solvent must be.
  • the lipophilicity of the polymer depends, inter alia, on the end groups, since a PLGA with free acid groups is more hydrophilic than a PLGA with esterified end groups.
  • the solvent must sufficiently dissolve the selected polymer so that the polymer can be sprayed; on the other hand, the solubility of the solvent in water must be sufficiently high so that precipitation can be rapid after spraying the two components.
  • One parameter useful in selecting the appropriate solvent is the logP value. Since, as stated above, the matrix quality changes as a function of the molar mass of the polymer by the solvent, a further essential feature of the invention is the solvent.
  • An important parameter for the selection of the solvent is the miscibility with water. The higher the miscibility with water, the faster the matrix formation, however, the porosity is higher, the lower the miscibility with water, the slower the matrix formation, the higher but also the quality.
  • the water miscibility of a solvent can be assessed by the logP value.
  • the logP value denotes the octanol / water partition coefficient, i. the ratio of the concentration of the solvent in a two-phase system of 1-octanol and water.
  • the definition of the logP value is:
  • logP iog-
  • - logc ⁇ - log cj.
  • the calculation or determination of the logP value is known per se.
  • One algorithm suitable for determining the logP value is XlogP3 as described in Cheng et al. (Cheng T., Zhaoy, Lix, Lin F., Xu Y., Zhang X. et al., Computation of Octanol-Water Partition Coefficients by Guiding to Additive Model with Knowledge. J. Chem. Inf. Model ; 47: 2140-2148).
  • the logP value calculated in this way gives positive values for lipophilic substances and negative values for hydrophilic substances.
  • suitable solvents for the system according to the invention are those whose lipophilicity is not too high, so that preference is given to those solvents which have a negative or at least very small positive XlogP3 value.
  • a more lipophilic solvent has a poorer water miscibility and therefore leads to a high matrix quality.
  • solubility of the polymer in the solvent also plays a role. The better the polymer dissolved in the solvent, the more water is required later to precipitate the polymer out of the film and form a film. On the other hand, the solubility must be such that a sufficient amount of polymer can be dissolved in the solvent. It has been found that a solvent which has a solubility for the PLGA to be used at room temperature of at least 5% (mass / volume) (m / v), preferably from 5 to 60%, and in particular a solubility of 10 to 30%, suitable for forming a high quality film.
  • the solubility of a solvent for a polymer decreases with increasing molecular weight of the polymer.
  • a very lipophilic polymer is used with a highly water-soluble solvent, the polymer is only slightly dissolved, while a non-lipophilic polymer, e.g. one with free acid groups and lower molecular weight in a hydrophilic solvent can be solved well.
  • the more water is required for the precipitation the better solved is the polymer.
  • a well-suited solvent thus combines good water miscibility with such polymer solubility that, for the desired amount of polymer, the solubility in the solvent at the application temperature, i. is between 30 and 40 ° C, near the saturation limit, wherein the solubility at room temperature must be sufficient in any case, that a stable solution is formed.
  • Tetraglycol, glycerol formal and dimethyl isosorbitol have proven particularly suitable.
  • the solvent tetrahydrofurfuryl alcohol-poly- ethylene glycol, termed tetraglycol or glycofurol, is a solvent that has long been used for paren- teralia concentrations up to 50% are used and at this dilution the solvent shows only low toxicity.
  • Glycerol formal is an odorless, low toxicity solvent consisting of a mixture of 1,3-dioxan-5-ol and 1,3-dioxolane-4-methanol, which is an excellent solvent for many pharmaceuticals and cosmetics. It is mainly used in veterinary medicine as a solvent for injections. Is commercially available for example as glycerol Ivumec ® and PTH ®. Ivumec TM is approved at 0.27% for subcutaneous application in pigs and is usually used at 0.1 ml / kg.
  • DMI Dimethyl isosorbide
  • Triacetin 18.75 0.2 35% parenteral k. A.
  • the layer thickness of the matrix formed from the spray system according to the invention plays a role in the rate of diffusion of the water.
  • surface erosion could additionally be detected.
  • the layer thickness of the films for the longer-chain polymer increased analogously to the observed release kinetics of DMI via glycerol formal to tetra glycol.
  • Another very important feature of the solvent to be used for the application system according to the invention is biocompatibility or tissue compatibility.
  • the tissue compatibility is determined by the influence of the solvent on the metabolic cell stability over a period of 11 hours. A method of determination is described in the examples.
  • the observed LD 5 o value is the measure of the toxicity.
  • the LD 50 must be at least 1, preferably at least 10 mg / ml in order to consider a solvent for the present application system.
  • the above-mentioned particularly preferred solvents fulfill this requirement.
  • Glycerol formal which has an LD 50 value of about 1 g / ml at an incubation time of less than 6 hours, has proven particularly suitable in this context. Glycerolformal is therefore a particularly preferred solvent for the inventive system.
  • Figure 5 shows LD 5 o values for preferred solvents depending on the incubation time.
  • the application system according to the invention consists only of a lipophilic component with polymer and solvent, as described above, and water as the second component. With these ingredients, if they meet the above conditions, mixing and spraying can be used to generate a film in situ which can effectively prevent surgical adhesions.
  • the spray system according to the invention contains the lipophilic component and the aqueous component separated from one another until they are sprayed on. Only at or just before spraying or during spraying may the Components are mixed. It has been found that even the addition of comparatively small amounts of water leads to a precipitation of polymer. If this precipitation took place too early, the film formation could be disturbed and, if necessary, the spraying device could be blocked by deposition of polymer. Preference should therefore be given to mixing directly during the spraying, for example by the respectively intended amounts of the two components are fed into a mixing chamber and sprayed directly therefrom during mixing from this. Mixing and spraying should thus preferably take place essentially simultaneously.
  • an application system which additionally contains an active ingredient.
  • active ingredients all substances useful for the intended application site are considered.
  • the application system according to the invention is particularly suitable for the release of nucleic acids, proteins and peptides. Thus, both proteins and peptides can be released directly as well as the nucleic acids encoding them or even a mixture thereof. It has been found that the application system according to the invention and the film formed therefrom release the nucleic acids in such a form that their subsequent expression is possible. Since the system according to the invention is intended for the prevention of adhesions, fibrinolytic proteins and peptides or the corresponding nucleic acids coding for them are preferably used as active ingredients.
  • the active ingredient may be dissolved or dispersed in one of the two components. It has been found that an excessively high proportion of aqueous phase can influence the quality of the film formed. Therefore, if it is desired to add an active ingredient whose solubility in water is not sufficiently high to produce highly concentrated solutions, it is preferable to use the active ingredient in already precipitated form, e.g. to be added in dried form. Particularly suitable are lyophilisates or polyplexes in finely divided solid form, which can be dispersed in the lipophilic component. This has the further advantage that the active ingredient in solid form is more stable for storage.
  • tissue-specific plasminogen activators and their inhibitors in particular play a role in the formation of adhesions.
  • a "gene-activated" film formed in situ is applied locally by spraying for the treatment of peritoneal adhesions, since, as described above, after an operation in the abdominal cavity in a time window of 2-3 weeks permanent adhesions can occur and there If it is assumed that the trigger for this is an imbalance between the tissue-specific plasminogen activator (tPA) and its inhibitor (PAI-1), this imbalance is modified according to the invention by providing tPA and / or inhibiting PAI-1 the film formed in situ, the tPA and / or PAI-1 inhibitor and / or this coding nucleic acid contains acids.
  • the spraying system according to the invention particularly preferably contains both at least one tissue-specific plasminogen activator or a nucleic acid encoding it and at least one plasminogen activator inhibitor inhibitor or a nucleic acid encoding same.
  • the spraying system according to the invention can therefore contain either at least one tissue-specific plasminogen activator or at least one PAI-1 inhibitor or a combination of both or in each case the corresponding nucleic acids.
  • the desired effect can be set very variably with the system provided according to the invention.
  • the nucleic acid may be RNA, DNA, mRNA, siRNA, miRNA, piRNA, shRNA, antisense nucleic acid, aptamer, ribozyme, catalytic DNA, and / or a mixture thereof.
  • DNA includes all suitable forms of DNA such as cDNA, ssDNA, dsDNA, etc.
  • RNA includes all suitable forms of RNA such as mRNA, siRNA, miRNA, piRNA, shRNA, etc.
  • the nucleic acid may be linear or circular, it may be single-stranded or double-stranded.
  • nucleic acid is also understood to mean a mixture of nucleic acids, each of which can code for identical or different proteins or peptides, All forms of nucleic acids which encode the desired protein or peptide and can express it at the desired site are suitable.
  • nucleic acid can originate from any source, eg from a biological or synthetic source, from a gene library or collection, it can be genomic or subgenomic DNA
  • the nucleic acid may contain the elements necessary for its amplification and expression, such as promoters, enhancers, signal sequences, ribosome binding sites, tails, etc.
  • the nucleic acid may be a DNA or RNA and may have one or more genes or fragments.
  • the nucleic acid may be an autonomously replicating or integrating sequence, it may be as a plasmid, vector or other form well known to those skilled in the art. It may be linear or circular and single or double stranded. Any nucleic acid active in a cell is suitable here. Since "naked" nucleic acids are not very stable and are rapidly inactivated and degraded in the cell, it is preferred to coat the nucleic acid with a layer, so-called polyplexes being a particularly preferred embodiment.
  • polyplexes are nucleic acid molecules surrounded by a polymer shell.
  • a cationic polymer is used as the shell material. It has been found that cationically charged particles can be more easily taken up by the cell than neutral or anionically charged particles, but they also tend to promote nonspecific deposits.
  • cationic shell materials are preferred, since nucleic acids can be enveloped and protected very easily with cationic substances. Corresponding methods are well known to the person skilled in the art.
  • the shell material may be a naturally occurring, synthetic or cationically derivatized natural substance, eg a lipid or a polymer or oligomer.
  • a natural oligomer is spermine.
  • synthetic polymers are nitrogen-containing biodegradable polymers, in particular those with protonatable nitrogen atoms.
  • Particularly suitable are polyethyleneimines, in particular branched polyethyleneimines, which are commercially available.
  • a branched polyethyleneimine having an average molecular weight of 25 kDa which is commercially available, is suitable. It has been found that this polymer is very compatible with the other constituents of the spray system according to the invention.
  • lipids in particular cationic or neutral lipids, as natural, optionally derivatized, layer-forming shell material. Lipids are available in many variants and can be used for example for the formation of liposomes.
  • the ratio of shell material to nucleic acid should be adjusted in a manner known per se so that the nucleic acid is sufficiently protected but can be expressed upon release. If too little shell material is present, the nucleic acid will not be sufficiently protected. If the proportion of shell material is too high, on the one hand problems with the compatibility can occur and on the other hand an excessive amount of shell material can lead to the fact that the nucleic acid can no longer be released and / or can no longer be expressed. In both cases, the efficiency of the transfer suffers. The expert can find the most suitable ratio in a few routine tests. Particularly suitable is a ratio of shell material to nucleic acid in the range of 10: 1 to 1: 4, by weight, proved.
  • the proportion of the polymer can also be given by the molar ratio of polymer nitrogen to the proportion of DNA phosphate (N / P);
  • N / P the molar ratio of polymer nitrogen to the proportion of DNA phosphate
  • the N / P ratio is in a range of 1 to 10, more preferably 4 to 8.
  • the polyplex molecules are designed so that the nucleic acid is protected during storage, transport and application, and then the nucleic acid is released and expressed at the target site.
  • Suitable polymers have been widely described in the literature, and those skilled in the art can choose from a variety of materials the most appropriate one.
  • Non-viral gene transfer systems represent a safe alternative to viral systems in terms of immunogenicity and mutagenesis potential.
  • Non-viral gene therapy approaches have been described. The application of naked nucleic acid in combination with physical methods such as electroporation, as well as the use of nanoscale complexes with synthetic carrier systems such as cationic polymers, which are also referred to as polyplexes.
  • the spray system of the present invention provides a new promising approach for achieving long-lasting gene expression.
  • a film in the form of a gene-activated depot system whose local application can lead to a constant nucleic acid level over a defined period of time in the area of application, advantageous properties are achieved. Dosage frequency and dosage amount can thereby be reduced, unwanted side effects such as transfection of other tissues, so-called off-target effects, prevented, unphysiological protein levels and the burden of the patient with nucleic acid and support material can be avoided and patient acceptance can be improved.
  • a spray system which contains as active ingredients a combination of PA and PAI-1 inhibitor or nucleic acids encoding them, wherein the ratio of PA and PAI-1 inhibitor in the range of 5: 1 to 1: 5, using the appropriate nucleic acids, the ratio can be adjusted so that at the target site after expression, a ratio of PA: PAI-1 inhibitor from 5: 1 to 1: 5 results. It has been found that when such a combination is applied, the formation of surgical adhesions can be suppressed particularly effectively.
  • the spray system according to the invention is characterized in that, when the two components are mixed, the polymer is precipitated very rapidly to form a film, with any active ingredients present in one or both of the components simultaneously being integrated into the film.
  • the two components which are stored in separate containers before use, are sprayed so that they are sprayed or mixed directly before or sprayed during mixing.
  • the two components of the spray system according to the invention are thus mixed for application. This is preferably done by the two separate components are performed for spraying in a mixing chamber and sprayed directly from it.
  • a device is used for spraying, as is known per se, in which, when the spray valve is actuated from two storage chambers, one dose in each case is conducted into a mixing chamber and sprayed together therefrom.
  • Spray applicators suitable for mixing / spraying two components previously separated are known in the art.
  • a known and suitable for the application according to the present invention device is shown in Figure 8 and is available as a spray kit from Baxter.
  • the dose to be dispensed between the two components can be adjusted. It depends on the type of use, the type of components, if necessary, the active ingredient.
  • the two components should be applied at a ratio (based on the volume of solutions / liquids) of 10:90 to 90:10, preferably 25:75 to 75:25 and more preferably in a ratio of 40:60 to 60:40 be mixed.
  • the amount of components dispensed for the film to be formed depends on the desired size and thickness of the film. It can be adjusted in a conventional manner. For administration in the abdomen an amount of 0.5 to 5 ml, preferably 0.7 to 3 ml of each component has been found suitable.
  • lipophilic component 10% (m / v) PLGA solution (Resomer ® RG H series) in glycerol formal, tetraethylene glycol or DMI,
  • hydrophilic component water for injections
  • Active ingredient component pDNA / l-PEI polyplexes, dissolved as lyophilisate in the hydrophilic phase (embedded variant A) or dispersed in the lipophilic PLGA solution by means of a homogenizer (embedded variant B).
  • the spray system according to the invention is provided for therapeutic use. Areas of application for matrix systems produced thereby are the prevention of postoperative adhesions, in which permanent adhesions can occur after abdominal surgery, triggered by an imbalance between the tissue-specific plasminogen activator and its inhibitor [56, 64, 65]. Critical is a time window of 2 weeks, which includes an acute phase of 2-5 days after surgery. Depot systems which contain a plasmid coding for tPA as the active component are particularly suitable. In addition to the pharmacologically active component of the polymer film additionally provides an anti-adhesive barrier against adhesions. It is also possible, for example, the spraying of the spray system according to the invention via endoscope, z. B. in an endoscopic procedure in the abdominal cavity.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the pathogenesis of surgical adhesions
  • FIG. 3 shows diagrams illustrating the results of examinations of the viscoelastic films: A) storage modulus (G '), B) loss modulus (G ") of Resomer ® RG H- series with different solvents in comparison at a frequency of 1Hz.
  • Figure 5 shows LD 5 o values of the solvents tested compared: LD 50 of the solvents tested as a function of incubation time on mesothelial cells. In each case, the metabolic cell viability was determined by ATPlite assay
  • FIG. 6 shows diagrams for release kinetics of different formulations in situ formed films:
  • A Resomer ® RG 502 H, polyplexes in a hydrophilic phase
  • B Resomer ® RG 502 H, polyplexes in a lipophilic phase
  • C Resomer ® RG 504 H, Polyplexes in hydrophilic ler phase
  • D Resomer RG 504 H, polyplexes in the lipophilic phase.
  • Figure 7 shows the transfection efficiency of lyophilized 1-PEI / pDNA polyplexes on lung cell lines using different cryoprotectants.
  • FIG. 8 shows a test setup for the production of in situ formed films
  • FIG. 10 shows results for in vitro application of in situ formed films on mesothelial cells.
  • A matrix release 504 H films based and
  • B Fluorescence image of the embedded plasmid DNA after staining with Propidium- iodide from Resomer ® RG.
  • FIG. 11 shows cotransfection of plasmid DNA / siRNA on mesothelial cells: a) PAI-1 and tPA detection in the Western Blot after 48 h, b) tPA / PAI-1 ratio as a function of time.
  • the polyplexes consisting of pCMV-tPA-IRES-Luc (ptPA) or a wild-type plasmid (pUC) and various siRNAs (PAI-1, EGFP) were treated with 1-PEI at an N / P ratio of 10 (relative to the pDNA amount) in HBS.
  • ptPA pCMV-tPA-IRES-Luc
  • pUC wild-type plasmid
  • PAI-1, EGFP various siRNAs
  • Figure 13 shows a dilution series of 1-PEI / pDNA polyplexes in PBS
  • Figure 14 shows a standard curve of the human tPA antigen assay
  • Figure 15 shows the transfection efficiency of powdered polyplexes using different cryoprotectants: transfection efficiency of lyophilized 1-PEI / pDNA polyplexes on lung cell lines under (A) using different cryoprotectants (10% (m / v) sucrose or mannose, 4% (m / v) dextran 5000, B) after homogenization of lyophilized polyplexes using 10% (m / v) sucrose as cryoprotectant.
  • the plasmid pCMVLuc which is available as described in [19], contains the luciferase gene (Luc) of the fire fly Photinus pyralis under the control of the CMV promoter, a promoter from cytomegalovirus.
  • the pMetLuc construct also encodes the luciferase gene of the rower crawler Metridia longa, a secreted luciferase enzyme, under the control of the CMV promoter [20].
  • the construct pCMV-tPA-IRES-Luc was cloned and is shown schematically in FIG. It contains, in addition to the sequences for the luciferase enzyme (Luc) and the tissue-specific plasminogen activator (tPA), a CMV promoter (CMV-IE, cytomegalovirus immediate-early).
  • the cloning of the pCMV-tPA-IRES-Luc plasmid was carried out using the pl-RES-Luc vector [21].
  • a tissue-specific plasminogen activator (tPA) -coding sequence was cloned into under the control of the CMV promoter using the restriction endonucleases Mlul and Fsel (New England Biolabs Inc., USA).
  • the sequence (insert) from the plasmid pCMV-tPA was amplified by means of polymerase chain reaction (PCR) [22].
  • the pIRES-Luc vector contained an internal ribosomal entry site (IRES), which allowed translation of both transcripts independently of one another.
  • control plasmid used was pUC21 vector (Invitrogen, Germany), which contains no expression cassette but only the bacterial backbone.
  • siRNA was screened against plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1, 5 '-GGAACAAGGAUGAGAUCAG [4, 23] -3') and as control a siRNA against EGFP
  • Linear polyethylenimine with a molecular weight of 22 kDa was synthesized according to a protocol by Plank and colleagues [24].
  • Linear PEI was obtained analogously to the procedure by acid hydrolysis of the propionic acid poly (2-ethyl-2-oxazoline) 50 Da, wherein the liberated propionic acid as an azeotrope mixture was continuously withdrawn from the synthesis approach, so that the reaction could proceed almost completely.
  • the free base was then precipitated by means of sodium hydroxide solution at pH 12, washed and lyophilized.
  • the lyophilized 1-PEI was stored at 4 ° C and dissolved in distilled water as needed, adjusted to pH 7.4, dialyzed (ZelluTrans dialysis membranes T2, MWCO 8-10 kDa) and sterile filtered.
  • Quantification of the PEI solution was carried out photometrically by means of the copper sulfate method at 285 nm on a spectrophotometer (Ultrospec 3100 Pro) [25].
  • a 1-PEI charge of known concentration was used.
  • the purity of the synthesis product was checked by 'H-NMR spectroscopy (Bruker 250 MHz, Düsseldorf).
  • the measurement of the molecular weight was carried out by gel permeation chromatography with a multi-angle laser scattering detector (GPC-MALLS) and gave a molecular weight of 20-22 kDa.
  • Pleural mesothelial cells human, short Met5A, from ATCC, Germany (CRL-9444) were used.
  • the cell line was cultured in a 1: 2 mixture of Ml 99 (Gibco-BRL, UK) and MCDB 105 (Sigma-Aldrich, Germany) at 37 ° C, 5% CO 2 and 100% humidity.
  • Ml 99 Gibco-BRL, UK
  • MCDB 105 Sigma-Aldrich, Germany
  • fetal calf serum PPA Laboratories, Austria
  • an epidermal growth factor (5 ng / ml, Sigma-Aldrich, Germany)
  • hydrocortisone 400 ng / ml, Sigma-Aldrich, Germany
  • the complexes were formed spontaneously by electrostatic bonding forces, the properties of the polyplexes formed thereby being essentially dependent on the ionic strength of the medium, the polymers used and the N / P ratio. This gives the molar molar ratio of protonated nitrogen atom (N) of the polymer structure to the negatively charged phosphate atom (P) in the nucleic acid.
  • N protonated nitrogen atom
  • P negatively charged phosphate atom
  • nucleic acid solution equal volumes of the lower charge density solution, the nucleic acid solution, were pipetted to the higher charge density solution, the polymer solution, and mixed by pipetting up and down (5-8 times). The solution was then incubated at RT for 20 min before further experiments were performed.
  • the medium used was water for injection (siRNA, plasmid DNA lyophilisate) and HBS pH 7.4 (plasmid DNA liquid).
  • the polyplexes were prepared using pCMVLuc and 1-PEI at a N / P ratio of 10 as described above in water for injections. To test different cryoprotective substances, the polyplexes were incubated after incubation with a 20% (m / v) sucrose solution, a 20% (m / v) mannose solution or a 4% (m / v) dextran 5,000 solution Diluted 1: 2, mixed and aliquoted. These could then be flash frozen in nitrogen and lyophilized for about 24 hours at maximum power in the lyophilizer. The lyophilizates were resuspended to a final concentration of 0.02 ⁇ g / ⁇ l (same starting concentration) in the respective medium and transfected onto BEAS-2B cells in 96-well plates analogously as described below.
  • Sucrose was added in powder form after an incubation time of 10 min and the complexes were incubated for a further 10 min, the particle size being controlled by PCS before and after addition of sucrose.
  • the powder was in a mortar homogenized and pestle and subsequently by means of homogenizer, a cylindrical glass vessel with glass pestle (debris Labortechnik, Germany), or by means of Ultra-Turrax ® (stage 3, 14 sec, Ika Labortechnik, Germany) PLGA solution to be suspended.
  • the powder was resuspended directly or previously homogenized by mortar in water for injection.
  • the lyophilizates were resuspended to a final concentration of 0.02 ⁇ g ⁇ l in the respective medium.
  • the determination of the hydrodynamic diameter of the polyplexes was carried out by means of photon correlation spectroscopy in a semimicrocuvial cuvette with 600 ⁇ Polyplex solution in bidistilled water (0.02 ⁇ g / ⁇ l pDNA), the zeta potential by means of electrophoretic light scattering in a macro cuvette with 1.6 ml Polyplex solution (0.02 or 0, / ⁇ 1 pDNA).
  • the following settings were used: 5 measurements (size measurement), 5 runs of 10 cycles per sample (zeta potential); Viscosity of water (0.89 cP) or HBS (1.14 cP); Ref index 1.33; Dielectric constant 78.5; Temperature 25 ° C.
  • the zeta potential was calculated according to Smoluchowski.
  • the evaluation of the size was based on a standard curve.
  • the device was pulsed with polystyrene latex particles 92 nm in size (Duke Scientific Cooperation, CA, USA) and zeta potential reference Bl-LC-ZRZ with a +50 mV charge (Laboratory chemistry, Vienna, Austria) at regular intervals Checked intervals.
  • Agarose gel electrophoresis can be used to determine the degree of complexation of the nucleic acid (plasmid DNA, mRNA) in polyplexes.
  • polyplexes were prepared as described above, mixed with 6-fold concentrated loading buffer and 100 ng each pDNA on a 0.8% agarose gel spiked with ethidium bromide (10 ug / 100 ⁇ ) applied. For reference, a corresponding size marker was applied. Electrophoresis was carried out at 125 V for approximately 1.5 h in 1x TAE buffer. Subsequently, the bands of the nucleic acid were detected under UV light (360 nm) and recorded by gel camera.
  • the supernatant was removed and dried in a vacuum system (Speed Vac, Dieter Piatkowski, Germany) to constant weight.
  • a freeze dryer Liscovac GT 2, LH Leybold, Germany
  • the matrix in a freeze dryer was also dried to constant weight, which then determines the percentage of the polymer in the supernatant (loss) and in the precipitate (matrix grade) based on the total amount of polymer used could be.
  • cytotoxicity of the solvents was determined by means of an ATP-based test assay (ATPlite, Perkin Elmer).
  • ATPlite ATPlite, Perkin Elmer
  • cells were seeded in a 96-well plate 24 hours before the experiment, the medium was removed immediately before the experiment, the cells were washed once with PBS and 50 .mu.l serum-containing medium with antibiotic addition (Penicillin / Streptomycin 0.1% (v / v); gentamycin 0.5% (v / v), Gibco-BRL, UK).
  • each 50 ⁇ different concentrations of solvent (16-500 ug / ul) diluted in water for injection, added and incubated for different lengths of time at 37 ° C, 5% C0 2 and 100% humidity (15, 30, 60, 221 , 360 and 640 min). After the incubation period, the medium was aspirated, the cells were washed once with PBS, 50 .mu.l PBS per well presented and determined cell viability according to the manufacturer. The measurement of luminescence was carried out in a plate reader (Wallac Victor2 / 1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA), using the luminescence of untreated cells (50 ⁇ M water for injection) as a reference value with a viability of 100%. For each time point, the concentration of the solvent against the measured cell viability (mean ⁇ standard deviation from n 4 batches) was plotted and a non-linear standard function was adjusted:
  • Both response variables can be mathematically transformed into the memory module G "and loss modulus G " ', the memory module characterizing the stored and thus recyclable portion of the introduced kinetic or deformation energy (elastic component) and the loss modulus, a measure of the heat released per oscillation Energy and thus lost share represents (frictional share).
  • the quantification of the released plasmid DNA from the matrix formed in situ was carried out photometrically.
  • the samples were shaken out before the measurement with chloroform (1 ml, 400 g, RT, 10 min) in order to separate PLGA degradation products which would disturb a photometric quantification [27].
  • the samples were then measured photometrically at 260 nm (Nanodrop-1000, PEQLAB Biotech, Germany).
  • 1-PEI / pDNA polyplexes pDNA concentration 100 ⁇ g / ml
  • 1-PEI / pDNA polyplexes pDNA concentration 100 ⁇ g / ml
  • a standard series was determined by serial dilution with PBS on 5 individual days at 260 nm, on the basis of which the concentration of released complexed plasmid DNA could be calculated.
  • the results are shown in FIG.
  • unloaded films were examined (background basic correction), small deviations in the volumes were taken into account by weighing the samples over the density of water.
  • L-PEI / plasmid DNA polyplexes (N / P ratio 10, 100 ⁇ g pDNA / batch) were formulated as described above, lyophilized with 10% sucrose, and homogenized using a mortar and pestle, which was dosed by weight and applied either in a sterile filtered PLGA solution or resuspended in the water phase (water for injection) could be resuspended. Water for injections without additives was used as a negative control.
  • plasmid DNA pMetLuc and pCMV-tPA-IRES-Luc were used in equal proportion.
  • Met5A cells were seeded on hanging inserts (1 ⁇ M PET Millicell) with a polyethylene terephthalate (PET) membrane, which allowed light microscopic control of the cells.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Each 1.5 ml cell culture medium was presented, the inserts 2 minutes in equilibrated therein and then seeded 250,000 cells per well in 1, 5 ml of medium on the membrane.
  • the medium was removed, washed once with PBS, and the samples were sprayed on the cells as described above. Samples were taken daily at the beginning, and every two to three days later, with the medium being changed completely, the samples immediately placed on ice and stored at -80 ° C. until the analytical determination. Determination of transfection efficiency by luciferase activity measurement
  • the luciferase activity 24 h after transfection was measured by washing the cells once with PBS, per well with 100 ⁇ lx cell lysis buffer (25 mM Tris / HCl pH 7.8, 0.01% Triton-X 100) and after an incubation time of 10 min at RT were shaken for 60 sec.
  • luciferin substrate 100 ⁇ luciferin substrate (470 ⁇ D-luciferin, 270 ⁇ coenzyme, 33.3 mM DTT, 530 ⁇ ATP, 1.7 mg (MgC0 3 ) 4 Mg 2 ⁇ 5 H 2 O) were then automatically added to an aliquot of 50 ⁇ , measured 2.67 mM MgS0 4, 0.1 mM EDTA 0.1 mM, 20 mM tricine) was added and the light emission over a period of 5 sec in a plate reader (Wallac Victor 2/1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA) become. Before addition of the substrate, the background was also determined over the period of 5 sec.
  • the luciferase activity measured as emitted photons (Relative Light Units, RLU) was integrated after background correction over a period of 10 seconds and related to the total protein amount of the cell mass.
  • the total protein was previously determined by means of a standard protein assay (Biorad method).
  • the total tissue plasminogen concentration in selected samples was determined by ELISA (Human tPA Total Antigen Assays, Alternative Research, Dunn Laboratory GmbH, Germany) in the supernatant of the cells, with the assay used in addition to free and thus active tPA also the latent and bound to the inhibitor form was detected. Since these were supernatants from the cell culture, the standard was diluted analogously to the samples in cell culture medium of the cells used without FCS. The positive control (bolus dose) was diluted as follows: 1:50 (48 h, 9 d), 1:10 (16, 23 and 29 d).
  • the samples from the inner compartment were filled in (30 ⁇ sample ad 100 ⁇ ), whereas the samples from the outer compartment were analyzed undiluted.
  • the assay was performed according to the manufacturer's instructions and the absorbance at 450 nm over a period of 0.1 sec in a plate reader (Wallac Victor 2/1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA). The standard curve is shown in FIG. The negative controls were used as described above.
  • the medium was removed and the plasmid DNA remaining in the matrix was stained with propidium iodide.
  • the matrix was incubated with propidium iodide in a 1:10 dilution in PBS for 10 min at RT, washed again with PBS before taking up and taken pictures with an epifluorescence microscope (Axiovert 135, Carl Zeiss, Jena, 10x objective).
  • the excitation of propidium iodide was at 470 ⁇ 20 nm, whereas the emission was detected at 540 ⁇ 25 nm.
  • the software Axiovision LE 4.5 was used and analyzed with an Alexa 560nm filter at Brightfield.
  • the transfection was carried out as above in 24-well plates with some special features. In each case 750 ng of plasmid DNA and 30 pmol siRNA complexed with 1-PEI at an N / P ratio of 10 (based on the amount of plasmid DNA) were used. The change of the medium took place after 6 h. The proteins, the tissue-specific plasminogen activator and plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1), were analyzed after transfection by Western blot.
  • PAI-1 tissue-specific plasminogen activator and plasminogen activator inhibitor type 1
  • the separation of the proteins was carried out according to their molecular weight by means of SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). To destroy secondary and tertiary structures of the proteins, the batches were assayed (3.75 ⁇ sample, 15 ⁇ 4x application buffer (130 mM Tris / HCl pH 7.4, 20% glycine, 10% SDS, 0.06% bromophenol blue, 4% DTT). ad 60 ⁇ water for injection) previously denatured for 5 min at 95 ° C.
  • SDS-PAGE SDS-polyacrylamide gel electrophoresis
  • the labeled proteins were detected by ECL chemiluminescence (Amersham Bioscience, USA) on a film (Amersham Hyperfilm ECL, GE Healthcare, German) and analyzed for quantification using Image J Basics Version 1.38. Normalization was via the actin band of the untreated cells.
  • tetraglycol tetrahydrofurfuryl alcohol-polyethyleneglycol
  • Tetraglycol has been used since the 1960s as a solvent for parenteral (iV, im) in concentrations up to 50% (v / v) and shows low toxicity at this dilution [30].
  • Glycerolformal is an odorless, also low toxicity, solvent consisting of a mixture of 1,3-dioxan-5-ol and 1,3-dioxolane-4-methanol [30] and is an excellent solvent for many pharmaceuticals and cosmetics.
  • solvent consisting of a mixture of 1,3-dioxan-5-ol and 1,3-dioxolane-4-methanol [30] and is an excellent solvent for many pharmaceuticals and cosmetics.
  • Ivomec TM 0.27% is approved for subcutaneous administration in pigs and is used at 0.1 ml kg [31].
  • DMI dimetylisosorbide
  • ethyl lactate is used as a parenterally administrable vehicle for steroid formulations and, despite the GRAS number, is considered to be relatively toxic with narcotic and slightly hemolytic activity.
  • DMI is used topically as a penetration enhancer with low haemolytic activity [30, 34].
  • Matschke and colleagues showed that glycerol esters with good compatibility are suitable solvents for PLGA / PLA polymers [33].
  • triacetin a low-toxicity short-chain triglyceride, has been tested [35, 36] and previously described as an alternative to NMP and DMSO for in situ formed depot drug forms [29, 37-39].
  • the amount of polymer in the supernatant (loss) and in the precipitate (implant) was quantified in spray tests by weighing back the dried matrix. If one now plots the distribution coefficient P of the solvents against the matrix quality, as shown in FIG. 4B, the film quality is linearly dependent on the water-miscibility of the solvent. The graph clearly shows that the matrix formation could be improved with increasing water-miscibility of the solvents, with about 80% of the amount of polymer used being incorporated into the matrix with a P value ⁇ 0.25.
  • FIG. 5 shows the LD 50 values calculated from the experiments for all solvents tested as a function of the incubation time.
  • the compatibility of the solvents decreased in the following order; Glycerol formal>>DMI> tetraglycol.
  • Glycerol formal showed the lowest toxicity of the tested solvents with an LD 5 o value of approximately 1 g / ml with an incubation time of less than 6 h. In comparison to DMI and tetraglycol, this meant a 220-fold or 400-fold better compatibility after the end of the experiment.
  • biodegradable copolymers of lactic acid and glycolic acid poly (D, L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) polymers
  • PLGA poly (D, L-lactic-co-glycolic acid)
  • Boehringer Ingelheim were investigated (trade name Resomer RG ® ), which are already approved by the FDA for parenteral administration ,
  • Figure 2 shows the results for polymers having a composition of (a) PLA / PGA 50:50 with free acid groups (H series) and (b) PLA / PGA 75:25 with esterified end groups (S series). The latter are more lipophilic than the H series due to the higher proportion of lactic acid and the esterified end groups.
  • the graphs illustrate that with higher molecular weights of the polymers in both series, a larger amount of polymer could be incorporated into the matrix.
  • This effect was significant for DMI in the H-series, and for both solvents in the S-series, 755 S almost 100% of the amount of polymer used in the matrix trained using glycerol formal and Resomer ® RG (97.6 ⁇ 0.6% ). Comparing the polymer series in combination with the solvents tested, glycerol formal with the S-Series showed a 20% lower loss of polymer used compared to the H series and compared to DMI in both series of polymers.
  • DMI dissipation factor
  • plasmid DNA was developed as a model active substance. Theoretically, the plasmid DNA could be incorporated into the matrix both in "naked” and complexed form. However, since "naked" plasmid DNA transfected cells only very inefficiently, the plasmid DNA was complexed prior to embedding in the film with 1-PEI (N / P ratio 10) and incorporated as nanoscale polyplexes in the matrix. As a result, it was additionally able to be protected against a drop in pH within the matrix, which occurs during the degradation of the polymer structure due to the release of polymer monomers within the matrix and is generally a problem for sensitive macromolecules [47].
  • the incorporation of the polyplexes into the matrix could be carried out dissolved in the aqueous phase [44] or dispersed in the PLGA solution [28, 45].
  • a direct addition of small quantities of water about 5%
  • the use of highly concentrated plasmid DNA solutions was required, which, however, have a low stability and tend to aggregate formation. It was therefore advantageous to disperse the polyplexes as lyophilisate analogously to protein formulations [28, 45] in the PLGA solution or to resuspend before use in the aqueous phase.
  • the formulations were structured as follows:
  • the lipophilic phase (1 ml): 10% (m / v) PLGA polymer in glycerol, tetraethylene glycol, or DMI (Resomer ® RG 502 H, 504 H)
  • Hydrophilic phase (1 ml): water for injections 3) Active Ingredient Component: lyophilized polyplexes resuspended in the lipophilic or hydrophilic phase
  • Freeze-drying is one of the standard methods in the pharmaceutical industry for stabilizing formulations during storage. By including the molecules in an adjuvant matrix, formulations can be stabilized during the drying process, it being possible to use different protectors depending on the drying phase.
  • cryoprotectants prevent crystallization of the solution during freezing. The system solidifies as a supercooled melt without complete phase separation (solidified liquid, glass).
  • lyoprotectants provide protection in the further course of drying by replacing the bonds of the active ingredient to the water by forming hydrogen bonds.
  • Polyplexes can also be lyophilized with the addition of cryoprotectants and lyoprotectors, so that aggregation can be prevented after resuspension [48, 49].
  • polyplexes can be stored better [48] and the solution can be concentrated to a plasmid DNA concentration of 1 mg / ml [50].
  • Sugars such as sucrose or trehalose act as lyo- and cryoprotectants and have been shown to stabilize polyplexes [48, 49].
  • Water-soluble substances such as these can also accelerate the release of macromolecular drugs from in situ formed PLGA based films. During the matrix formation, water-filled pores are formed by the dissolution of these substances, through which the active substance can subsequently diffuse out of the matrix. A similar effect was described for high loading of the matrix [27, 33].
  • UT Ultra-Turrax
  • H glass homogenizer
  • the release of active substances from implants can in principle be effected by i) diffusion of the active substance from the polymer matrix (diffusion-controlled) or ii) by erosion of the matrix (erosion-controlled) [51, 52].
  • diffusion-controlled diffusion-controlled
  • erosion-controlled erosion-controlled
  • initial release of the active agent may occur until complete precipitation of the polymer.
  • the release kinetics of films formed in situ was investigated as a function of the molar mass of the polymer, of the solvent used and of the embedded variant. The following combinations were tested:
  • Lipophilic phase (1 ml): Resomer ® RG 502 H or 504 H to 10% (m / v) in glycerol formal, tetraethylene glycol or DMI
  • Active component lyophilized polyplexes (1-PEI / pDNA) in homogenized form
  • the polyplexes were homogenized in a mortar and either resuspended in the hydrophilic phase (embedding variant A) or dispersed in the lipophilic PLGA solution by means of a homogenizer (embedding variant B).
  • the Frei GmbHspro-glare are shown for Resomer ® RG 502 H and 504 H using different solvent for both variants embedding in FIG. 6
  • phase 1 concave release profile
  • phase 2 linear kinetics
  • glycerol formal showed a low initial, followed by a slow diffusion-controlled release. It was only with the beginning of erosion of the matrix erosion that an accelerated release of the polyplexes was observed, which began 15 or 26 days, depending on the chain length of the polymers used.
  • films based on tetraglycol showed a moderate initial release of 32% (Resomer RG 502 H) and 50% (Resomer RG 504 H) a moderate to no release in the observed time frame. Only in the case of the longer-chain polymer was it due to the erosion of the matrix to a low release after 26 days (Fig. 6C).
  • DMI showed the fastest release for all combinations of long or short chain polymer and the different embedding variants.
  • Continuous release up to 100% drug release was achieved with Resomer ® RG 504 H by incorporation of the drug component into the hydrophilic phase.
  • Polyplexes incorporated in tetraglycol-based films showed no diffusion-controlled release. Over the observed period, an additional 14% of the pDNA amount could be released after initial release, whereby the initial release varied between 0 and 48%. This was relatively high in the case of embedding variant A, whereas no initial release was observed when the polyplexes were dispersed in the lipophilic phase.
  • Films based on glycerol formal showed a low initial release irrespective of the embedding method, although the polyplexes could not be released until after 23 days by erosion of the matrix even when these films were used.
  • the polyplexes were dissolved in the hydrophilic phase.
  • the formulations were first tested in vitro using the active component 1, which was complexed with 1-PEI and lyophilized with the addition of 10% sucrose.
  • the pMetLuc plasmid which codes for a luciferase enzyme secreted by the cell, was additionally used in a 1: 1 mixture.
  • mesothelial cells were cultured on inserts and the polymer film was subsequently sprayed onto the cell layer.
  • the use of the inserts made it possible to divide the wells into a two-chamber system with outer and inner compartments comparable to the on-site anatomy in the peritoneum, between which a constant mass transfer was possible, so that the cells could be supplied with medium from the apical and basolateral side.
  • An optical control of the cell morphology was carried out by light microscopy, but was complicated by the sprayed on film.
  • the expression of the reporter gene luciferase could be examined by using the inserts in both compartments over a period of 30 days.
  • FIG. 10 Shown in FIG. 10 is the upper compartment.
  • the films formed in situ showed a lesser amount of luciferase by a factor of 10 3 to 10 4 .
  • the course of gene expression was as described above.
  • films based on DMI had shown an initial release of 56% of the amount of pDNA used and subsequently a further 38% to day 26 release. Following this release profile, an increased gene expression was observed for the DMI-based film after only 2 days, which dropped to basal levels after a further 7 days and increased again to moderate levels by day 23.
  • the tPA expression from the matrix consisting of glycerol and Resomer ® RG 504 H is shown in comparison to the single dose and at a film without active ingredient component (inactive film) in Figure 10A.
  • the active substance component Without the depot system, very high protein levels were obtained over a period of 29 days, analogous to luciferase expression, whereby a 100 to 40-fold increase in the tPA concentration compared to the basal values could be achieved.
  • Similar concentrations were achieved after intraperitoneal administration of recombinant tPA (alteplase) in plasma [82]. The values that could be achieved using the matrix formulation therefore appear much closer to the physiological conditions.
  • the tPA / PAI-1 ratio when co-applied to the untreated cells increased to 8-fold, with the application of pDNA alone or in combination with a non-functional siRNA (EGFP siRNA) only an increase of the 4 - or 5 times could be achieved.
  • EGFP siRNA non-functional siRNA
  • pUC placebo plasmid
  • Glycerol formal showed the best tolerability on mesothelial cells in the cell viability test, with LD 50 values being 200 and 400 times higher, respectively, than DMI and tetraglycol. These were below 6 g incubation time at about 1 g / ml, ie with an application of about 780 ⁇ pure Glycerolformal die off 50% of the mesothelial cells.
  • Literature data indicate similar LD50 values after iv administration in rodents for DMI and glycerol formal, whereas tetraglycol is more toxic by a factor of 2-3.
  • an LD50 of 4 to 4.8 g / kg body weight (mouse) with iv administration of a 50% strength by weight refer Glycerolformallö- solution.
  • the EMA describes this in a final report by the Committee for Veterinary Products [85].
  • the acute toxicity after intravenous administration of DMI hardly differs from glycerol formal.
  • an LD 50 of 5.4 g / kg body weight (rat) with application of 40% DMI in isotonic saline solution (v / v) and an LD 50 of 6.9 g / kg body weight (mouse) with application of a 20% Solution seems even better tolerated DMI after intravenous administration.
  • Tetraglycol has been used as a solvent for parenterals (iv, im) since the 1960's in concentrations up to 50% (v / v) and is considered to be non-irritating at this dilution.
  • the LD50 after intravenous administration without dilution is 3.8 g kg body weight (mouse) lower than described for the other two solvents [86].
  • Jain RA The manufacturing techniques of various drug loaded biodegradable poly (lactide-co-glycolide) (PLGA) devices. Biomaterials. 2000; 21: 2475-2490.
  • Diamond MP Reduction of de novo postsurgical adhesions by intraoperative precoating with Sepracoat (HAL-C) Solution: a prospective, randomized, blinded, placebo-controlled multicenter study. The Sepracoat Adhesion Study Group. Fertil Sterile. 1998; 69: 1067-1074.
  • Gago LA Saed GM
  • Chauhan S Elhammady EF
  • Diamond MP Diamond MP.
  • Sepraufm modified hyaluronic acid and carboxymethylcellulose acts as a physical barrier. Fertil Sterile. 2003; 80: 612-616.

Abstract

A spray system for production of a matrix which forms in situ is described, this comprising at least one lipophilic component comprising at least one polymer based on glycolic acid and lactic acid and at least one biocompatible solvent having an XlogP3 value of less than 0.2, and at least one hydrophilic component, the at least two components being present separately from one another prior to use and not being mixed until or in the course of spraying, and the components forming a film when sprayed onto human tissue.

Description

SPRÜHSYSTEM ZUR ERZEUGUNG EINER IN SITU GEBILDETEN MATRIX  SPRAY SYSTEM FOR GENERATING A SITU-MADE MATRIX
Die Erfindung betrifft ein Sprüh- bzw. Applikationssystem zur Verwendung zur Verhinderung von Adhäsionen, insbesondere chirurgischen Adhäsionen. The invention relates to a spray or application system for use in preventing adhesions, in particular surgical adhesions.
Nach Verletzungen und operativen Eingriffen kommt es häufig zu Adhäsionen, die sich zu Verwachsungen und Vernarbungen entwickeln und zu postoperativen Komplikationen führen. Insbesondere bei operativen Eingriffen im Bauchraum entstehen bei bis zu 94% der Patienten primäre postoperative Adhäsionen. Das Peritoneum kleidet als seröse Haut die Bauchhöhle aus und besteht aus einem visceralen und einem parietalen Blatt mit einem serösen Spaltraum, der mit 5 bis 20 ml Flüssigkeit gefüllt ist und ein freies Gleiten der Organe ermöglicht. Histologisch betrachtet besteht das Peritoneum aus einem einschichtigen Plattenepithel, auch Mesothelschicht genannt, und einer schmalen Schicht an subserösem Bindegewebe. Eine Verletzung der Mesothelschicht führt innerhalb weniger Tage zur Ausbildung fester Verwachsungen zwischen den beiden Blättern und dem umliegenden Gewebe. Neben Verletzungen durch einen chirurgischen Eingriff kann die Mesothelschicht auch bereits durch den Einsatz von Tupfern, das Austrocknen der Oberfläche während der Operation oder durch Kontakt mit Talkum von entsprechend gepuderten Handschuhen geschädigt werden. Auch bei minimalinvasiver Chirurgie, wie Laparoskopie, wird der Ak- tivierungsprozess in Gang gesetzt.  After injuries and surgical procedures, adhesions often develop, which develop into adhesions and scarring and lead to postoperative complications. Especially in abdominal surgery, up to 94% of patients experience primary postoperative adhesions. The peritoneum, as a serous skin, coats the abdominal cavity and consists of a visceral and a parietal leaf with a serous cleft space filled with 5 to 20 ml of fluid, allowing free movement of the organs. Histologically, the peritoneum consists of a single-layered squamous epithelium, also called the mesothelial layer, and a narrow layer of subserous connective tissue. A breach of the mesothelial layer leads to the formation of solid adhesions between the two leaves and the surrounding tissue within a few days. In addition to injury from surgery, the mesothelial layer can be damaged by the use of swabs, the drying out of the surface during surgery, or by contact with talcum from appropriately powdered gloves. Even with minimally invasive surgery, such as laparoscopy, the activation process is set in motion.
Obwohl schon über ein Jahrhundert an der Pathophysiologie peritonealer Adhäsionen geforscht wurde, sind die Erkenntnisse bis heute noch unvollständig. In Figur 1 ist die Pathogenese peritonealer Adhäsionen mit therapeutischen Ansatzmöglichkeiten zusammenfassend dargestellt. Es wird angenommen, dass durch Traumatisierung des peritonealen Gewebes eine Entzündungsreaktion mit Exsudation von inflammatorischen Zellen und löslichen Fibrinmonomeren entsteht. Innerhalb von ca. 3 Stunden bilden sich daraus erste fibröse Strukturen, die bei ausreichender fibrinolytischer Aktivität durch die Serinprotease Plasmin innerhalb der ersten Tage aufgelöst werden können. Geschieht dies nicht, kommt es in der Folge zur Bildung von kollagenreichem Bindegewebe, der permanenten Adhäsion, die dann die Schwierigkeiten bereitet. Although the pathophysiology of peritoneal adhesions has been researched for more than a century, the findings are still incomplete. FIG. 1 summarizes the pathogenesis of peritoneal adhesions with therapeutic options. Traumatization of the peritoneal tissue is believed to produce an inflammatory response with exudation of inflammatory cells and soluble fibrin monomers. Within about 3 hours, this results in the formation of the first fibrous structures, which, with sufficient fibrinolytic activity by the serine protease Plasmin can be resolved within the first few days. If this does not happen, it leads to the formation of collagen-rich connective tissue, the permanent adhesion, which then causes the difficulties.
Während in den ersten zwei Tagen nach der Verletzung vor allem neutrophile Leukozyten am Entzündungsprozess beteiligt sind, spielen Makrophagen und Mesothelzellen eine entscheidende Rolle für die Entstehung der permanenten Adhäsion. Beide Zelltypen sind in der Lage, Plasminogen, eine Vorstufe des Plasmins, in die Blutbahn auszuschütten. In den Blutkapillaren wird Plasminogen durch die Serinprotease Plasminogenaktivator (Tis- sue/Urokinaseplasminogenaktivator, t-PA/u-PA) in Plasmin umgewandelt. Diese Proteasen werden ebenfalls von der Mesothelschicht sezerniert. Ausgelöst durch eine erhöhte Konzentration an inflammatorischen Cytokinen wie dem Tumornekrosefaktor (TNF), dem transformierenden Wachstumsfaktor (TGFß) oder Interleukinen kommt es in der posttraumatischen Phase zu einem Abfall der aktiven tPA-Konzentration. Dadurch wird die fibri- nolytische Aktivität in der Bauchhöhle deutlich reduziert, was zu einem Ungleichgewicht zwischen Fibrinolyse und Fibrinbildung führt und die Ausbildung permanenter Adhäsionen fördert. Der Abfall der aktiven t-PA-Konzentration im Gewebe wiederum ist die Folge einer reduzierten t-PA-Produktion in den Mesothelzellen und einer gleichzeitig erfolgenden Überexprimierung an Plasminogenaktivator-Inhibitor Typ 1 (PAI-1), dem wichtigsten Inhibitor des Gewebeplasminogenaktivators. Vergleichbar dem primären Wundverschluss, bei dem Thrombozyten vermehrt PAI-1 sezernieren, um dadurch eine vorzeitige Lyse des Fibrins zu verhindern und somit den primären Wundverschluss einzuleiten, kommt es in der posttraumatischen Phase zu einer vermehrten Bildung des Plasminogenaktivator- Inhibitors durch Mesothelzellen und Endothelzellen submesothelialer Blutgefäße. Es wird daher davon ausgegangen, dass das t-PA/PAI-1 -Gleichgewicht die Schlüsselstelle für die Ausbildung peritonealer Adhäsionen ist.  While neutrophilic leukocytes are involved in the inflammatory process in the first two days after the injury, macrophages and mesothelial cells play a crucial role in the development of permanent adhesion. Both cell types are able to release plasminogen, a precursor of plasmin, into the bloodstream. In the blood capillaries, plasminogen is converted to plasmin by the serine protease plasminogen activator (Tissue / urokinase plasminogen activator, t-PA / u-PA). These proteases are also secreted by the mesothelial layer. Triggered by an increased concentration of inflammatory cytokines such as tumor necrosis factor (TNF), transforming growth factor (TGFβ) or interleukins, there is a fall in the active tPA concentration in the post-traumatic phase. This significantly reduces fibrinolytic activity in the abdominal cavity, leading to an imbalance between fibrinolysis and fibrin formation and promoting the formation of permanent adhesions. In turn, the decrease in active t-PA concentration in the tissue is the result of reduced t-PA production in the mesothelial cells and concomitant overexpression of plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1), the major inhibitor of tissue plasminogen activator. Similar to primary wound closure, in which platelets secrete more PAI-1 to prevent premature lysis of the fibrin and thus initiate primary wound closure, the plasminogen activator inhibitor is increasingly formed in the post-traumatic phase by mesothelial cells and endothelial cells of submesothelial blood vessels , It is therefore considered that t-PA / PAI-1 balance is the key site for the development of peritoneal adhesions.
Zur Therapie der permanenten Adhäsion gibt es verschiedene Ansatzpunkte, wie:  For therapy of permanent adhesion, there are various starting points, such as:
i) Primärprophylaxe durch Vermeidung von Verletzungen und Entzündungen,  i) primary prophylaxis by avoiding injury and inflammation,
ii) Verhinderung der Gerinnung von serumhaltigem Exudat durch Antikoagulantien, iii) Auflösung der Fibrinstrukturen durch Fibrinolytika,  ii) preventing coagulation of serum-containing exudate by anticoagulants, iii) dissolving fibrin structures by fibrinolytics,
iv) Einsatz mechanischer Barrieren bis zur Regeneration der Mesothelschicht durch Separation und  iv) use of mechanical barriers to the regeneration of the mesothelium layer by separation and
v) Verhinderung der Fibronisierung.  v) prevention of fibronization.
Der Einsatz von Fibrinolytika und der Einsatz von physikalischen Barrieren wurden als erfolgversprechend für die Therapie angesehen, keiner dieser Ansätze hat sich jedoch aufgrund der damit verbundenen Nachteile in der Klinik durchgesetzt. Es hat sich herausge- stellt, dass die derzeit verfügbaren Fibrinolytika eine unzureichende antiadhäsive Wirksamkeit haben, was u.a. auf ihre kurze Plasmahalbwertszeit zurückzuführen sein dürfte. Aufgrund der deswegen erforderlichen hohen Dosierung treten starke Nebenwirkungen auf, die den Einsatz verhindern. Bekannte Fibrinolytika sind Streptokinase, Urokinase und das rekombinant hergestellte t-PA-Protein Alteplase (erhältlich als Actilyse®) und dessen modifizierte Form Reteplase (im Handel erhältliche Form Rapilysin®). Alteplase hat eine Plasmahalbwertszeit von nur 3 bis 6 Minuten, die für die modifizierte Form der Reteplase auf 13 bis 16 Minuten gesteigert werden konnte. Aus diesem Grund sind Mehrfachapplikationen und Infusionspumpen notwendig, um kontinuierliche Wirkspiegel zu erzielen, die hohe Nebenwirkungen erzeugen. The use of fibrinolytics and the use of physical barriers have been considered to be promising for therapy, but none of these approaches has prevailed because of the associated disadvantages in the clinic. It turned out indicates that currently available fibrinolytic agents have inadequate antiadhesive activity, which may be due, inter alia, to their short plasma half-life. Due to the therefore required high dosage severe side effects occur, which prevent the use. Known thrombolytic agents are streptokinase, urokinase and t-PA protein alteplase recombinantly produced (available as Actilyse ®) and its modified form reteplase (commercially available form Rapilysin ®). Alteplase has a plasma half-life of only 3 to 6 minutes, which could be increased to 13 to 16 minutes for the modified form of reteplase. For this reason, multiple applications and infusion pumps are necessary to achieve continuous levels of effect that produce high side effects.
Auch physikalische Barrieren wurden bereits zur Reduktion von Adhäsionen eingesetzt. Ein positiver Einfluss auf postoperative Komplikationen konnte bisher jedoch noch nicht nachgewiesen werden. Die derzeit verfügbaren physikalischen Barrieresysteme sind auf das lokale Applikationsfeld begrenzt. Bekannt sind hierfür vor allem resorbierbare Gewebe, wie beispielsweise oxidierte Cellulosefasern, eine Kombination aus Hyaluronsäure und Carboxymethylcellulose oder PEG-Gele.  Physical barriers have also been used to reduce adhesions. However, a positive influence on postoperative complications has not yet been demonstrated. Currently available physical barrier systems are limited to the local application field. Above all, resorbable tissues are known for this purpose, such as, for example, oxidized cellulose fibers, a combination of hyaluronic acid and carboxymethyl cellulose or PEG gels.
So ist aus US 201 1/0052712 AI bekannt, Polymere als Adhäsionsbarrieren einzusetzen, die biologisch abbaubar sind. Es wird eine Formulierung zur Erzeugung einer Adhäsionsbarriere vorgeschlagen, die eine Vielzahl von Teilchen aus einer Polymerkombination aus einem biologisch abbaubaren Polymer und mindestens einem wasserlöslichen Polymer enthält, die in Form eines Films auf einem Gewebe abgeschieden wird, um die Adhäsion zu verhindern. Das wasserlösliche Polymer soll dazu dienen, nach dem Auftragen Wasser aus dem Gewebe anzuziehen, aufzuquellen und dadurch die Filmbildung zu ermöglichen und Wasser zur Verfügung zu stellen, damit die Teilchen sich nach und nach abbauen und den gegebenenfalls enthaltenen Wirkstoff freisetzen. Als Wirkstoff kann in diesen Teilchen z.B. ein entzündungshemmendes Mittel enthalten sein. Die Eigenschaften der mit dieser Formulierung erhaltenen Filme hängen jedoch von der am aufgetragenen Ort zur Verfügung stehenden Menge an Wasser ab und sind nicht replizierbar einzustellen.  For example, from US 201 1/0052712 A1 it is known to use polymers as adhesion barriers which are biodegradable. There is proposed a formulation for forming an adhesion barrier comprising a plurality of particles of a polymer combination of a biodegradable polymer and at least one water-soluble polymer deposited in the form of a film on a fabric to prevent adhesion. The water-soluble polymer is intended to attract water from the fabric after application, to swell and thereby to allow the formation of film and provide water, so that the particles gradually degrade and release the active ingredient optionally contained. As the active ingredient, in these particles, e.g. contain an anti-inflammatory agent. The properties of the films obtained with this formulation, however, depend on the amount of water available at the applied site and are not set to be replicable.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, Wirkstoffe, die die Adhäsion verhindern sollen, am Ort der Verletzung bzw. des Eingriffs aufzutragen. Da Flüssigkeiten nicht lange am gewünschten Ort bleiben, wurden in der Vergangenheit Systeme entwickelt, bei denen Wirkstoffe, gegebenenfalls verkapselt in biologisch abbaubare Polymere, in einer Matrix, die vorgefertigt wird, bereitgestellt werden. Feste Systeme sind jedoch gerade im Bereich des Bauchraums für den Patienten unangenehm. Es wurde daher auch schon vorgeschlagen, stattdessen Gele einzusetzen, die Wirkstoffe enthalten können. So wird beispielsweise in WO 2004/01 1054 eine Polymerdepotzusammensetzung mit einer Polymermatrix aus verschiedenen Arten von Polymeren mit niedrigem bis hohem Molekulargewicht beschrieben, die ein Lösungsmittel enthält, das mit Wasser kaum mischbar ist, das die Plastizität des Polymers verbessern soll. Die vorgeschlagene Zusammensetzung ist ein komplexes System aus unterschiedlichen Arten von Polymeren und daher aufwändig in der Herstellung und Verwendung. It has also been proposed to apply active substances intended to prevent adhesion at the site of the injury or the procedure. Because liquids do not remain in the desired location for long, systems have been developed in the past where agents, optionally encapsulated in biodegradable polymers, are provided in a matrix that is prefabricated. However, fixed systems are uncomfortable for the patient, especially in the region of the abdomen. It has therefore also been proposed instead to use gels that may contain active ingredients. For example, WO 2004/01 1054 describes a polymeric matrix composition having a polymer matrix of various types of low to high molecular weight polymers, which contains a solvent which is hardly miscible with water, which is intended to improve the plasticity of the polymer. The proposed composition is a complex system of different types of polymers and therefore expensive to manufacture and use.
Nachteilig bei den bekannten Systemen, die zur Matrixbildung Wasser aus der Umgebung verwenden, indem sie ein wasserlösliches oder wasserquellbares Polymer enthalten, um Wasser in die Matrix zu ziehen, ist es, dass durch das Wasser ein Wirkstoff, der in der Matrix enthalten ist, zu schnell freigesetzt wird, so dass anfangs eine zu hohe Konzentration an Wirkstoff an der Wirkstelle vorhanden ist. Gewünscht ist eine gleichmäßige Abgabe ohne einen so genannten Burst am Anfang. Um dies zu erreichen, wurde in US 2009/0004273 vorgeschlagen, zur Verkapselung von Proteinen und Peptiden ein Polymersystem zu verwenden, das kein Hydrogel bildet, wenn das System mit Gewebswasser in Kontakt kommt. Um eine kontinuierliche lineare Abgabe des Wirkstoffs zu erzeugen und einen Burst zu Beginn zu verhindern werden zwei unterschiedliche Polymersysteme aus einer hydrophoben Komponente und einer hydrophilen Komponente eingesetzt, die beispielsweise als Film oder Beschichtung von Vorrichtungen bereitgestellt werden können.  A disadvantage of the known systems which use water from the environment for matrix formation, by containing a water-soluble or water-swellable polymer to draw water into the matrix, is that through the water, an active substance contained in the matrix to is released quickly, so that initially too high a concentration of active ingredient is present at the site of action. It is desirable to have a uniform delivery without a so-called burst at the beginning. To achieve this, it has been proposed in US 2009/0004273 to use for encapsulation of proteins and peptides a polymer system which does not form a hydrogel when the system comes into contact with tissue water. In order to produce a continuous linear release of the active ingredient and to prevent a burst initially, two different polymer systems of a hydrophobic component and a hydrophilic component are used, which may for example be provided as a film or coating of devices.
Um die Einsetzbarkeit von Implantaten flexibler zu gestalten, wurde auch bereits vorgeschlagen, Filme oder Implantate in situ zu bilden. Hierzu beschreibt beispielsweise DE 100 01 863 Implantate, die am vorgesehenen Ort gebildet werden, indem ein Trägermaterial und ein Lösungsmittel hierfür kurz vor der Anwendung vermischt werden, so dass sich zumindest ein Teil des Trägermaterials löst, um dann im Körper flüssigkristalline Phasen zu bilden. Das Trägermaterial wird in Pulverform bereitgestellt und wird z.B. durch Sprühtrocknung erhalten. Insbesondere wenn auch noch ein Wirkstoff enthalten ist, muss dafür gesorgt werden, dass eine ausreichende Vermischung stattfindet, um den Wirkstoff gleichmäßig in der erzeugten Matrix zu verteilen.  In order to make the applicability of implants more flexible, it has also been proposed to form films or implants in situ. For example, DE 100 01 863 describes implants that are formed at the intended location by mixing a carrier material and a solvent for this purpose shortly before use, so that at least part of the carrier material dissolves, in order then to form liquid-crystalline phases in the body. The carrier material is provided in powder form and is used e.g. obtained by spray drying. In particular, if even an active ingredient is included, it must be ensured that sufficient mixing takes place in order to distribute the active ingredient evenly in the matrix produced.
Weitere in situ gebildete Trägersysteme wurden zur Herstellung von Implantaten beschrieben. Da Temperatur- und pH- Veränderungen sowie reaktive Bestandteile zur Matrixbildung im Körper direkt nicht eingesetzt werden können, ist die am häufigsten verwendete Technologie die Ausfällung über ein Lösungsmittel. Die Verfestigung des Implantats erfolgt bei den bekannten Verfahren daher meistens durch den Kontakt eines wasserunlöslichen Polymers, das in einer organischen Lösung gelöst ist, mit der Gewebsflüssigkeit. Um die Ausfällung zu beschleunigen, werden bei einigen der bekannten Verfahren, wie oben ausgeführt, der Zusammensetzung Wasser anziehende Bestandteile zugesetzt, z.B. quellbare Polymere. Je nach Trägersystem und verwendetem organischen Lösungsmittel kommt es dann zu einer Viskositätserhöhung unter Bildung eines viskosen Gels, oder zu einer echten Präzipitation des Trägersystems unter Bildung einer Matrix. Häufig wird hierfür ein Copolymer aus Milch- und Glycolsäure eingesetzt, deren Präzipitation sich über die Wahl des Lösungsmittels und des Polymers steuern lässt. Je nach Molekülgröße der pharmakologisch aktiven Komponente können somit Freisetzungskinetik und -dauer nach Bedarf angepasst werden. Zwei Technologien, die im Stand der Technik beschrieben werden, sind die Atrigel®-Technologie, die N-Methyl-2-pyrrolidon als wassermischbares Lösungsmittel verwendet, und die Alcamer®-Technologie, die schlecht wassermischbare Lösungsmittel einsetzt. Bekanntermaßen führt dabei eine höhere Vermischbarkeit mit Wasser zu einer schnellen Implantatbildung und damit zu einer gesteigerten Porosität der Matrix, während schlecht wassermischbare Lösungsmittel oder hochkonzentrierte Polymerlösungen eine langsamere Implantatbildung bewirken. Erstere führen zu einer schnellen Freisetzung der eingebetteten Komponenten und auch zu einer erhöhten initialen Freisetzung des Wirkstoffs, dem so genannten Burst. Letztere führen zu einer lang anhaltenden Freisetzung, wobei die Freisetzung erst nach einiger Zeit eintritt. Ein Produkt, das auf der Atrigel®- Technologie beruht, ist im Handel erhältlich in Form eines Hormonpräparats zur Behandlung von fortgeschrittenem, hormonabhängigem Prostatakrebs. Other carrier systems formed in situ have been described for the preparation of implants. Since temperature and pH changes as well as reactive constituents for matrix formation in the body can not be used directly, the most commonly used technology is precipitation via a solvent. The solidification of the implant is therefore carried out in the known methods mostly by the contact of a water-insoluble polymer dissolved in an organic solution, with the tissue fluid. To speed precipitation, some of the known processes, as outlined above, add to the composition water-attracting ingredients, eg, swellable polymers. Depending on the carrier system and the organic solvent used, there is then an increase in viscosity to form a viscous gel, or a true precipitation of the carrier system to form a matrix. Often this is one Copolymer of lactic and glycolic acid used, whose precipitation can be controlled by the choice of the solvent and the polymer. Depending on the molecular size of the pharmacologically active component thus release kinetics and duration can be adjusted as needed. Two technologies that are described in the prior art, the Atrigel ® technology, the N-methyl-2-pyrrolidone used as the water-miscible solvent, and the Alcamer ® technology employing poorly water-miscible solvent. As is known, a higher miscibility with water leads to a rapid implant formation and thus to an increased porosity of the matrix, while poorly water-miscible solvents or highly concentrated polymer solutions cause a slower implant formation. The former lead to a rapid release of the embedded components and also to an increased initial release of the active substance, the so-called burst. The latter lead to a long-lasting release, whereby the release occurs only after some time. A product based on Atrigel ® technology is commercially available in the form of a hormone preparation for the treatment of advanced, hormone-dependent prostate cancer.
Vorteil derartiger Systeme ist es, dass sie direkt am gewünschten Ort angewendet werden können und dass auch ein Wirkstoff während des Auftragens in die Matrix eingebettet werden kann. Das größte Problem bei den bekannten in situ gebildeten Implantaten ist jedoch die Kontrolle der Morphologie des Implantats und damit die Kontrolle über die Wirkstofffreigabe. Die Morphologie des Implantats ist abhängig von den Gegebenheiten am Anwendungsort, was eine Reproduzierbarkeit nahezu unmöglich macht und verhindert, dass eine Freisetzungskinetik vorbestimmt eingestellt werden kann.  Advantage of such systems is that they can be applied directly to the desired location and that also an active ingredient can be embedded in the matrix during application. However, the biggest problem with the known in situ formed implants is the control of the morphology of the implant and thus the control over drug release. The morphology of the implant is dependent on the conditions at the site of use, which makes a reproducibility almost impossible and prevents a release kinetics can be set in a predetermined manner.
Die bisher bekannten Systeme haben somit alle noch Nachteile und sind in der Anwendung noch nicht befriedigend. Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System bereitzustellen, das diese Nachteile überwindet, das einfach zu verwenden ist, ohne komplizierte oder aufwändige Maßnahmen bei seiner Verwendung und das Adhäsionen nach Verletzungen und chirurgischen Eingriffen zuverlässig vermeiden hilft. Weiterhin soll das System auch die Möglichkeit bieten einen Wirkstoff zu verabreichen, wobei die Abgabe des Wirkstoffs vorhersagbar, einstellbar und gleichmäßig sein soll, ohne zu Beginn einen Burst zu verursachen, aber auch ohne eine zu lange Anlaufzeit.  The previously known systems thus all still have disadvantages and are not yet satisfactory in the application. It was therefore an object of the present invention to provide a system which overcomes these disadvantages, which is easy to use, without complicated or expensive measures in its use and reliably helps to prevent the adhesions after injuries and surgical interventions. Furthermore, the system should also provide the opportunity to administer an active ingredient, wherein the release of the drug should be predictable, adjustable and even without causing a burst at the beginning, but also without too long start-up time.
Weiterhin war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Applikationssystem bereitzustellen, das direkt auf den vorgesehenen Ort aufgesprüht werden kann, das geeignet ist, Wirkstoffe, insbesondere hydrophile Wirkstoffe wie Nucleinsäuren, Proteine und Peptide aufzunehmen und kontrolliert freizusetzen, das am Anwendungsort einen stabilen Film erzeugen kann, dessen Freisetzungseigenschaften eingestellt und optimiert werden können. Außerdem sollte ein Applikationssystem bereitgestellt werden, das physiologisch kompati- bel ist und die Aktivität von Proteinen, Peptiden und Nucleinsäuren nicht hindert und somit die Freisetzung aktiver Produkte zulässt. A further object of the present invention is to provide an application system which can be sprayed directly onto the intended site, which is suitable for taking up and releasing in a controlled manner active ingredients, in particular hydrophilic active ingredients such as nucleic acids, proteins and peptides, which can produce a stable film at the site of application whose release properties can be adjusted and optimized. In addition, an application system should be provided which is physiologically compatible. is not inhibiting the activity of proteins, peptides and nucleic acids and thus allows the release of active products.
Darüber hinaus war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Applikationssystem bereitzustellen, das chirurgische Adhäsionen wirksam verhüten kann und permanente Verwachsungen vermeiden hilft.  Moreover, it was an object of the present invention to provide an application system that can effectively prevent surgical adhesions and helps to avoid permanent adhesions.
Die oben genannten Aufgaben werden gelöst mit einem sprühfähigen Applikationssystem, wie es in Anspruch 1 definiert ist. Das sprühfähige Applikationssystem, im folgenden auch als Sprühsystem bezeichnet, umfasst mindestens eine lipophile Komponente, die zumindest aus einem Polymer gelöst in einem Lösungsmittel gebildet wird, und eine wässrige Komponente sowie gegebenenfalls mindestens einen Wirkstoff. Es kann weitere Bestandteile umfassen.  The above objects are achieved with a sprayable application system as defined in claim 1. The sprayable application system, also referred to below as a spray system, comprises at least one lipophilic component which is formed at least from a polymer dissolved in a solvent, and an aqueous component and optionally at least one active substance. It may include other ingredients.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass mit der erfindungsgemäß definierten spezifischen Zusammensetzung ein Trägermaterial zur Verfügung gestellt wird, das einfach zu verwenden ist, das stabil ist, das an der gewünschten Stelle und im gewünschten Ausmaß aufgetragen werden kann und einen Wirkstoff über die gewünschte Dauer bereitstellen und in einer gewünschten Rate freisetzen kann.  It has surprisingly been found that with the specific composition defined according to the invention a carrier material is provided which is easy to use, which is stable, which can be applied at the desired site and to the desired extent and provide an active ingredient for the desired duration and at a desired rate.
Die vorteilhaften Eigenschaften werden erzielt mit einem Sprühsystem, das aus zwei Komponenten besteht, wobei die eine Komponente zumindest ein Polymer gelöst in einem Lösungsmittel aufweist und die andere Komponente mindestens ein wässriges Lösungsmittel aufweist, indem die Komponenten direkt vor oder beim Auftragen vermischt werden und durch Aufsprühen aufgetragen werden, wobei aus den erfindungsgemäßen Komponenten in situ eine Matrix gebildet wird, die nach einem vorgegebenen Zeitraum zerfällt und den gegebenenfalls enthaltenen Wirkstoff in dieser Zeit gezielt freisetzt.  The advantageous properties are achieved with a spray system consisting of two components, one component having at least one polymer dissolved in one solvent and the other component having at least one aqueous solvent by mixing the components directly before or during application and by spraying are applied, wherein from the components of the invention in situ, a matrix is formed, which decomposes after a predetermined period of time and selectively releases the active ingredient optionally contained in this time.
Der mit dem erfindungsgemäßen System gebildete Film hat eine hohe Qualität und bleibt über eine vorbestimmte Zeit am aufgetragenen Ort und übt dort seine Wirkung aus. Nur durch die Kombination der erfindungsgemäßen Merkmale wird ein Trägermaterial mit den gewünschten Eigenschaften erhalten.  The film formed by the system according to the invention has a high quality and remains for a predetermined time at the applied location and exerts its effect there. Only by combining the features according to the invention is a carrier material having the desired properties obtained.
Wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung sind die Art des Polymers und des Lösungsmittels sowie die Form der Applikation, d.h. das Inkontaktbringen der beiden Komponenten direkt vor oder beim Sprühen oder während des Sprühens.  Important features of the present invention are the nature of the polymer and the solvent, as well as the form of application, i. contacting the two components directly before or during spraying or during spraying.
Eines der wesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Systems ist die lipophile Komponente, die mindestens ein auf Glycolsäure und Milchsäure basierendes Polymer und mindestens ein biokompatibles Lösungsmittel für das Polymer enthält, wobei das Lösungsmittel einen vorbestimmten logP-Wert hat, wie unten näher erläutert wird. Diese lipophile Komponente wird dann mit mindestens einer hydrophilen Komponente, die min- destens ein wässriges Lösungsmittel enthält, direkt vor dem oder beim Aufsprühen vermischt, was durch Ausfällung des Polymers eine Matrix erzeugt, die am aufgesprühten Ort eine physikalische Barriere bildet, die chirurgische Adhäsionen wirksam verhindern kann. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die lipophile Komponente und/oder die hydrophile Komponente mindestens einen Wirkstoff, der beim Aufsprühen und der Filmbildung in den Film eingeschlossen wird und daraus kontrolliert abgegeben wird, der chirurgische Adhäsionen zusätzlich auf physiologischem bzw. biologischem Wege blockiert.One of the essential features of the system according to the invention is the lipophilic component which contains at least one glycolic acid and lactic acid-based polymer and at least one biocompatible solvent for the polymer, the solvent having a predetermined logP value, as explained in more detail below. This lipophilic component is then mixed with at least one hydrophilic component which is at least containing at least one aqueous solvent, mixed immediately before or during spraying, which by precipitation of the polymer produces a matrix which forms a physical barrier at the sprayed location which can effectively prevent surgical adhesions. In a preferred embodiment, the lipophilic component and / or the hydrophilic component contains at least one active substance which is enclosed in the film during spraying and film formation and released therefrom in a controlled manner, which additionally blocks the surgical adhesions in a physiological or biological manner.
Der besondere Vorteil des vorliegenden Applikationssystems besteht darin, dass durch Auswahl der speziell angewendeten Bestandteile sich beim Aufsprühen durch Ausfällen des Polymers aus dem Lösungsmittel eine Polymermatrix bildet, die, falls die Zusammensetzung einen Wirkstoff enthält, diesen miteinschließt. Unter Ausfällen des Polymers wird verstanden, dass die Löslichkeitsgrenze des Polymers überschritten wird und das Polymer nicht mehr oder nicht mehr vollständig gelöst in dem Lösungsmittel vorliegt. Durch Einstellung der einzelnen Komponenten kann die Ausfällungs- und Flmbildungsgeschwindig- keit und damit die Porosität der entstehenden Matrix vorbestimmt werden, was zu kontrollierten Freigabeeigenschaften führt. Durch die Variabilität dieser Polymere gibt es viele Möglichkeiten, die optimalen Eigenschaften einzustellen, die für den Einzelfall optimale Lösung ist allerdings nicht immer einfach aufzufinden. Im Folgenden werden daher Parameter beschrieben, die die Auswahl eines optimalen Systems zulassen. The particular advantage of the present application system is that, by selecting the specially applied ingredients, upon spraying by precipitation of the polymer from the solvent, a polymer matrix is formed which, if the composition contains an active agent, also includes it. By precipitation of the polymer is meant that the solubility limit of the polymer is exceeded and the polymer is no longer or no longer completely dissolved in the solvent. By adjusting the individual components, the precipitation and flame formation rate and thus the porosity of the resulting matrix can be predetermined, which leads to controlled release properties. Due to the variability of these polymers, there are many ways to set the optimal properties, but the optimal solution for the individual case is not always easy to find. In the following, therefore, parameters are described which allow the selection of an optimal system.
Kritisch für das erfindungsgemäße System sind vor allem das verwendete Polymer, das zur Lösung des Polymers verwendete Lösungsmittel, der Anteil an Polymer, Lösungsmittel und wässriger Komponente sowie gegebenenfalls der Anteil an Wirkstoff und dessen Form.  Critical to the system according to the invention are in particular the polymer used, the solvent used to dissolve the polymer, the proportion of polymer, solvent and aqueous component and optionally the proportion of active ingredient and its form.
Das für die Bildung der Matrix verwendete Material sollte sterilisierbar sein, und es muss eine kontrollierte Freisetzung eines enthaltenen Wirkstoffs über einen Zeitraum ermöglichen, in dem sich Adhäsionen und Vernarbungen bilden können. Dies ist ein Zeitraum im Bereich von mindestens zwei Wochen und bis zu sechs Wochen und bevorzugt von zwei bis vier Wochen. Darüber hinaus muss das Material eine solche Güte aufweisen, dass es seine Festigkeit ausreichend lange behält, um den gewünschten Zweck, das Verhindern von Adhäsionen, zu erfüllen.  The material used to form the matrix should be sterilizable and must allow controlled release of an entrapped drug for a period of time during which adhesions and scarring may form. This is a period in the range of at least two weeks and up to six weeks and preferably from two to four weeks. In addition, the material must have such a quality that it retains its strength long enough to fulfill the desired purpose of preventing adhesions.
Ein wichtiger Parameter für die Auswahl des geeigneten Polymers ist die Molmasse. Die Auswahl der geeigneten Molekülgröße erfolgt über die inhärente Viskosität (natürlicher Logarithmus der relativen Viskosität bezogen auf die Konzentration C des gelösten Stoffs). In an sich bekannter Weise wird für PLGA-Polymere die inhärente Viskosität gemessen mit 0,1% in CHC13 bei 25°C. Als Polymere werden für das erfindungsgemäße System solche mit einer inhärenten Viskosität im Bereich von 0,1 bis 0,8, insbesondere 0,15 bis 0,7 bevorzugt. Liegt der Wert unter 0,1 sind die Polymere häufig zu klein, um eine ausreichend lange Wirkung zu erzielen. Wird der Wert zu groß, kann eine ausreichende Filmgüte nicht gewährleistet werden, außerdem kann die Anlaufzeit für die Freisetzung zu lang sein. Um optimale Eigenschaften zu erzielen, können auch Mischungen von Polymeren mit unterschiedlicher Molmasse verwendet werden. An important parameter for the selection of the appropriate polymer is the molecular weight. The selection of the appropriate molecular size is made by the inherent viscosity (natural logarithm of the relative viscosity relative to the concentration C of the solute). In a manner known per se, for PLGA polymers, the inherent viscosity is measured at 0.1% in CHCl 3 at 25 ° C. The polymers used for the system according to the invention are those having an inherent viscosity in the range from 0.1 to 0.8, in particular 0.15 to 0.7 prefers. If the value is below 0.1, the polymers are often too small to have a sufficiently long effect. If the value becomes too large, sufficient film quality can not be ensured, and the startup time for the release may be too long. In order to achieve optimum properties, it is also possible to use mixtures of polymers of different molar mass.
Die Molmasse der PLGA-Polymere kann auch mit üblichen Verfahren bestimmt werden, z.B. mit Gelpermeationschromatograpie. Es wurde gefunden, dass PLGA-Polymere mit einer Molmasse im Bereich von 10 bis 63 kDA gut geeignet sind.  The molecular weight of the PLGA polymers can also be determined by conventional methods, e.g. with gel permeation chromatography. It has been found that PLGA polymers with a molecular weight in the range of 10 to 63 kDa are well suited.
Weitere Faktoren sind für die Auswahl eines für das erfindungsgemäße Applikationssystem geeigneten Polymers hilfreich. Das erfindungsgemäße System muss versprühbar sein, was impliziert, dass es in einem biologisch kompatiblen Lösungsmittel löslich oder suspendierbar sein muss.  Further factors are helpful for the selection of a polymer suitable for the application system according to the invention. The system of the invention must be sprayable, which implies that it must be soluble or suspendable in a biocompatible solvent.
Ein Maß für die Qualität und mechanische Festigkeit des aus dem erfindungsgemäßen Applikationssystems gebildeten Films ist die Matrix- bzw. Filmgüte, die mit dem in den Beispielen beschriebenen Verfahren bestimmt werden kann. Figur 2 zeigt die Ergebnisse von in den Beispielen beschriebenen Versuchen zur Filmgüte einiger Kombinationen von Polymeren und Lösungsmitteln. Die Güte wird im Wesentlichen durch die Wahl des Lösungsmittels und der Molmasse des Polymers bestimmt. Zu ihrer Bestimmung wird der prozentuale Anteil des Polymers im Überstand (Verlust) und im Präzipitat (Matrixgüte) bezogen auf die Gesamtmenge an eingesetzten Polymer ermittelt. Die Matrixgüte der entstehenden Schicht bzw. des entstehenden Films ist kritisch für das erfindungsgemäße System, da das System seine Funktion mindestens zwei und bis zu sechs Wochen ausüben soll. Dies ist nur möglich, wenn der gebildete Film bzw. die gebildete Schicht eine ausreichende Festigkeit hat und gleichzeitig die gewünschte Freisetzungskinetik bereitstellt. Die Matrixgüte sollte daher in einem Bereich von 80 bis 100 %, bevorzugt 90 bis 100 % und besonders bevorzugt 95 bis 100 % liegen, wobei der Wert mit dem im Beispiel beschriebenen Verfahren bei Raumtemperatur, d.h. etwa 25°C, bestimmt wird.  A measure of the quality and mechanical strength of the film formed from the application system according to the invention is the matrix or film quality, which can be determined by the method described in the examples. FIG. 2 shows the results of tests on the film quality of some combinations of polymers and solvents described in the examples. The quality is essentially determined by the choice of the solvent and the molecular weight of the polymer. For their determination, the percentage of the polymer in the supernatant (loss) and in the precipitate (matrix grade) based on the total amount of polymer used is determined. The matrix quality of the resulting layer or film is critical to the system of the present invention because the system is expected to perform its function for at least two and up to six weeks. This is only possible if the film formed or the layer formed has sufficient strength and at the same time provides the desired release kinetics. The matrix grade should therefore be in a range of 80 to 100%, preferably 90 to 100% and most preferably 95 to 100%, the value being determined by the method described in the example at room temperature, i. about 25 ° C, is determined.
Die Matrixgüte hängt unter anderem ab von der Molmasse der Polymere. Es wurde gefunden, dass bei Verwendung von Polymeren mit einer höheren Molmasse eine größere Menge an Polymer in die Matrix eingebaut werden konnte, während bei Polymeren mit geringerer Molmasse Polymer (für die Filmbildung) verloren ging. So wurde gefunden, dass für ein PLGA-Polymer mit einem Verhältnis von Lactid zu Glycolid von 75:25 und einer inhärenten Viskosität von 0,5 bis 0,7, d.h. mit einer relativ hohen Molmasse und bei Verwendung eines Polymers mit veresterten Endgruppen, nahezu 100% der eingesetzten Polymermenge die Matrix ausbildete. Bei Verwendung eines PLGA-Polymers mit einem Verhältnis von Lactid zu Glycolid von 50:50 und einer inhärenten Viskosität von < 0,6 und mit freien Endgruppen wurde demgegenüber gefunden, dass Polymer bei der Matrixbildung verloren ging, d.h. nicht in die Matrix eingebaut wurde. Dieser Effekt kann sich durch das Lösungsmittel verstärken oder verbessern. The matrix quality depends inter alia on the molecular weight of the polymers. It has been found that by using higher molecular weight polymers, a larger amount of polymer could be incorporated into the matrix, while with lower molecular weight polymers, polymer (for film formation) was lost. Thus, it has been found that for a PLGA polymer having a ratio of lactide to glycolide of 75:25 and an inherent viscosity of 0.5 to 0.7, ie, a relatively high molecular weight and using a polymer having esterified end groups, almost 100% of the amount of polymer used formed the matrix. When using a PLGA polymer with a ratio of lactide to glycolide of 50:50 and an inherent viscosity of <0.6 and with free end groups, it was found that polymer was lost during matrix formation, ie, it was not incorporated into the matrix. This effect may be enhanced or enhanced by the solvent.
Wie oben ausgeführt ist eine der wesentlichen Komponenten des Systems das verwendete Polymer. Erfindungsgemäß werden für das Applikationssystem auf Glycolsäure und Milchsäure basierende Polymere, nämlich Poly(lactide-co-glycolide), in der Regel Po- ly(D,L-lactide-co-glycolide), im Folgenden auch als PLGA-Polymere bezeichnet, verwendet. Sowohl auf D,L-Lactid basierende Polymere als auch solche auf dem enatiomer reinen L-Lactid basierenden Polymere können verwendet werden.  As stated above, one of the essential components of the system is the polymer used. According to the invention for the application system based on glycolic acid and lactic acid-based polymers, namely poly (lactide-co-glycolide), usually poly (D, L-lactides-co-glycolide), hereinafter also referred to as PLGA polymers used , Both D, L-lactide based polymers and those based on the enantiomerically pure L-lactide based polymers can be used.
Auf Milch- und/oder Glycolsäure basierende Polymere sind schon seit Längerem bekannt, auch für Systeme mit kontrollierter Freisetzung. In der Regel werden PLGA-Polymere zu Mikroteilchen oder Implantaten verarbeitet, die dann in unterschiedlicher Weise eingesetzt werden können. PLGA-Polymere sind biokompatibel und biologisch abbaubar und ihre Eigenschaften können für den jeweiligen Zweck angepasst werden.  Milk and / or glycolic acid based polymers have been known for some time, even for controlled release systems. As a rule, PLGA polymers are processed into microparticles or implants, which can then be used in different ways. PLGA polymers are biocompatible and biodegradable and their properties can be tailored to suit their purpose.
Für die vorliegende Erfindung werden in einem Lösungsmittel gelöste auf Glycolsäure und Milchsäure basierende Polymere eingesetzt, deren Freisetzungskinetik über das Molekulargewicht, die Molekulargewichtsverteilung und die Endgruppen eingestellt wird.  For the present invention, glycolic acid and lactic acid based polymers dissolved in a solvent are used whose release kinetics are adjusted by molecular weight, molecular weight distribution and end groups.
So kann durch entsprechende Auswahl des Polymers und des Lösungsmittels ausgewählt werden, ob die entstehende Matrix eine diffusionskontrollierte, erosionskontrollierte oder sowohl diffusions- als auch erosionskontrollierte Freisetzung bewirken soll. Eine schnelle Ausbildung der Matrix mit hoher Güte, wie sie erfindungsgemäß erzielt wird, trägt entscheidend zu einer linearen Freisetzungskinetik ohne initialen Wirkstoffverlust bei.  Thus, it can be selected by appropriate selection of the polymer and the solvent whether the resulting matrix should effect a diffusion-controlled, erosion-controlled or both diffusion- and erosion-controlled release. A rapid formation of the high-quality matrix, as achieved according to the invention, contributes significantly to a linear release kinetics without initial loss of active ingredient.
Es wurde gefunden, dass für das erfindungsgemäße System PLGA-Polymere besser als reines Polylactid (PLA) oder reines Polyglycolid (PGA) geeignet sind. Durch Einstellung des Verhältnisses von Milchsäure- zu Glycolsäureeinheiten können die Eigenschaften, insbesondere die Abbaueigenschaften in an sich bekannter Weise sehr gut eingestellt werden. Für das erfmdungsgemäße Applikationssystem haben sich PLGA-Polymere als bevorzugt erwiesen, die ein Verhältnis von Lactid- zu Glycolideinheiten im Bereich von etwa 75 zu etwa 25 bis etwa 25 zu etwa 75 haben. Die Angabe„Verhältns von Lactid- zu Glycolideinheiten" bezeichnet immer das molare Verhältnis der Einheiten in einem Polymer. Mischungen verschiedener PLGA-Polymere können ebenfalls eingesetzt werden. Es können Mischungen jeder Art von PLGA-Polymeren eingesetzt werden, z.B. Mischungen aus Polymeren, bei denen molares Verhältnis von Lactid- zu Glycolideinheiten und/oder Molmasse bzw. inhärente Viskosität und/oder Art der Lactideinheiten (D/L oder L) und/oder Endgruppen variieren. Die für den jeweiligen Zweck am besten geeignete Mischung kann durch Routineversuche gefunden werden. Die Abbauraten der PLGA-Polymere sind abhängig vom Anteil an PGA bzw. PLA, wobei PLGA-Copolymere generell kürzere Abbauraten haben als PLA-Polymere oder PGA- Polymere. Aus diesem Grund sind PLGA-Polymere bevorzugt. Die kürzesten Abbauzeiten werden mit Polymeren erreicht, in denen das Verhältnis von Lactid zu Glycolid 50:50 ist. Eine Erhöhung des PLA-Anteils erschwert aufgrund der zusätzlichen Methylgruppe im Milchsäuremonomer die Hydrolyse des Polymers und erhöht gleichzeitig die Hydrophobi- zität, wodurch die Abbauzeiten steigen. Auch eine Steigerung des PGA-Anteils im Polymer oder die Verwendung des reinen Stereoenantiomers L-Milchsäure gegenüber dem Monomer D-/L-Milchsäure verlängern durch Erhöhung der Kristallinität des Polymers die Abbauzeiten der Polymere, da Wasser leichter in amorphe Bereiche diffundiert und folglich diese Bereiche schneller abgebaut werden als kristalline. Somit steigt während des Abbaus die Kristallinität des Polymers stetig. Durch Einstellung des Verhältnisses kann somit die Kristallinität und die Abbauzeit vorbestimmt eingestellt werden. Weiterhin lassen sich die Abbauraten durch kürzere Polymerketten und freie Endgruppen beschleunigen. Freie Endgruppen, d.h. freie Hydroxygruppen und freie Carboxygruppen erhöhen die Hydrophilie des Polymers, wodurch die Diffusionsgeschwindigkeit des Wassers und dessen Anteil in der Polymermatrix gesteigert werden. Freie Carboxylgruppen katalysieren darüber hinaus durch Senkung des pH- Wertes im Inneren der Matrix die Hydrolyse der Polymere. Erfindungsgemäß werden daher bevorzugt Polymere eingesetzt, die freie Endgruppen aufweisen. It has been found that PLGA polymers are better suited for the system according to the invention than pure polylactide (PLA) or pure polyglycolide (PGA). By adjusting the ratio of lactic acid to glycolic acid units, the properties, in particular the degradation properties, can be adjusted very well in a manner known per se. PLGA polymers which have a ratio of lactide to glycolide units in the range from about 75 to about 25 to about 25 to about 75 have proved to be preferred for the application system according to the invention. The term "ratio of lactide to glycolide units" always refers to the molar ratio of the units in a polymer Mixtures of different PLGA polymers can also be used Mixtures of all types of PLGA polymers can be used, for example mixtures of polymers in which molar ratio of lactide to glycolide units and / or molecular weight or inherent viscosity and / or type of lactide units (D / L or L) and / or end groups The most suitable mixture for the particular purpose can be found by routine experimentation. The degradation rates of PLGA polymers depend on the proportion of PGA or PLA, with PLGA copolymers generally having shorter degradation rates than PLA polymers or PGA polymers. For this reason, PLGA polymers are preferred. The shortest degradation times are achieved with polymers in which the ratio of lactide to glycolide is 50:50. An increase in the PLA content, due to the additional methyl group in the lactic acid monomer, hampers the hydrolysis of the polymer and at the same time increases the hydrophobicity, which increases the degradation times. Increasing the PGA content in the polymer or using the pure stereoene enantiomer L-lactic acid over the monomer D- / L-lactic acid also increases the degradation times of the polymers by increasing the crystallinity of the polymer as water diffuses more easily into amorphous regions and thus these regions be broken down faster than crystalline. Thus, during degradation, the crystallinity of the polymer steadily increases. By adjusting the ratio, the crystallinity and the degradation time can thus be predetermined. Furthermore, the degradation rates can be accelerated by shorter polymer chains and free end groups. Free end groups, ie, free hydroxy groups and free carboxy groups increase the hydrophilicity of the polymer, thereby increasing the rate of diffusion of the water and its level in the polymer matrix. In addition, by lowering the pH inside the matrix, free carboxyl groups catalyze the hydrolysis of the polymers. Therefore, according to the invention, preference is given to using polymers which have free end groups.
Bevorzugt werden erfindungsgemäß PLGA-Polymere mit freien Endgruppen eingesetzt, die ein Verhältnis von Lactid- zu Glycolideinheiten von 40:60 bis 60:40, bevorzugter etwa 50:50 haben und/oder die eine inhärente Viskosität von kleiner 0,6 haben. Wenn PLGA- Polymere mit veresterten Endgruppen verwendet werden, sind solche mit einem Verhältnis von Lactid- zu Glycolideinheiten von 75:25 bevorzugt.  Preference is given to using according to the invention PLGA polymers having free end groups which have a ratio of lactide to glycolide units of 40:60 to 60:40, more preferably about 50:50 and / or which have an inherent viscosity of less than 0.6. When PLGA polymers having esterified end groups are used, those having a ratio of lactide to glycolide units of 75:25 are preferred.
Geeignete PLGA-Polymere sind im Handel erhältlich, beispielsweise Resomer-Polymere (erhältlich von Evonik Industries AG, Essen, Deutschland), insbesondere solche der Re- somer®H-Serie oder der Resomer®S-Serie. Besonders gut geeignete Polymere sind beispielsweise Resomer® 502H, 503H und 504H oder Resomer® RG755S. In der folgenden Tabelle 1 sind einige Eigenschaften für bevorzugte Polymere aufgelistet: Tabelle 1 : Eigenschaften der verwendeten Resomer® RG Polymere Suitable PLGA polymers are commercially available, for example Resomer polymers (available from Evonik Industries AG, Essen, Germany), especially those of Resomer ® H-Series or Resomer ® S series. Particularly suitable polymers are, for example, Resomer ® 502H, 503H and 504H or Resomer ® RG755S. Table 1 below lists some properties for preferred polymers: Table 1: Properties of the Resomer ® RG polymers used
* inhärente Viskosität (i.v.; 0,1 % Lösung in Chloroform bei 25°C)  * inherent viscosity (i.v., 0.1% solution in chloroform at 25 ° C)
** Anzahl der Säuregruppen (potentiometrische Titration) sind den Herstellerdaten entnommen.  ** Number of acid groups (potentiometric titration) are taken from the manufacturer data.
*** Molmasse, gemessen via GPC, und  Molar mass, measured via GPC, and
**** die Freisetzungsdaten stammen aus der Publikation von Eliaz und Kollegen [44[Eliaz, 2000 #257]. Die Freisetzungsdaten beziehen sich für Resomer® RG 755 S und 503 H auf die Freisetzung von Albumin aus Rinderserum [44] und für Resomer® RG 502 H und 504 H auf die Freisetzung von Thymus-DNA [45] aus einem injizierbaren Implantat (10 % bis 20 % PLGA (m/v) in Tetraglykol). **** The release data are from the publication by Eliaz and colleagues [44 [Eliaz, 2000 # 257]. The release data refers for Resomer ® RG 755 S and 503 H to the release of bovine serum albumin [44] and for Resomer ® RG 502 H and 504 H to the release of thymus DNA [45] of an injectable implant (10% to 20% PLGA (m / v) in tetraglycol).
Der Abbau der Polymermatrix erfolgt über Esterhydrolyse zu den biokompatiblen Monomeren Milchsäure und Glycolsäure, die anschließend über den Krebszyklus zu C02 und Wasser metabolisiert werden. Das Abbauverhalten der PLGA-Implantate beruht auf einer Bulk-Erosion, die dadurch charakterisiert ist, dass Wasser schneller in die Polymermatrix hineindiffundiert als der Abbau des Polymers erfolgt. Dementsprechend kommt es zu einem homogenen Massenverlust über den gesamten Querschnitt der Polymermatrix. Der Abbauprozess lässt sich generell in drei Abschnitte unterteilen: The degradation of the polymer matrix occurs via ester hydrolysis to the biocompatible monomers lactic acid and glycolic acid, which are then metabolized to C0 2 and water through the Krebs cycle. The degradation behavior of PLGA implants is due to bulk erosion, which is characterized by the fact that water diffuses faster into the polymer matrix than the degradation of the polymer takes place. Accordingly, there is a homogeneous mass loss over the entire cross section of the polymer matrix. The degradation process can generally be divided into three sections:
1. Hydratation: Das Polymer nimmt Wasser auf und quillt, wobei bereits ein geringer Anteil an Esterbindungen gespalten wird. Es findet allerdings noch kein Masseverlust statt. 1. Hydration: The polymer absorbs water and swells, already splitting a small proportion of ester bonds. However, there is still no mass loss.
2. Abbau: Die mittlere Molmasse nimmt stark ab. Die bei der Spaltung der Esterbindungen entstehenden Carbonsäuregruppen führen zu einem pH-Abfall innerhalb der Matrix und infolgedessen zur Autokatalyse der Esterspaltung. Das Polymer verliert an mechanischer Stärke bzw. mechanischer Festigkeit. 3. Lösung: Zum Ende des Abbaus lösen sich niedermolekulare Fragmente und Oligomere im umliegenden Medium, wobei die gelösten Polymerfragmente wiederum zu freien Carbonsäuren hydrolysiert werden. 2. Degradation: The average molecular weight decreases sharply. The carboxylic acid groups resulting from the cleavage of the ester bonds lead to a drop in pH within the matrix and, as a consequence, to the autocatalysis of the ester cleavage. The polymer loses mechanical strength or mechanical strength. 3. Solution: At the end of the degradation, low-molecular fragments and oligomers dissolve in the surrounding medium, whereby the dissolved polymer fragments are in turn hydrolyzed to free carboxylic acids.
Die Abbauzeiten sind für die Freisetzung verkapselter Makromoleküle und nanoskaliger Trägermaterialien entscheidend, da diese aufgrund ihrer Größe vorwiegend durch Matrixerosion freigesetzt werden und somit über die Abbauraten eine gezielte Einstellung der Freisetzungraten ermöglicht wird. Die Abbauzeiten der PLGA-Polymere lassen sich durch ihre Zusammensetzung und die Molmasse der Polymere steuern, wobei in der Regel für die im Handel befindlichen PLGA-Polymere die inhärente Viskosität als Maß für die Molmasse angegeben ist.  The degradation times are crucial for the release of encapsulated macromolecules and nanoscale carrier materials, since these are mainly released by matrix erosion because of their size and thus a targeted adjustment of the release rates is made possible by the degradation rates. The degradation times of the PLGA polymers can be controlled by their composition and the molecular weight of the polymers, wherein the inherent viscosity is usually given as a measure of the molecular weight for the commercially available PLGA polymers.
Auch die viskoelastischen Eigenschaften des Systems spielen eine Rolle, wie in Figur 3 und in den Beispielen gezeigt.  The viscoelastic properties of the system also play a role, as shown in FIG. 3 and in the examples.
Für das erfmdungsgemäße Applikationssystem ist es wesentlich, dass ein Material hoher Güte erzeugt wird, das seine mechanische Stärke bzw. Festigkeit so lange behält, wie es notwendig ist, um Adhäsionen zu verhindern und das danach abgebaut wird. Wenn das aus dem erfindungsgemäßen Applikationssystem gebildete Trägersystem mit Wirkstoff beladen ist, ist es zusätzlich notwendig, dass der Wirkstoff mit der gewünschten Freisetzungskinetik freigesetzt wird.  For the application system according to the invention it is essential that a material of high quality is produced which retains its mechanical strength for as long as necessary to prevent adhesions and which is subsequently degraded. If the carrier system formed from the administration system according to the invention is loaded with active ingredient, it is additionally necessary that the active ingredient with the desired release kinetics be released.
Die Matrixgüte des aus dem erfindungsgemäßen Applikationssystems erhaltenen Films hängt ab von dem eingesetzten Polymer, dem zu seiner Lösung verwendeten Lösungsmittel und dessen Wasserlöslichkeit. Es wurde gefunden, dass das für die Auflösung des PLGA- Polymers verwendete Lösungsmittel einen erheblichen Einfluss auf die Güte der damit erzeugten Matrix hat. Die bei Vereinigung des in dem Lösungsmittel gelösten PLGA mit der wässrigen Phase erzeugte Matrix hängt somit ab von der Art und Menge des Lösungsmittels, insbesondere von dessen Hydrophilie.  The matrix quality of the film obtained from the application system according to the invention depends on the polymer used, the solvent used for its solution and its water solubility. It has been found that the solvent used for the dissolution of the PLGA polymer has a considerable influence on the quality of the matrix produced therewith. The matrix produced by combining the PLGA dissolved in the solvent with the aqueous phase thus depends on the nature and amount of the solvent, in particular its hydrophilicity.
Die Auswahl des Lösungsmittels hängt andererseits auch von der Art des eingesetzten Polymers ab. Je lipophiler das Polymer ist, desto lipophiler muss das Lösungsmittel sein. Die Lipophilie des Polymers hängt unter anderem ab von den Endgruppen, da ein PLGA mit freien Säuregruppen hydrophiler ist als ein PLGA mit veresterten Endgruppen.  On the other hand, the selection of the solvent also depends on the type of polymer used. The more lipophilic the polymer, the more lipophilic the solvent must be. The lipophilicity of the polymer depends, inter alia, on the end groups, since a PLGA with free acid groups is more hydrophilic than a PLGA with esterified end groups.
Das Lösungsmittel muss einerseits das ausgewählte Polymer ausreichend in Lösung bringen, damit das Polymer versprüht werden kann, andererseits muss die Löslichkeit des Lösungsmittels in Wasser ausreichend hoch sein, damit die Ausfällung nach dem Aufsprühen der beiden Komponenten schnell erfolgen kann. Ein zur Auswahl des geeigneten Lösungsmittels nützlicher Parameter ist der logP-Wert. Da sich, wie oben ausgeführt auch die Matrixgüte in Abhängigkeit von der Molmasse des Polymers durch das Lösungsmittel verändert, ist ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung das Lösungsmittel. Ein wichtiger Parameter zur Auswahl des Lösungsmittels ist die Mischbarkeit mit Wasser. Je höher die Mischbarkeit mit Wasser ist, desto schneller erfolgt die Matrixbildung, allerdings wird auch die Porosität höher, je geringer die Mischbarkeit mit Wasser ist, desto langsamer erfolgt die Matrixbildung, desto höher wird aber auch die Güte. On the one hand, the solvent must sufficiently dissolve the selected polymer so that the polymer can be sprayed; on the other hand, the solubility of the solvent in water must be sufficiently high so that precipitation can be rapid after spraying the two components. One parameter useful in selecting the appropriate solvent is the logP value. Since, as stated above, the matrix quality changes as a function of the molar mass of the polymer by the solvent, a further essential feature of the invention is the solvent. An important parameter for the selection of the solvent is the miscibility with water. The higher the miscibility with water, the faster the matrix formation, however, the porosity is higher, the lower the miscibility with water, the slower the matrix formation, the higher but also the quality.
Die Wassermischbarkeit eines Lösungsmittels lässt sich über den logP-Wert beurteilen. The water miscibility of a solvent can be assessed by the logP value.
Der logP-Wert bezeichnet den Octanol- Wasser- Verteilungskoeffizient, d.h. das Verhältnis der Konzentration des Lösungsmittels in einem Zwei-Phasen-System aus 1 -Octanol und Wasser. Die Definition des logP-Wertes ist: The logP value denotes the octanol / water partition coefficient, i. the ratio of the concentration of the solvent in a two-phase system of 1-octanol and water. The definition of the logP value is:
logP = iog-|- = logc^ - log cj .  logP = iog- | - = logc ^ - log cj.
Die Berechnung bzw. Bestimmung des logP -Wertes ist an sich bekannt. Ein zur Bestimmung des logP- Wertes geeigneter Algorithmus ist XlogP3, wie in Cheng et al. (Cheng T., Zhaoy, Lix, Lin F., Xu Y., Zhang X. et al., Computation of Octanol- Water Partition Coef- ficients by Guiding an Additive Model with Knowledge. J. Chem. Inf. Model. 2007; 47:2140-2148) beschrieben. Der so berechnete logP-Wert liefert für lipophile Substanzen positive Werte und für hydrophile Substanzen negative Werte. Es wurde gefunden, dass für das erfindungsgemäße System solche Lösungsmittel in Betracht kommen, deren Lipophilie nicht zu hoch ist, sodass solche Lösungsmittel bevorzugt sind, die einen negativen oder zumindest sehr kleinen positiven XlogP3-Wert haben.  The calculation or determination of the logP value is known per se. One algorithm suitable for determining the logP value is XlogP3 as described in Cheng et al. (Cheng T., Zhaoy, Lix, Lin F., Xu Y., Zhang X. et al., Computation of Octanol-Water Partition Coefficients by Guiding to Additive Model with Knowledge. J. Chem. Inf. Model ; 47: 2140-2148). The logP value calculated in this way gives positive values for lipophilic substances and negative values for hydrophilic substances. It has been found that suitable solvents for the system according to the invention are those whose lipophilicity is not too high, so that preference is given to those solvents which have a negative or at least very small positive XlogP3 value.
Für das erfindungsgemäße System haben sich Lösungsmittel mit einem XlogP3-Wert von kleiner 0,2, bevorzugt kleiner 0 und insbesondere im Bereich von -0,2 bis -1,5, besonders bevorzugt solche mit einem XlogP3-Wert zwischen -0,25 und -1,0, als geeignet erwiesen, wobei der XlogP3-Wert umso größer sein sollte, je lipophiler das verwendete Polymer ist. Solvents having an XlogP3 value of less than 0.2, preferably less than 0 and in particular in the range from -0.2 to -1.5, particularly preferably those having an XlogP3 value between -0.25 and -1.0, the XlogP3 value should be greater the more lipophilic the polymer used.
Es wurde festgestellt, dass dann, wenn eine Polymerlösung, bei der das Lösungsmittel einen logP von kleiner 0,2 hat, mit einer wässrigen Komponente vermischt und durch Aufsprühen auf den Applikationsort gebracht wird, in vorherbestimmbarer und reproduzierbarer Art und Weise eine Ausfällung erfolgt, die einen Polymerfilm mit gewünschten Eigenschaften erzeugt. It has been found that when a polymer solution in which the solvent has a log P of less than 0.2 is mixed with an aqueous component and brought to the site of application by spraying, precipitation occurs in a predictable and reproducible manner produced a polymer film with desired properties.
Je lipophiler das eingesetzte Polymer ist, desto lipophiler muss das eingesetzte Lösungsmittel sein und desto geringer ist dessen Wassermischbarkeit. Je größer der Unterschied ist zwischen der Löslichkeit der Polymere im Lösungsmittel bzw. Wasser, desto stärker ist der Einfluss auf die Kinetik der Filmbildung. Wird daher als PLGA-Polymer ein solches mit veresterten Endgruppen eingesetzt, das somit eine höhere Lipophilie hat, sollte auch das eingesetzte Lösungsmittel lipophiler sein. Ein lipophileres Lösungsmittel hat eine schlechtere Wassermischbarkeit und führt daher zu einer hohen Matrixgüte. Es wurde festgestellt, dass die besten Ergebnisse dann erzielt werden, wenn sich das System aus Polymer und Lösungsmittel nahe der Löslichkeitsgrenze bewegt und das Lösungsmittel eine möglichst gute Wassermischbarkeit aufweist, sodass bei Zusatz der wässrigen Phase eine schnelle und vollständige Filmbildung auftritt, wobei ein hoher Anteil des Polymers in der Matrix zu finden ist. The more lipophilic the polymer used is, the more lipophilic the solvent used must be and the lower its water miscibility. The greater the difference between the solubility of the polymers in the solvent or water, the stronger the influence on the kinetics of the film formation. Therefore, when used as PLGA polymer with esterified end groups, which thus has a higher lipophilicity, should also used solvents are more lipophilic. A more lipophilic solvent has a poorer water miscibility and therefore leads to a high matrix quality. It has been found that the best results are obtained when the polymer / solvent system is near the solubility limit and the solvent has the best possible water miscibility, so that when the aqueous phase is added, rapid and complete film formation occurs, with a high proportion of the polymer can be found in the matrix.
Die Löslichkeit des Polymers in dem Lösungsmittel spielt ebenfalls eine Rolle. Je besser gelöst das Polymer in dem Lösungsmittel ist, desto mehr Wasser ist später erforderlich, um das Polymer aus dem Film auszufällen und einen Film zu bilden. Andererseits muss die Löslichkeit so sein, dass ein ausreichender Anteil an Polymer in dem Lösungsmittel gelöst werden kann. Es wurde gefunden, dass ein Lösungsmittel, das für das einzusetzende PLGA bei Raumtemperatur eine Löslichkeit von mindestens 5% (Masse/Volumen) (m/v), bevorzugt von 5 bis 60 %, und insbesondere eine Löslichkeit von 10 bis 30% hat, zur Bildung eines Films hoher Güte geeignet ist. Bei der Auswahl des geeigneten Lösungsmittels ist von folgenden Beziehungen auszugehen: Die Löslichkeit eines Lösungsmittels für ein Polymer nimmt mit steigender Molmasse des Polymers ab. Je lipophiler das Polymer ist, d.h. je stärker verestert das Polymer ist bzw. je länger die Polymerkette ist, desto lipophiler muss das Lösungsmittel sein. So wird bei Verwendung eines sehr lipophilen Polymers mit einem stark wasserlöslichen Lösungsmittel das Polymer nur in geringem Maße gelöst, während ein nicht so lipophiles Polymer, z.B. eines mit freien Säuregruppen und geringerer Molmasse in einem hydrophilen Lösungsmittel gut gelöst werden kann. Andererseits ist umso mehr Wasser für die Ausfällung notwendig, je besser gelöst das Polymer ist. Sehr gute Ergebnisse können dann erzielt werden, wenn Polymer und Lösungsmittel so ausgewählt werden, dass die Löslichkeit zwischen 5 und 15% liegt, wobei das Lösungsmittel einen XlogP3-Wert im Bereich von -0,3 bis -1,0 hat. Für diese Kombination wird bei Zusatz von Wasser das Polymer sehr schnell ausgefällt und bildet einen Film hoher Güte. Lösungsmittel mit einem XlogP3-Wert in diesem Bereich sind dem Fachmann bekannt. The solubility of the polymer in the solvent also plays a role. The better the polymer dissolved in the solvent, the more water is required later to precipitate the polymer out of the film and form a film. On the other hand, the solubility must be such that a sufficient amount of polymer can be dissolved in the solvent. It has been found that a solvent which has a solubility for the PLGA to be used at room temperature of at least 5% (mass / volume) (m / v), preferably from 5 to 60%, and in particular a solubility of 10 to 30%, suitable for forming a high quality film. In selecting the appropriate solvent, the following relationships are to be considered: The solubility of a solvent for a polymer decreases with increasing molecular weight of the polymer. The more lipophilic the polymer is, i. the more strongly the polymer is esterified or the longer the polymer chain is, the more lipophilic the solvent must be. Thus, when a very lipophilic polymer is used with a highly water-soluble solvent, the polymer is only slightly dissolved, while a non-lipophilic polymer, e.g. one with free acid groups and lower molecular weight in a hydrophilic solvent can be solved well. On the other hand, the more water is required for the precipitation, the better solved is the polymer. Very good results can be achieved if the polymer and solvent are chosen such that the solubility is between 5 and 15%, with the solvent having an XlogP3 value in the range of -0.3 to -1.0. For this combination, when water is added, the polymer precipitates very quickly and forms a high-quality film. Solvents having an XlogP3 value in this range are known to those skilled in the art.
Ein gut geeignetes Lösungsmittel verbindet somit eine gute Wassermischbarkeit mit einer solchen Polymerlöslichkeit, dass bei der gewünschten Menge an Polymer die Löslichkeit in dem Lösungsmittel bei der Anwendungstemperatur, d.h. zwischen 30 und 40°C, nahe der Sättigungsgrenze ist, wobei die Löslichkeit bei Raumtemperatur in jedem Fall ausreichend sein muss, dass eine stabile Lösung gebildet wird. A well-suited solvent thus combines good water miscibility with such polymer solubility that, for the desired amount of polymer, the solubility in the solvent at the application temperature, i. is between 30 and 40 ° C, near the saturation limit, wherein the solubility at room temperature must be sufficient in any case, that a stable solution is formed.
Als besonders geeignet haben sich Tetraglycol, Glycerolformal und Dimethylisosorbit (DMI) erwiesen. Das als Tetraglycol oder auch Glycofurol bezeichnete Lösungsmittel Tet- rahydrofurfurylalkohol-Polyethylenglycol ist ein Lösungsmittel, das schon lange für Paren- teralia verwendet wird, Konzentrationen bis 50% werden eingesetzt und in dieser Verdünnung zeigt das Lösungsmittel nur eine geringe Toxizität. Tetraglycol, glycerol formal and dimethyl isosorbitol (DMI) have proven particularly suitable. The solvent tetrahydrofurfuryl alcohol-poly- ethylene glycol, termed tetraglycol or glycofurol, is a solvent that has long been used for paren- teralia concentrations up to 50% are used and at this dilution the solvent shows only low toxicity.
Glycerolformal ist ein geruchloses Lösungsmittel mit geringer Toxizität, das aus einer Mischung von l,3-Dioxan-5-ol und l,3-Dioxolan-4-methanol besteht und ein ausgezeichnetes Lösungsmittel für zahlreiche Pharmazeutika und Kosmetika darstellt. Es wird vor allem in der Veterinärmedizin als Lösungsmittel für Injektionen verwendet. Im Handel erhältlich ist Glycerolformal z.B. als Ivumec® und PTH®. Ivumec™ ist mit 0,27% zur subcutanen Applikation in Schweinen zugelassen und wird üblicherweise mit 0,1 ml/kg eingesetzt. Glycerol formal is an odorless, low toxicity solvent consisting of a mixture of 1,3-dioxan-5-ol and 1,3-dioxolane-4-methanol, which is an excellent solvent for many pharmaceuticals and cosmetics. It is mainly used in veterinary medicine as a solvent for injections. Is commercially available for example as glycerol Ivumec ® and PTH ®. Ivumec ™ is approved at 0.27% for subcutaneous application in pigs and is usually used at 0.1 ml / kg.
Dimethylisosorbid (DMI) ist bekannt für die topische Anwendung. Im Handel erhältliche Präparate, die DMI enthalten, sind Mykosert® und Ibuprop-Gel®. DMI wird als Penetrationsverstärker topisch angewendet. Eine geringe hämolytische Aktivität wurde beobachtet.Dimethyl isosorbide (DMI) is known for topical application. Commercially available preparations which contain DMI are Mykosert ® and Ibuprop-Gel ®. DMI is used topically as a penetration enhancer. Low hemolytic activity was observed.
Es wurde gefunden, dass die Filmgüte des aus dem erfindungsgemäßen Applikationssystem gebildeten Films umso höher ist, je höher die Wassermischbarkeit des eingesetzten Lösungsmittels ist. In den Beispielen sind Versuche gezeigt zur Bestimung der Filmgüte. Figur 4 zeigt die Filmgüte für einige Kombinationen aus PLGA-Polymer und Lösungsmittel. Die Wasserlöslichkeit der oben genannten Lösungsmittel nimmt in folgender Reihenfolge ab: Glycerolformal > DMI > Tetraglycol. Glycerolformal ist daher in den meisten Fällen das am meisten bevorzugte Lösungsmittel für das erfindungsgemäße Applikationssystem, solange es ausreichend Polymer lösen kann. Die folgende Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Eigenschaften einiger getesteter Lösungsmittel: It has been found that the higher the water miscibility of the solvent used, the higher the film quality of the film formed from the application system according to the invention. In the examples, experiments are shown to determine the film quality. Figure 4 shows the film quality for some combinations of PLGA polymer and solvent. The water solubility of the abovementioned solvents decreases in the following order: glycerol formal> DMI> tetraglycol. Glycerol formal is therefore in most cases the most preferred solvent for the administration system according to the invention, as long as it can dissolve sufficient polymer. The following Table 2 gives an overview of the properties of some solvents tested:
Tabelle 2: Eigenschaften einiger Lösungsmittel  Table 2: Properties of some solvents
Bezeichnung η [mPas]* XlogP3** PLGA LösAnwendung FAM Designation η [mPas] * XlogP3 ** PLGA Release Application FAM
lichkeit***  friendliness ***
Glycerolformal 14,4 -0,8 33 % parenteral Ivomec® Glycerol 14.4 -0.8 33% parenterally Ivomec ®
Peteha® Peteha ®
Tetraglykol 16,6 -0,3 k. A. parenteral Phenhydan® Tetraglycol 16.6 -0.3 k. A. parenterally Phenhydan ®
Eusaprim Eusaprim
DMI 8,16 -0,6 41 % topisch Mykosert® DMI 8,16 -0,6 41% topical Mykosert ®
Ibutop Gel® Ibutop Gel ®
Triacetin 18,75 0,2 35 % parenteral k. A. Triacetin 18.75 0.2 35% parenteral k. A.
Ethyl-l-lactat 2,74 0,2 46 % k. A. k. A. * Die kinematische Viskosität η wurde an einem Rotationsviskosimeter (MRC 100, Paar Physics) bei 25°C bestimmt, Ethyl l-lactate 2.74 0.2 46% k. A. k. A. * The kinematic viscosity η was determined on a rotational viscometer (MRC 100, Paar Physics) at 25 ° C,
** XlogP3 Daten sind errechnete Werte [32]  ** XlogP3 data are calculated values [32]
*** Löslichkeitsdaten wurden einer Publikation von Matschke et al., 2002 entnommen [33].  *** Solubility data were taken from a publication by Matschke et al., 2002 [33].
Die Schichtdicke der aus dem erfindungsgemäßen Sprühsystem gebildeten Matrix spielt für die Diffusionsgeschwindigkeit des Wassers eine Rolle. So konnte für PLGA-Systeme mit einer Schichtdicke von 150-300 μιη, bei denen die Diffusionsgeschwindigkeit des Wassers eingeschränkt ist, zusätzlich eine Oberflächenerosion nachgewiesen werden. Unabhängig vom verwendeten Lösungsmittel wurden für Filme auf Basis von Resomer® RG 502 H Schichtdicken von circa 300 μηι während der viskoelastischen Untersuchungen gemessen. Im Gegensatz dazu nahm die Schichtdicke der Filme für das längerkettige Polymer analog zur beobachteten Freisetzungskinetik von DMI über Glycerolformal zu Tetra- glykol hin zu. The layer thickness of the matrix formed from the spray system according to the invention plays a role in the rate of diffusion of the water. Thus, for PLGA systems with a layer thickness of 150-300 μm, in which the diffusion rate of the water is limited, surface erosion could additionally be detected. Regardless of the solvent 502 H layer thicknesses were measured from about 300 μηι during the viscoelastic examinations for films based on Resomer ® RG. In contrast, the layer thickness of the films for the longer-chain polymer increased analogously to the observed release kinetics of DMI via glycerol formal to tetra glycol.
Ein weiteres sehr wichtiges Merkmal für das für das erfindungsgemäße Applikationssystem einzusetzende Lösungsmittel ist die Biokompatibilität bzw. die Gewebeverträglichkeit. In der vorliegenden Anmeldung wird die Gewebeverträglichkeit festgestellt durch den Ein- fluss des Lösungsmittels auf die metabolische Zellliabilität über einen Zeitraum von 1 1 Stunden. Ein Verfahren zur Bestimmung ist in den Beispielen beschrieben. Der dabei festgestellte LD5o-Wert ist das Maß für die Toxizität. Der LDso-Wert muss mindestens 1, bevorzugt mindestens 10 mg/ml betragen, um ein Lösungsmittel für das vorliegende Applikationssystem in Betracht zu ziehen. Die oben genannten besonders bevorzugten Lösungsmittel erfüllen diese Voraussetzung. Als besonders geeignet hat sich in diesem Zusammenhang Glycerolformal erwiesen, das einen LD50-Wert von ca. 1 g/ml bei einer Inkubationszeit unter 6 Stunden hat. Glycerolformal ist daher ein für das erfindungsgemäße System besonders bevorzugtes Lösungsmittel. In Figur 5 sind LD5o-Werte für bevorzugte Lösungsmittel abhänig von der Inkubationszeit gezeigt. Another very important feature of the solvent to be used for the application system according to the invention is biocompatibility or tissue compatibility. In the present application, the tissue compatibility is determined by the influence of the solvent on the metabolic cell stability over a period of 11 hours. A method of determination is described in the examples. The observed LD 5 o value is the measure of the toxicity. The LD 50 must be at least 1, preferably at least 10 mg / ml in order to consider a solvent for the present application system. The above-mentioned particularly preferred solvents fulfill this requirement. Glycerol formal, which has an LD 50 value of about 1 g / ml at an incubation time of less than 6 hours, has proven particularly suitable in this context. Glycerolformal is therefore a particularly preferred solvent for the inventive system. Figure 5 shows LD 5 o values for preferred solvents depending on the incubation time.
In einer Ausführungsform besteht das erfindungsgemäße Applikationssystem nur aus einer lipophilen Komponente mit Polymer und Lösungsmittel, wie oben beschrieben, und Wasser als zweiter Komponente. Mit diesen Bestandteilen, wenn sie die oben angegebenen Bedingungen erfüllen, kann durch Vermischen und Sprühen ein Film in situ erzeugt werden, der chirurgische Adhäsionen wirkungsvoll verhindern kann.  In one embodiment, the application system according to the invention consists only of a lipophilic component with polymer and solvent, as described above, and water as the second component. With these ingredients, if they meet the above conditions, mixing and spraying can be used to generate a film in situ which can effectively prevent surgical adhesions.
Für die Erfindung wesentlich ist es, dass das erfindungsgemäße Sprühsystem die lipophile Komponente und die wässrige Komponente bis zum Aufsprühen getrennt voneinander enthält. Erst beim oder direkt vor dem Versprühen bzw. während des Sprühens dürfen die Komponenten vermischt werden. Es wurde gefunden, dass schon der Zusatz vergleichsweiser kleiner Mengen an Wasser zu einer Präzipitation von Polymer führt. Würde diese Präzipitation zu früh erfolgen, so könnte die Filmbildung gestört werden und ggf. auch die Sprühvorrichtung durch Ablagerung von Polymer verstopft werden. Bevorzugt sollte daher das Vermischen direkt während des Versprühens erfolgen, z.B. indem die jeweils vorgesehenen Mengen der beiden Komponenten in eine Mischkammer geführt und direkt daraus während des Vermischens aus dieser versprüht werden. Vermischen und Versprühen sollten somit bevorzugt im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen. It is essential for the invention that the spray system according to the invention contains the lipophilic component and the aqueous component separated from one another until they are sprayed on. Only at or just before spraying or during spraying may the Components are mixed. It has been found that even the addition of comparatively small amounts of water leads to a precipitation of polymer. If this precipitation took place too early, the film formation could be disturbed and, if necessary, the spraying device could be blocked by deposition of polymer. Preference should therefore be given to mixing directly during the spraying, for example by the respectively intended amounts of the two components are fed into a mixing chamber and sprayed directly therefrom during mixing from this. Mixing and spraying should thus preferably take place essentially simultaneously.
In einer weiteren Ausführangsform wird ein Applikationssystem zur Verfügung gestellt, das zusätzlich einen Wirkstoff enthält. Als Wirkstoffe kommen alle für den vorgesehenen Applikationsort nützlichen Stoffe inbetracht. Das erfindungsgemäße Applikationssystem ist besonders geeignet für die Freisetzung von Nucleinsäuren, Proteinen und Peptiden. Somit können sowohl Proteine und Peptide direkt als auch die sie codierenden Nucleinsäuren oder auch eine Mischung davon freigesetzt werden. Es wurde gefunden, dass das erfindungsgemäße Applikationssystem und der daraus gebildete Film die Nucleinsäuren in solcher Form freigibt, dass ihre nachfolgende Expression möglich ist. Da das erfmdungsge- mäße System zur Verhinderung von Adhäsionen vorgesehen ist, werden bevorzugt fibrino- lytische Proteine und Peptide bzw. die entsprechenden diese codierenden Nucleinsäuren als Wirkstoffe verwendet.  In another Ausführangsform an application system is provided, which additionally contains an active ingredient. As active ingredients, all substances useful for the intended application site are considered. The application system according to the invention is particularly suitable for the release of nucleic acids, proteins and peptides. Thus, both proteins and peptides can be released directly as well as the nucleic acids encoding them or even a mixture thereof. It has been found that the application system according to the invention and the film formed therefrom release the nucleic acids in such a form that their subsequent expression is possible. Since the system according to the invention is intended for the prevention of adhesions, fibrinolytic proteins and peptides or the corresponding nucleic acids coding for them are preferably used as active ingredients.
Der Wirkstoff kann in einer der beiden Komponenten gelöst oder dispergiert vorliegen. Es wurde gefunden, dass ein zu hoher Anteil an wässriger Phase die Qualität des gebildeten Films beeinflussen kann. Wenn daher ein Wirkstoff zugefügt werden soll, dessen Wasserlöslichkeit nicht ausreichend hoch ist, um hochkonzentrierte Lösungen herzustellen, ist es bevorzugt, den Wirkstoff in bereits ausgefällter Form, z.B. in getrockneter Form zuzusetzen. Geeignet sind insbesondere Lyophilisate oder Polyplexe in kleinteiliger fester Form, die in der lipophilen Komponente dispergiert werden können. Dies hat darüberhinaus den Vorteil, dass der Wirkstoff in fester Form für die Lagerung stabiler ist.  The active ingredient may be dissolved or dispersed in one of the two components. It has been found that an excessively high proportion of aqueous phase can influence the quality of the film formed. Therefore, if it is desired to add an active ingredient whose solubility in water is not sufficiently high to produce highly concentrated solutions, it is preferable to use the active ingredient in already precipitated form, e.g. to be added in dried form. Particularly suitable are lyophilisates or polyplexes in finely divided solid form, which can be dispersed in the lipophilic component. This has the further advantage that the active ingredient in solid form is more stable for storage.
Wie oben ausgeführt spielen insbesondere gewebespezifische Plasminogenaktivatoren und deren Inhibitoren bei der Bildung von Adhäsionen eine Rolle. Erfindungsgemäß wird daher in einer Ausführungsform ein„genaktivierter" in situ gebildeter Film durch Aufsprühen lokal appliziert zur Therapie peritonealer Adhäsionen. Da es, wie oben ausgeführt, nach einer Operation im Bauchraum in einem Zeitfenster von 2-3 Wochen zu permanenten Verwachsungen kommen kann und da davon ausgegangen wird, dass der Auslöser hierfür ein Ungleichgewicht zwischen dem gewebespezifischen Plasminogenaktivator (tPA) und dessen Inhibitior (PAI-1) ist, wird erfmdungsgemäß dieses Ungleichgewicht verändert, indem tPA zur Verfügung gestellt und/oder PAI-1 gehemmt wird. Dies erfolgt mit dem in situ gebildeten Film, der tPA und/oder PAI-1 -Inhibitor und/oder diese codierende Nuclein- säuren enthält. Es wurde gefunden, dass bei Verwendung des erfindungsgemäßen Sprühsy- tems, das ein für tPA kodierendes Plasmid enthält, bei Erzeugung eines Film dieses in die Filmmatrix eingebaut wird, daraus nach und nach abgegeben wird und mindestens zwei Wochen lang zu einer Steigerung des tPA-Spiegels in der physiologischen Umgebung führt. Der tPA-Spiegel in der physiologischen Umgebung des aufgesprühten Films kann auch erhöht werden, indem PAI-1 -Inhibitor in die Umgebung gebracht wird oder durch eine Kombination aus beiden. In den Beispielen und in den Figuren 10 und 11 werden Eigenschaften und Resultate mit derartigen Filmen beschrieben. As stated above, tissue-specific plasminogen activators and their inhibitors in particular play a role in the formation of adhesions. According to the invention, therefore, in one embodiment, a "gene-activated" film formed in situ is applied locally by spraying for the treatment of peritoneal adhesions, since, as described above, after an operation in the abdominal cavity in a time window of 2-3 weeks permanent adhesions can occur and there If it is assumed that the trigger for this is an imbalance between the tissue-specific plasminogen activator (tPA) and its inhibitor (PAI-1), this imbalance is modified according to the invention by providing tPA and / or inhibiting PAI-1 the film formed in situ, the tPA and / or PAI-1 inhibitor and / or this coding nucleic acid contains acids. It has been found that when using the Sprühsy- tems invention containing a tPA-encoding plasmid when a film is incorporated into the film matrix, it is released gradually and at least two weeks to increase the tPA level in the physiological environment. The tPA level in the physiological environment of the sprayed film can also be increased by bringing PAI-1 inhibitor into the environment or by a combination of both. The Examples and Figures 10 and 11 describe properties and results with such films.
Dabei wurde gezeigt, dass der Einbau eines für tPA kodierenden Plasmids in einen erfindungsgemäßen Film basierend auf Glycerolformal mit Resomer® RG 504 H im Zellkulturversuch den tPA-Spiegel über einen Zeitraum von 16 Tagen auf 2 ng/ml erhöhen konnte. Dies entspricht einer 4-fachen Steigerung der tPA-Konzentration gegenüber der Kontrolle. Da in Gewebe, das einem chirurgischen Eingriff ausgesetzt war, ebenso wie in Gewebe, das entzündet ist die tPA-Konzentration bis auf ein fünftel der Normwerte und mehr absinken kann, kann mit einem aus dem erfindungsgemäßen Sprühsystem erzeugten Film somit über längere Zeit eine therapeutisch relevante Steigerung des tPA-Spiegels erreicht werden, die mit den Präparaten des Standes der Technik nicht zu erzielen war. It was shown that the incorporation of a gene encoding tPA plasmid into a film according to the invention was able to increase based on glycerol with Resomer ® RG 504 H in the cell culture experiment the tPA levels over a period of 16 days to 2 ng / ml. This corresponds to a 4-fold increase in tPA concentration over the control. Since in tissue that has been subjected to a surgical procedure, as well as in tissue that is inflamed, the tPA concentration can drop to one fifth of the normal values and more, a therapeutically relevant substance can thus be used for a longer time with a film produced from the spray system according to the invention Increase in the tPA level can not be achieved with the preparations of the prior art.
Weiterhin wurde gefunden, dass der Spiegel des Inhibitors im beanspruchten und/oder entzündeten Gewebe bis auf das 17-fache erhöht sein kann, was eine erhebliche Senkung des tPA-Spiegels bewirkt. Dadurch kann das tPA/PAI-1 -Verhältnis von 3,5 im Normalzustand bis zu 0,4 im entzündeten Gewebe variieren. Um daher das Geschehen nach einem chirurgischen Eingriff noch wirkungsvoller zu beeinflussen und Adhäsionen noch erfolgreicher zu bekämpfen, enthält das erfindungsgemäße Sprühsystem besonders bevorzugt sowohl mindestens einen gewebespezifischen Plasminogenaktivator oder eine diesen codierende Nucleinsäure als auch mindestens einen Plasminogenaktivatorinhibor-Inhibitor oder eine diesen codierende Nucleinsäure. Wie in den Beispielen gezeigt, gelingt es wirkungsvoll, das tPA/PAI-1 Gleichgewicht wiedereinzustellen, indem mit dem erfmdungsgemäßen Sprühsystem ein Film erzeugt wird, der eine Kotransfektion einer tPA kodierenden Plas- mid-DNA und einer siRNA gegen PAI-1 bewirkt. Es konnte gezeigt werden, dass diese Kotransfektion einer für tPA kodierenden Plasmid-DNA und einer siRNA gegen PAI-1 zu einer 8,3-fachen Steigerung des tPA/PAI-1 -Verhältnisses 48 h nach der Transfektion führt, wohingegen die Applikation des Plasmids alleine lediglich eine Steigerung um den Faktor 4,5 erbrachte. Je nach gewünschter Wirkung kann das erfmdungsgemäße Sprühsystem daher entweder mindestens einen gewebespezifischen Plasminogenaktivator oder mindestens einen PAI-1 -Inhibitor oder eine Kombination aus beiden bzw. jeweils die entsprechenden Nucleinsäuren enthalten. Damit lässt sich mit dem erfmdungsgemäß bereitgestellten System die gewünschte Wirkung sehr variabel einstellen. Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Nucleinsäure RNA, DNA, mRNA, siRNA, miRNA, piRNA, shRNA, Antisense-Nucleinsäure, Aptamer, Ribozym, katalytische DNA und/oder eine Mischung davon sein. Der Ausdruck DNA umfasst alle geeigneten Formen von DNA wie cDNA, ssDNA, dsDNA, etc., der Ausdruck RNA umfasst alle geeigneten Formen vonRNA wie mRNA, siRNA, miRNA, piRNA, shRNA etc.Furthermore, it has been found that the level of the inhibitor in the stressed and / or inflamed tissue can be increased up to 17 times, which causes a considerable reduction of the tPA level. As a result, the tPA / PAI-1 ratio can vary from 3.5 in the normal state to 0.4 in the inflamed tissue. Therefore, in order to influence the events even more effectively after a surgical procedure and to combat adhesions even more successfully, the spraying system according to the invention particularly preferably contains both at least one tissue-specific plasminogen activator or a nucleic acid encoding it and at least one plasminogen activator inhibitor inhibitor or a nucleic acid encoding same. As shown in the examples, it is possible to effectively restore the tPA / PAI-1 balance by using the inventive spraying system to produce a film which effects cotransfection of a tPA-encoding plasmid DNA and a siRNA against PAI-1. It could be shown that this cotransfection of a tPA-encoding plasmid DNA and a siRNA against PAI-1 leads to a 8.3-fold increase in the tPA / PAI-1 ratio 48 h after transfection, whereas the application of the plasmid alone increased by a factor of 4.5. Depending on the desired effect, the spraying system according to the invention can therefore contain either at least one tissue-specific plasminogen activator or at least one PAI-1 inhibitor or a combination of both or in each case the corresponding nucleic acids. In this way, the desired effect can be set very variably with the system provided according to the invention. In the embodiments described above, the nucleic acid may be RNA, DNA, mRNA, siRNA, miRNA, piRNA, shRNA, antisense nucleic acid, aptamer, ribozyme, catalytic DNA, and / or a mixture thereof. The term DNA includes all suitable forms of DNA such as cDNA, ssDNA, dsDNA, etc., the term RNA includes all suitable forms of RNA such as mRNA, siRNA, miRNA, piRNA, shRNA, etc.
Die Nucleinsäure kann linear oder ringförmig sein, sie kann einzelsträngig oder dop- pelsträngig sein. Unter dem Begriff„Nucleinsäure" wird auch eine Mischung von Nuclein- säuren verstanden, die jeweils gleiche oder unterschiedliche Proteine oder Peptide codieren können. Alle Formen von Nucleinsäuren, die das gewünschte Protein oder Peptid codieren und an der gewünschten Stelle exprimieren können, sind geeignet. Der Fachmann kennt die jeweils geeigneten Formen von Nucleinsäuren und kann die jeweils am besten geeignete auswählen. Die Nucleinsäure kann dabei aus jeder beliebigen Quelle stammen, z.B. aus einer biologischen oder synthetischen Quelle, aus einer Genbibliothek oder Sammlung, es kann genomische oder subgenomische DNA, aus Zellen oder Mikroorganismen gewonnene oder synthetisch erzeugte RNA sein, etc. Die Nucleinsäure kann die zu ihrer Amplifika- tion und Expression notwendigen Elemente aufweisen, wie z.B. Promotoren, Enhancer, Signalsequenzen, Ribosomenbindungsstellen, Tails etc. The nucleic acid may be linear or circular, it may be single-stranded or double-stranded. The term "nucleic acid" is also understood to mean a mixture of nucleic acids, each of which can code for identical or different proteins or peptides, All forms of nucleic acids which encode the desired protein or peptide and can express it at the desired site are suitable. The person skilled in the art knows the respectively suitable forms of nucleic acids and can select the most suitable ones The nucleic acid can originate from any source, eg from a biological or synthetic source, from a gene library or collection, it can be genomic or subgenomic DNA The nucleic acid may contain the elements necessary for its amplification and expression, such as promoters, enhancers, signal sequences, ribosome binding sites, tails, etc.
Die Nukleinsäure kann eine DNA oder RNA sein und sie kann ein oder mehrere Gene oder Fragmente aufweisen. Die Nukleinsäure kann eine autonom replizierende oder integrierende Sequenz sein, sie kann als Plasmid, Vektor oder in anderer dem Fachmann wohlbekannten Form sein. Sie kann linear oder ringförmig und einzel- oder doppelsträngig sein. Jede in einer Zelle aktive Nucleinsäure ist hier geeignet. Da„nackte" Nucleinsäuren nicht sehr stabil sind und in der Zelle schnell inaktiviert und abgebaut werden, ist es bevorzugt die Nucleinsäure mit einer Schicht zu umhüllen, wobei sogenannte Polyplexe eine besonders bevorzugte Ausführungsform sind.  The nucleic acid may be a DNA or RNA and may have one or more genes or fragments. The nucleic acid may be an autonomously replicating or integrating sequence, it may be as a plasmid, vector or other form well known to those skilled in the art. It may be linear or circular and single or double stranded. Any nucleic acid active in a cell is suitable here. Since "naked" nucleic acids are not very stable and are rapidly inactivated and degraded in the cell, it is preferred to coat the nucleic acid with a layer, so-called polyplexes being a particularly preferred embodiment.
Um die Nucleinsäure zu schützen, kann sie in Form sogenannter Polyplexe eingesetzt werden. Polyplexe sind Nucleinsäuremoleküle, die von einer Polymerhülle umgeben sind. Bevorzugt wird als Hüllmaterial ein kationisches Polymer verwendet. Es wurde gefunden, dass kationisch geladene Teilchen von der Zelle leichter aufgenommen werden können als neutrale oder anionisch geladene Teilchen, allerdings können sie auch eher unspezifische Anlagerungen fördern. Zur Umhüllung von Nukleinsäuren als aktiven Bestandteilen sind kationische Hüllmaterialien bevorzugt, da sich Nukleinsäuren sehr einfach mit kationischen Substanzen umhüllen und schützen lassen. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann wohlbekannt.  In order to protect the nucleic acid, it can be used in the form of so-called polyplexes. Polyplexes are nucleic acid molecules surrounded by a polymer shell. Preferably, a cationic polymer is used as the shell material. It has been found that cationically charged particles can be more easily taken up by the cell than neutral or anionically charged particles, but they also tend to promote nonspecific deposits. For enveloping nucleic acids as active constituents, cationic shell materials are preferred, since nucleic acids can be enveloped and protected very easily with cationic substances. Corresponding methods are well known to the person skilled in the art.
Das Hüllmaterial kann eine natürlich vorkommende, synthetische oder kationisch derivati- sierte natürliche Substanz sein, z.B. ein Lipid oder ein Polymer oder Oligomer. Ein Bei- spiel für ein natürliches Oligomer ist Spermin. Beispiele für synthetische Polymere sind stickstoffhaltige biologisch abbaubare Polymere, insbesondere solche mit protonierbaren Stickstoffatomen. Besonders geeignet sind Polyethylenimine, insbesondere verzweigte Polyethylenimine, die im Handel erhältlich sind. Geeignet ist beispielsweise ein verzweigtes Polyethylenimin mit einem mittleren Molekulargewicht von 25 kDa, das kommerziell verfügbar ist. Es wurde gefunden, dass dieses Polymer mit den anderen Bestandteilen des erfindungsgemäßen Sprühsystems sehr verträglich ist. Als natürliches ggf. derivatisiertes schichtbildendes Hüllmaterial können auch Lipide, insbesondere kationische oder neutrale Lipide, eingesetzt werden. Lipide sind in vielen Varianten verfügbar und können z.B. zur Bildung von Liposomen eingesetzt werden. The shell material may be a naturally occurring, synthetic or cationically derivatized natural substance, eg a lipid or a polymer or oligomer. An example a natural oligomer is spermine. Examples of synthetic polymers are nitrogen-containing biodegradable polymers, in particular those with protonatable nitrogen atoms. Particularly suitable are polyethyleneimines, in particular branched polyethyleneimines, which are commercially available. For example, a branched polyethyleneimine having an average molecular weight of 25 kDa, which is commercially available, is suitable. It has been found that this polymer is very compatible with the other constituents of the spray system according to the invention. It is also possible to use lipids, in particular cationic or neutral lipids, as natural, optionally derivatized, layer-forming shell material. Lipids are available in many variants and can be used for example for the formation of liposomes.
Wenn Polyplexe als Wirkstoff verwendet werden, sollte das Verhältnis von Hüllmaterial zu Nucleinsäure in an sich bekannter Weise so eingestellt werden, dass die Nucleinsäure ausreichend geschützt ist, nach Freisetzung aber exprimiert werden kann. Wenn zu wenig Hüllmaterial vorhanden ist, wird die Nucleinsäure nicht ausreichend geschützt. Ist der Anteil des Hüllmaterials zu hoch, kann es einerseits Probleme mit der Verträglichkeit geben und andererseits kann ein zu hoher Anteil an Hüllmaterial dazu führen, dass die Nucleinsäure nicht mehr freigesetzt und/oder nicht mehr exprimiert werden kann. In beiden Fällen leidet die Effizienz des Transfers. Der Fachmann kann in wenigen Routineversuchen das jeweils am besten geeignete Verhältnis herausfinden. Als besonders geeignet hat sich ein Verhältnis von Hüllmaterial zu Nucleinsäure im Bereich von 10:1 bis 1:4, bezogen auf Gewicht, erwiesen. Besonders bevorzugt ist ein Verhältnis von Hüllmaterial zu Nucleinsäure von 4: 1 bis 1 :4. Wenn die Polyplexe Polyethylenimin als Polymer enthalten, kann der Anteil des Polymers auch über das molare Verhältnis von Polymer-Stickstoffanateil zu DNA-Phosphatanteil (N/P) angegeben werden; bevorzugt liegt das N/P- Verhältnis in einem Bereich von 1 bis 10, besonders bevorzugt von 4 bis 8.  When polyplexes are used as the active ingredient, the ratio of shell material to nucleic acid should be adjusted in a manner known per se so that the nucleic acid is sufficiently protected but can be expressed upon release. If too little shell material is present, the nucleic acid will not be sufficiently protected. If the proportion of shell material is too high, on the one hand problems with the compatibility can occur and on the other hand an excessive amount of shell material can lead to the fact that the nucleic acid can no longer be released and / or can no longer be expressed. In both cases, the efficiency of the transfer suffers. The expert can find the most suitable ratio in a few routine tests. Particularly suitable is a ratio of shell material to nucleic acid in the range of 10: 1 to 1: 4, by weight, proved. Particularly preferred is a ratio of shell material to nucleic acid of 4: 1 to 1: 4. When the polyplexes contain polyethyleneimine as the polymer, the proportion of the polymer can also be given by the molar ratio of polymer nitrogen to the proportion of DNA phosphate (N / P); Preferably, the N / P ratio is in a range of 1 to 10, more preferably 4 to 8.
Die Polyplexmoleküle sind so ausgebildet, dass die Nucleinsäure während Lagerung, Transport und bis zur Applikation geschützt ist und dann am Zielort die Nucleinsäure freigesetzt und exprimiert wird. Geeignete Polymere sind in der Literatur vielfach beschrieben und der Fachmann kann aus einer Vielzahl von Materialien das jeweils am besten geeignete auswählen.  The polyplex molecules are designed so that the nucleic acid is protected during storage, transport and application, and then the nucleic acid is released and expressed at the target site. Suitable polymers have been widely described in the literature, and those skilled in the art can choose from a variety of materials the most appropriate one.
Erfahrungen mit Nukleinsäuren als Arzneistoffe wurden seit der ersten klinischen Studie im Jahre 1989 in über 1400 klinische Studien gesammelt. Neben retroviralen kamen vor allem adenovirale Gentransfersysteme zum Einsatz, wobei ein großer Vorteil in der Effizienz dieser Systeme liegt. So konnte gezeigt werden, dass bereits die Bindung eines einzigen Viruspartikels ausreichend ist, die Zielzelle zu infizieren. Nicht-virale Gentranfer- systeme stellen eine bezüglich Immunogenität und Mutagenesepotential sichere Alternative zu viralen Systemen dar. Beschrieben wurden für nicht-virale gentherapeutische Ansät- ze die Applikation nackter Nukleinsäure in Kombination mit physikalischen Methoden wie der Elektroporation, sowie die Verwendung von nanoskaligen Komplexen mit synthetischen Trägersystemen wie kationischen Polymeren, die auch als Polyplexe bezeichnet werden. Informationen zur Herstellung und Verwendung von Polyplexen sind z.B. zu finden in dem Artikel von Godbey WT, Mikos AG.„Recent progress in gene delivery using nonviral transfer complexes". (J Control Release. 2001;72:1 15-125) und zu kationischen Liposomen (Lipoplexe) in Artikeln von Lee RJ, Huang L.„Lipidic vector Systems for gene transfer". (Crit Rev Ther Drug Carrier Syst. 1997;14:173-206) und von Simoes S, Filipe A, Faneca H, Mano M, Penacho N, Duzgunes N, et al.„Cationic liposomes for gene delivery". (Expert Opin Drug Deliv. 2005;2:237-254). Den Komplexsystemen liegt zu Grunde, dass sich unter physiologischen Bedingungen die positiv geladene Nukleinsäure und das negativ geladene Trägermaterial spontan zu nanoskaligen Partikeln aneinander anlagern ('"self-assembly*"). Experience with nucleic acids as drugs has been collected in more than 1,400 clinical trials since the first clinical trial in 1989. In addition to retroviral adenoviral gene transfer systems were used, with a great advantage in the efficiency of these systems. Thus, it could be shown that even the binding of a single virus particle is sufficient to infect the target cell. Non-viral gene transfer systems represent a safe alternative to viral systems in terms of immunogenicity and mutagenesis potential. Non-viral gene therapy approaches have been described. The application of naked nucleic acid in combination with physical methods such as electroporation, as well as the use of nanoscale complexes with synthetic carrier systems such as cationic polymers, which are also referred to as polyplexes. Information on the preparation and use of polyplexes can be found, for example, in the article by Godbey WT, Mikos AG, "Recent progress in gene delivery using non-viral transfer complexes" (J Control Release, 2001; 72: 1 15-125) and cationic Liposomes (Lipoplexes) in articles by Lee RJ, Huang L. "Lipidic Vector Systems for Gene Transfer". (Crit Rev Ther Drug Carrier Syst. 1997; 14: 173-206) and Simoes S, Filipe A, Faneca H, Mano M, Penacho N, Duzgunes N, et al., "Cationic liposomes for gene delivery" (Expert Opin Drug Deliv. 2005; 2: 237-254). The complex systems are based on the fact that under physiological conditions the positively charged nucleic acid and the negatively charged carrier material spontaneously assemble into nanoscale particles ('self-assembly * ').
Das erfindungsgemäße Sprühsystem liefert einen neuen vielversprechenden Ansatz, um eine langanhaltende Genexpression zu erzielen. Durch die Bildung eines Films in Form eines genaktivierten Depotsystems, dessen lokale Applikation zu einem konstanten Nuk- leinsäurespiegel über einen definierten Zeitraum im Applikationsgebiet führen kann, werden vorteilhafte Eigenschaften erzielt. Dosierhäufigkeit und Dosismenge können dadurch verringert, unerwünschte Nebenwirkungen wie die Transfektion anderer Gewebe, sogenannte "Off-Target-Effekte", verhindert, unphysiologische Proteinspiegel und die Belastung des Patienten mit Nukleinsäure und Trägermaterial vermieden und die Patientenakzeptanz verbessert werden.  The spray system of the present invention provides a new promising approach for achieving long-lasting gene expression. By forming a film in the form of a gene-activated depot system whose local application can lead to a constant nucleic acid level over a defined period of time in the area of application, advantageous properties are achieved. Dosage frequency and dosage amount can thereby be reduced, unwanted side effects such as transfection of other tissues, so-called off-target effects, prevented, unphysiological protein levels and the burden of the patient with nucleic acid and support material can be avoided and patient acceptance can be improved.
Wie oben ausgeführt, wird davon ausgegangen, dass das Verhältnis von PA zu PAI-1 - Inhibitor einen Einfluss auf die Bildung von chirurgischen Adhäsionen und die Narbenbildung hat. In einer weiteren Ausführungsform wird daher ein Sprühsystem zur Verfügung gestellt, das als Wirkstoffe eine Kombination aus PA und PAI-1 -Inhibitor bzw. diese codierende Nucleinsäuren enthält, wobei das Verhältnis von PA und PAI-1 -Inhibitor im Bereich von 5:1 bis 1 :5 liegt, bei Verwendung der entsprechenden Nucleinsäuren kann das Verhältnis so eingestellt werden dass am Zielort nach Expression ein Verhältnis von PA:PAI-1 -Inhibitor von 5: 1 bis 1 :5 resultiert. Es wurde gefunden, dass bei Applikation einer solchen Kombination die Bildung chirurgischer Adhäsionen besonders wirkungsvoll unterdrückt werden kann.  As stated above, it is believed that the ratio of PA to PAI-1 inhibitor has an influence on the formation of surgical adhesions and scarring. In a further embodiment, therefore, a spray system is provided, which contains as active ingredients a combination of PA and PAI-1 inhibitor or nucleic acids encoding them, wherein the ratio of PA and PAI-1 inhibitor in the range of 5: 1 to 1: 5, using the appropriate nucleic acids, the ratio can be adjusted so that at the target site after expression, a ratio of PA: PAI-1 inhibitor from 5: 1 to 1: 5 results. It has been found that when such a combination is applied, the formation of surgical adhesions can be suppressed particularly effectively.
Das erfindungsgemäße Sprühsystem zeichnet sich dadurch aus, dass bei Vermischen der beiden Komponenten sehr schnell das Polymer unter Bildung eines Films ausgefällt wird, wobei ggf. in einer oder beiden der Komponenten enthaltene Wirkstoffe gleichzeitig in den Film mit integriert werden. Dazu werden die beiden Komponenten, die vor der Anwendung in getrennten Behältern aufbewahrt werden, so versprüht, dass sie beim Versprühen oder direkt davor vermischt bzw. während des Vermischens versprüht werden. Die beiden Komponenten des erfindungsgemäßen Sprühsystems werden somit zur Applikation vermischt. Dies erfolgt bevorzugt, indem die beiden voneinander getrennten Komponenten zum Versprühen in eine Mischkammer geführt werden und direkt daraus versprüht werden. Bevorzugt wird zum Versprühen eine Vorrichtung verwendet, wie sie an sich bekannt ist, bei der bei Betätigung des Sprühventils aus zwei Vorratskammern jeweils eine Dosis in eine Mischkammer geführt und von dort gemeinsam versprüht wird. Auf diese Weise erfolgt die Vermischung direkt im Sprühapplikator beim Versprühen, wodurch eine vorzeitige Ausfällung, die die Sprühdüse verstopfen könnte, vermieden wird. Ein aufeinanderfolgendes Versprühen der beiden Komponenten aus getrennten Sprühapplikatoren kann keinen Film hoher Güte erzeugen. Es ist für die Erfindung wesentlich, dass die beiden bis zur Verwendung getrennt gehaltenen Komponenten direkt beim Versprühen miteinander in Kontakt kommen, sodass sich dann beim Auftreffen des Sprühnebels der durch Ausfällen des Polymers gebildetete Film am Zielort ablagern kann. Sprühapplikatoren, die zur Vermischung/Versprühung von zwei vorher getrennt gehaltenen Komponenten geeignet sind, sind im Stand der Technik bekannt. Eine bekannte und für die Applikation gemäß der vorliegenden Erfindung geeignete Vorrichtung ist in Figur 8 dargestellt und ist als Spray Set von der Firma Baxter erhältlich. The spray system according to the invention is characterized in that, when the two components are mixed, the polymer is precipitated very rapidly to form a film, with any active ingredients present in one or both of the components simultaneously being integrated into the film. For this, the two components, which are stored in separate containers before use, are sprayed so that they are sprayed or mixed directly before or sprayed during mixing. The two components of the spray system according to the invention are thus mixed for application. This is preferably done by the two separate components are performed for spraying in a mixing chamber and sprayed directly from it. Preferably, a device is used for spraying, as is known per se, in which, when the spray valve is actuated from two storage chambers, one dose in each case is conducted into a mixing chamber and sprayed together therefrom. In this way, the mixing takes place directly in the spray applicator during spraying, whereby a premature precipitation, which could clog the spray nozzle, is avoided. Successive spraying of the two components from separate spray applicators can not produce high quality film. It is essential for the invention that the two components held separately until use come into direct contact with each other during spraying, so that the film formed by precipitation of the polymer can then deposit at the target location upon impact of the spray. Spray applicators suitable for mixing / spraying two components previously separated are known in the art. A known and suitable for the application according to the present invention device is shown in Figure 8 and is available as a spray kit from Baxter.
Die jeweils abzugebende Dosis der beiden Komponenten kann eingestellt werden. Sie richtet sich nach der Art der Verwendung, der Art der Komponenten, ggf. dem Wirkstoff. Die beiden Komponenten sollten bei der Applikation in einem Verhältnis (bezogen auf das Volumen der Lösungen/Flüssigkeiten) von 10:90 bis 90:10, bevorzugt 25:75 bis 75:25 und bevorzugter in einem Verhältnis von 40:60 bis 60:40 vermischt werden. Die für den zu erzeugenden Film abgegebene Menge der Komponenten hängt ab von der erwünschten Größe und Dicke des Films. Sie kann in an sich bekannter Weise eingestellt werden. Zur Applikation im Bauchraum hat sich eine Menge von jeweils 0,5 bis 5 ml, bevorzugt 0,7 bis 3 ml jeder Komponente als geeignet erwiesen.  The dose to be dispensed between the two components can be adjusted. It depends on the type of use, the type of components, if necessary, the active ingredient. The two components should be applied at a ratio (based on the volume of solutions / liquids) of 10:90 to 90:10, preferably 25:75 to 75:25 and more preferably in a ratio of 40:60 to 60:40 be mixed. The amount of components dispensed for the film to be formed depends on the desired size and thickness of the film. It can be adjusted in a conventional manner. For administration in the abdomen an amount of 0.5 to 5 ml, preferably 0.7 to 3 ml of each component has been found suitable.
Als besonders vorteilhafte Formulierungen erwiesen sich folgende Kombinationen: lipophile Komponente: 10 %ige (m/v) PLGA-Lösung (Resomer® RG H-Serie) in Glycerol- formal, Tetraglykol oder DMI, A particularly advantageous formulation, the following combinations proved: lipophilic component: 10% (m / v) PLGA solution (Resomer ® RG H series) in glycerol formal, tetraethylene glycol or DMI,
hydrophile Komponente: Wasser für Injektionszwecke  hydrophilic component: water for injections
Wirkstoffkomponente: pDNA/l-PEI Polyplexe, als Lyophilisat in der hydrophilen Phase gelöst (Einbettungsvariante A) oder mittels Homogenisator in der lipophilen PLGA- Lösung dispergiert (Einbettungsvariante B).  Active ingredient component: pDNA / l-PEI polyplexes, dissolved as lyophilisate in the hydrophilic phase (embedded variant A) or dispersed in the lipophilic PLGA solution by means of a homogenizer (embedded variant B).
ggf. Saccharose mit einer Konzentration von 10% (m/v) als Kryoprotektor für die Lyophi- lisierung Das erfindungsgemäße Sprühsystem wird bereitgestellt zur therapeutischen Anwendung. Einsatzgebiet für damit erzeugte Matrixsysteme ist die Verhinderung postoperativer Adhäsionen, bei denen es nach Operationen im Bauchraum, ausgelöst durch ein Ungleichgewicht zwischen dem gewebespezifichen Plasminogenaktivator und dessen Inhibitor, zu permanenten Verwachsungen kommen kann [56, 64, 65]. Kritisch ist dabei ein Zeitfenster von 2 Wochen, das eine akute Phase von 2-5 Tagen nach der Operation umfasst. Besonders geeignet sind Depotsysteme, die ein für tPA kodierendes Plasmid als Wirkkomponente enthalten. Neben der pharmakologischen Wirkkomponente stellt der Polymerfilm zusätzlich eine antiadhäsive Barriere gegen Verwachsungen dar. Möglich ist z.B. auch das Versprühen des erfindungsgemäßen Sprühsystems über Endoskop, z. B. bei einem endoskopischen Eingriff in der Bauchhöhle. optionally sucrose with a concentration of 10% (m / v) as cryoprotector for lyophilization The spray system according to the invention is provided for therapeutic use. Areas of application for matrix systems produced thereby are the prevention of postoperative adhesions, in which permanent adhesions can occur after abdominal surgery, triggered by an imbalance between the tissue-specific plasminogen activator and its inhibitor [56, 64, 65]. Critical is a time window of 2 weeks, which includes an acute phase of 2-5 days after surgery. Depot systems which contain a plasmid coding for tPA as the active component are particularly suitable. In addition to the pharmacologically active component of the polymer film additionally provides an anti-adhesive barrier against adhesions. It is also possible, for example, the spraying of the spray system according to the invention via endoscope, z. B. in an endoscopic procedure in the abdominal cavity.
Die Erfindung wird in den beigefügten Figuren weiter erläutert.  The invention is further explained in the attached figures.
Dabei zeigen die Figuren Ausführungsformen der Erfindung und Resultate, die mit ihnen erhalten wurden.  The figures show embodiments of the invention and results obtained with them.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Pathogenese von chirurgischen Adhäsionen  FIG. 1 shows a schematic representation of the pathogenesis of surgical adhesions
Figur 2 zeigt Diagramme, die die Filmgüte ausgewählter Resomer® RG Polymere im Vergleich zeigen: A) PLGA 50:50, H-Serie, B) PLGA 75:25, S-Serie. Dargestellt ist der prozentuale Anteil an eingesetztem Polymer, der den Sprühfilm ausbildet, wohingegen der Rest als löslicher Anteil im Überstand verloren geht. Die Daten sind als Mittelwerte ± Standardabweichung (n=4) angegeben. Statistisch signifikante Unterschiede sind mit Sternchen gekennzeichnet (P<0,05 (*), P<0,01 (**)). 2 shows diagrams showing the film quality of selected Resomer ® RG polymers compared: A) PLGA 50:50, H-series, B) PLGA 75:25, S series. Shown is the percentage of polymer used, which forms the spray film, whereas the remainder is lost as a soluble fraction in the supernatant. Data are presented as means ± standard deviation (n = 4). Statistically significant differences are marked with asterisks (P <0.05 (*), P <0.01 (**)).
Figur 3 zeigt Diagramme, die die Ergebnisse von viskoelastischen Untersuchungen der Filme darstellen: A) Speichermodul (G"), B) Verlustmodul (G") der Resomer® RG H- Serie mit unterschiedlichen Lösungsmitteln im Vergleich bei einer Frequenz von 1Hz.3 shows diagrams illustrating the results of examinations of the viscoelastic films: A) storage modulus (G '), B) loss modulus (G ") of Resomer ® RG H- series with different solvents in comparison at a frequency of 1Hz.
Figur 4 zeigt die Filmgüte, die mit den getesteten Lösungsmitteln erhalten wird: A) In situ gebildete Filme unter Verwendung von Resomer® RG 503 H, B) Filmgüte gegen den Verteilungskoeffizienten P aufgetragen. Die Daten sind als Mittelwert ± Standardabweichung aus n=4 Ansätzen dargestellt. Figure 4 shows the film quality which is obtained with the tested solvents: A) In situ formed films using Resomer ® RG 503 H, B) plotted against the film quality distribution coefficient P. The data are presented as mean ± standard deviation from n = 4 approaches.
Figur 5 zeigt LD5o-Werte der getesteten Lösungsmittel im Vergleich: LD50 der getesteten Lösungsmittel in Abhängigkeit von der Inkubationszeit auf Mesothelzellen. Bestimmt wurde jeweils die metabolische Zellviabilität mittels ATPlite Assay Figure 5 shows LD 5 o values of the solvents tested compared: LD 50 of the solvents tested as a function of incubation time on mesothelial cells. In each case, the metabolic cell viability was determined by ATPlite assay
Figur 6 zeigt Diagramme zur Freisetzungskinetik unterschiedlicher Formulierungen in situ gebildeter Filme: (A) Resomer® RG 502 H, Polyplexe in hydrophiler Phase, (B) Resomer® RG 502 H, Polyplexe in lipophiler Phase, (C) Resomer® RG 504 H, Polyplexe in hydrophi- ler Phase, (D) Resomer RG 504 H, Polyplexe in lipophiler Phase. Lyophilisierte Polyplexe wurden unter Verwendung unterschiedlicher Polymerlösungen (DMI (·), Tetraglykol (o) und Glycerolformal (T) in die Filme eingebaut und die Freisetzung der pDNA über 30 Tage analysiert. Die Daten sind als Mittelwerte ± Standardabweichung des Mittelwertes (n=3) angegeben. 6 shows diagrams for release kinetics of different formulations in situ formed films: (A) Resomer ® RG 502 H, polyplexes in a hydrophilic phase, (B) Resomer ® RG 502 H, polyplexes in a lipophilic phase (C) Resomer ® RG 504 H, Polyplexes in hydrophilic ler phase, (D) Resomer RG 504 H, polyplexes in the lipophilic phase. Lyophilized polyplexes were incorporated into the films using different polymer solutions (DMI (·), tetraglycol (o) and glycerol formal (T), and the pDNA release was analyzed over 30 days.) Data are presented as means ± standard deviation of the mean (n = 3). specified.
Figur 7 zeigt die Transfektionseffizienz lyophilisierter 1-PEI/pDNA Polyplexe auf Lungen- zelllinien unter Verwendung unterschiedlicher Kryoprotektoren. DNA Topologie - Lyophilisierte pDNA/l-PEI Polyplexe wurden aufgetrennt mittels Agarosegelelektrophorese unter Zusatz von Heparansulfat (HS). Die Polyplexe wurden hierzu in Wasser für Injektionszwecke (Wfl) resuspendiert. Die Daten sind als Mittelwerte ± Standardabweichung ((a) n=7, (b) n=4)) dargestellt. Statistisch signifikante Unterschiede sind mit Sternchen gekennzeichnet (P<0,05 (*), P<0,01 (**)). pCMV-Luc Kontrolle (C), Größenmarker (L), Wasser für Injektionszwecke (Wfl), Ultra-Turrax® (UT), Homogenisator (H). Figure 7 shows the transfection efficiency of lyophilized 1-PEI / pDNA polyplexes on lung cell lines using different cryoprotectants. DNA topology - Lyophilized pDNA / l-PEI polyplexes were separated by agarose gel electrophoresis with addition of heparan sulfate (HS). The polyplexes were resuspended in water for injections (Wfl). The data are presented as means ± standard deviation ((a) n = 7, (b) n = 4)). Statistically significant differences are marked with asterisks (P <0.05 (*), P <0.01 (**)). pCMV-Luc control (C), size markers (L), water for injections (Wfl), Ultra-Turrax ® (UT), a homogenizer (H).
Figur 8 zeigt einen Versuchsaufbau zur Herstellung in situ gebildeter Filme  FIG. 8 shows a test setup for the production of in situ formed films
Figur 9 zeigt ein Diagramm mit Ergebnissen für die In vitro Applikation von erfmdungs- gemäßen Filmen auf Mesothelzellen: Luziferase Genexpression nach Applikation Resomer® RG 504 H basierter Filme auf Mesothelzellen. Plasmid DNA/1-ΡΕΙ Polyplexe wurden in die hydrophile Phase eingebaut und die Expression über einen Zeitraum von 29 Tagen mittels Luziferaseassay untersucht. Gemessen wurden die emittierten Photonen (RLU) über 10 s nach Hintergrundkorrektur. Die Ergebnisse sind als Mittelwerte ± SEM (n=3) angegeben. Figure 9 is a diagram showing results for the in vitro application of erfmdungs- modern films on mesothelial cells: luciferase gene expression after application Resomer ® RG 504 H based films on mesothelial cells. Plasmid DNA / 1-ΡΕΙ polyplexes were incorporated into the hydrophilic phase and expression was examined by luciferase assay over a period of 29 days. The emitted photons (RLU) were measured for 10 s after background correction. The results are given as mean ± SEM (n = 3).
Figur 10 zeigt Ergebnisse für die In vitro Applikation in situ gebildeter Filme auf Mesothelzellen. (A) Matrixfreisetzung aus Resomer® RG 504 H basierenden Filmen und (B) Fluoreszenzaufnahme der eingebetteten Plasmid-DNA nach Anfärbung mit Propidium- iodid. pCMV-tPA-IRES-Luc/l-PEI Polyplexe wurden in der hydrophilen Phase gelöst, der Sprühfilm auf Mesothelzellen aufgesprüht und der tPA-Spiegel über einen Zeitraum von 29 Tagen mittel ELISA bestimmt. Die Ergebnisse sind als Mittelwerte ± SEM (n=3) angegeben. FIG. 10 shows results for in vitro application of in situ formed films on mesothelial cells. (A) matrix release 504 H films based and (B) Fluorescence image of the embedded plasmid DNA after staining with Propidium- iodide from Resomer ® RG. pCMV-tPA-IRES-Luc / I-PEI polyplexes were dissolved in the hydrophilic phase, the spray film was sprayed onto mesothelial cells and the tPA level determined over a period of 29 days by ELISA. The results are given as mean ± SEM (n = 3).
Figur 11 zeigt Kotransfektion von Plasmid-DNA/siRNA auf Mesothelzellen: a) PAI-1 und tPA Detektion im Western Blot nach 48h, b) tPA/PAI-1 -Verhältnis in Abhängigkeit der Zeit. Die Polyplexe bestehend aus pCMV-tPA-IRES-Luc (ptPA) oder einem Platzhalter- Plasmid (pUC) und verschiedenen siRNAs (PAI-1, EGFP) wurden mit 1-PEI bei einem N/P- Verhältnis von 10 (bezogen auf die pDNA Menge) in HBS hergestellt. Zum Vergleich ist die Expression unbehandelter Zellen (UN) dargestellt. Die Bestimmung der tPA- und PAI-1 -Spiegel erfolgte mittels Western Blot im Überstand zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Figur 12 zeigt eine schematische Darstellung des pCMV-tPA-IRES-Luc Plasmids FIG. 11 shows cotransfection of plasmid DNA / siRNA on mesothelial cells: a) PAI-1 and tPA detection in the Western Blot after 48 h, b) tPA / PAI-1 ratio as a function of time. The polyplexes consisting of pCMV-tPA-IRES-Luc (ptPA) or a wild-type plasmid (pUC) and various siRNAs (PAI-1, EGFP) were treated with 1-PEI at an N / P ratio of 10 (relative to the pDNA amount) in HBS. For comparison, the expression of untreated cells (UN) is shown. The determination of the tPA and PAI-1 levels was carried out by means of Western Blot in the supernatant at different times. Figure 12 shows a schematic representation of the pCMV-tPA-IRES-Luc plasmid
Figur 13 zeigt eine Verdünnungsreihe von 1-PEI/pDNA Polyplexen in PBS  Figure 13 shows a dilution series of 1-PEI / pDNA polyplexes in PBS
Figur 14 zeigt eine Standardkurve des humanen tPA-Antigenassays  Figure 14 shows a standard curve of the human tPA antigen assay
Figur 15 zeigt die Transfektionseffizienz pulverförmiger Polyplexe bei Verwendung unterschiedlicher Kryoprotektoren.: Transfektionseffizienz lyophilisierter 1-PEI/pDNA Polyplexe auf Lungenzelllinien unter (A) Verwendung unterschiedlicher Kryoprotektoren (10 % (m/v) Saccharose oder Mannose, 4 % (m/v) Dextran 5000, B) nach Homogenisierung lyophilisierter Polyplexe unter Verwendung von 10 % (m/v) Saccharose als Kryoprotektor. Figure 15 shows the transfection efficiency of powdered polyplexes using different cryoprotectants: transfection efficiency of lyophilized 1-PEI / pDNA polyplexes on lung cell lines under (A) using different cryoprotectants (10% (m / v) sucrose or mannose, 4% (m / v) dextran 5000, B) after homogenization of lyophilized polyplexes using 10% (m / v) sucrose as cryoprotectant.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert, ohne sie dadurch in irgendeiner Weise zu beschränken: The invention is illustrated by the following examples, without thereby limiting them in any way:
Beispiel 1  example 1
MATERIAL UND METHODEN  MATERIAL AND METHODS
Nukleinsäuren  nucleic acids
Das Plasmid pCMVLuc, das erhältlich ist, wie in [19] beschrieben, enthält das Luziferase- Gen (Luc) der Feuerfliege Photinus pyralis unter der Kontrolle des CMV-Promotors, einem Promotor aus dem Cytomegahevirus. Das Konstrukt pMetLuc kodiert ebenfalls unter der Kontrolle des CMV-Promotors für das Luziferase-Gen des Ruderflusskrebs Metridia longa, ein sezerniertes Luziferase-Enzym [20].  The plasmid pCMVLuc, which is available as described in [19], contains the luciferase gene (Luc) of the fire fly Photinus pyralis under the control of the CMV promoter, a promoter from cytomegalovirus. The pMetLuc construct also encodes the luciferase gene of the rower crawler Metridia longa, a secreted luciferase enzyme, under the control of the CMV promoter [20].
Das Konstrukt pCMV-tPA-IRES-Luc wurde kloniert und ist in Figur 12 schematisch dargestellt. Es enthält neben den Sequenzen für das Luziferase-Enzym (Luc) und den gewebespezifischen Plasminogenaktivator (tPA) einen CMV-Promotor (CMV-IE, Cytomegalievi- rus-immediate-early)  The construct pCMV-tPA-IRES-Luc was cloned and is shown schematically in FIG. It contains, in addition to the sequences for the luciferase enzyme (Luc) and the tissue-specific plasminogen activator (tPA), a CMV promoter (CMV-IE, cytomegalovirus immediate-early).
Die Klonierung des pCMV-tPA-IRES-Luc Plasmids erfolgte unter Verwendung des pl- RES-Luc Vektor [21]. In diesen Vektor wurde eine für den gewebespezifischen Plasminogenaktivator (tPA)-kodierende Sequenz unter der Kontrolle des CMV-Promotors mit Hilfe der Restriktionsendonukleasen Mlul und Fsel (New England Biolabs Inc., USA) hinein kloniert. Hierzu wurde die Sequenz (Insert) aus dem Plasmid pCMV-tPA mittels Polyme- rase-Ketten-Reaktion (PCR) amplifiziert [22]. Der pIRES-Luc Vektor enthielt neben dem Luziferase Gen eine interne ribosomale Eintrittsstelle (IRES), die eine Translation beider Transkripte unabhängig voneinander ermöglichte.  The cloning of the pCMV-tPA-IRES-Luc plasmid was carried out using the pl-RES-Luc vector [21]. Into this vector, a tissue-specific plasminogen activator (tPA) -coding sequence was cloned into under the control of the CMV promoter using the restriction endonucleases Mlul and Fsel (New England Biolabs Inc., USA). For this purpose, the sequence (insert) from the plasmid pCMV-tPA was amplified by means of polymerase chain reaction (PCR) [22]. In addition to the luciferase gene, the pIRES-Luc vector contained an internal ribosomal entry site (IRES), which allowed translation of both transcripts independently of one another.
Als Kontrollplasmid wurde pUC21 Vektor (Invitrogen, Deutschland), der keine Expressionskassette sondern lediglich das bakterielle Rückgrat enthält, eingesetzt.  The control plasmid used was pUC21 vector (Invitrogen, Germany), which contains no expression cassette but only the bacterial backbone.
Es wurden die folgenden Oligonukleotide synthetisiert: Es wurde eine siRNA gegen den Plasminogenaktivator-Inhibitor 1 (PAI-1, 5 '-GGAACAAGGAUGAGAUCAG[4, 23]-3 ') und als Kontrolle eine siRNA gegen EGFPThe following oligonucleotides were synthesized: An siRNA was screened against plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1, 5 '-GGAACAAGGAUGAGAUCAG [4, 23] -3') and as control a siRNA against EGFP
(5'-GCAAGCUGACCCUGAAGUUCAU[dT][dT]-3') verwendet. Die lyophilisierten Proben wurden in Resuspensionspuffer (Quiagen) zu 20 μΜ beziehungsweise für die Freisetzungsstudien zu ΙΟΟμΜ Stocklösungen gelöst, 1,5 min bei 90 °C inkubiert, 1 h bei 37 C leicht geschüttelt und bei - 20 °C in Aliquoten gelagert. (5 ' -GCAAGCUGACCCUGAAGUUCAU [dT] [dT] -3'). The lyophilized samples were dissolved in resuspension buffer (Quiagen) to 20 μΜ or for the release studies to ΙΟΟμΜ stock solutions, incubated for 1.5 min at 90 ° C, shaken gently at 37 C for 1 h and stored at - 20 ° C in aliquots.
Polyethylenimin  polyethyleneimine
Lineares Polyethylenimin mit einer Molmasse von 22 kDa wurde nach einer Vorschrift von Plank und Kollegen synthetisiert [24]. Lineares PEI wurde analog der Vorschrift durch saure Hydrolyse des Propionsäureamids Poly(2-ethyl-2-oxazolin) 50 Da gewonnen, wobei die freigesetzte Propionsäure als azeotropes Gemisch dem Syntheseansatz stetig entzogen wurde, so dass die Reaktion nahezu vollständig ablaufen konnte. Die freie Base wurde anschließend mittels Natronlauge bei pH 12 ausgefällt, gewaschen und lyophilisiert. Das lyophilisierte 1-PEI wurde bei 4 °C gelagert und nach Bedarf in destilliertem Wasser gelöst, auf einen pH- Wert von 7,4 eingestellt, dialysiert (ZelluTrans Dialysiermembranen T2, MWCO 8-10 kDa) und steril filtriert.  Linear polyethylenimine with a molecular weight of 22 kDa was synthesized according to a protocol by Plank and colleagues [24]. Linear PEI was obtained analogously to the procedure by acid hydrolysis of the propionic acid poly (2-ethyl-2-oxazoline) 50 Da, wherein the liberated propionic acid as an azeotrope mixture was continuously withdrawn from the synthesis approach, so that the reaction could proceed almost completely. The free base was then precipitated by means of sodium hydroxide solution at pH 12, washed and lyophilized. The lyophilized 1-PEI was stored at 4 ° C and dissolved in distilled water as needed, adjusted to pH 7.4, dialyzed (ZelluTrans dialysis membranes T2, MWCO 8-10 kDa) and sterile filtered.
Die Quantifizierung der PEI-Lösung erfolgte photometrisch mittels Kupfersulfat-Methode bei 285 nm an einem Spektralphotometer (Ultrospec 3100 Pro) [25]. Als Referenz wurde eine 1-PEI Charge bekannter Konzentration eingesetzt. Die Reinheit des Syntheseprodukts wurde mittels 'H-NMR-Spektroskopie (Bruker 250 MHz, Karlsruhe) überprüft. Die Messung der Molmasse erfolgte mittels Gel-Permeations-Chromatographie mit einem Mehrwinkel-Laser-Streuungsdetektor (GPC-MALLS) und ergab eine Molmasse von 20-22 kDa. Quantification of the PEI solution was carried out photometrically by means of the copper sulfate method at 285 nm on a spectrophotometer (Ultrospec 3100 Pro) [25]. As a reference, a 1-PEI charge of known concentration was used. The purity of the synthesis product was checked by 'H-NMR spectroscopy (Bruker 250 MHz, Karlsruhe). The measurement of the molecular weight was carried out by gel permeation chromatography with a multi-angle laser scattering detector (GPC-MALLS) and gave a molecular weight of 20-22 kDa.
PLGA Polymere PLGA polymers
Für die Herstellung der Filme wurden folgende Polymere der Firma Boehringer Ingelheim, Deutschland verwendet:  The following polymers from Boehringer Ingelheim, Germany were used for the production of the films:
• Resomer® RG 502, 503 und 504 H • Resomer ® RG 502, 503 and 504 H
• Resomer® RG 752, 755 S • Resomer ® RG 752, 755 S
Zelllinie  cell line
Es wurden pleurale Mesothelialzellen (human), kurz Met5A, von ATCC, Deutschland (CRL-9444) verwendet. Die Zelllinie wurde in einer 1 :2 Mischung aus Ml 99 (Gibco-BRL, Großbritannien) und MCDB 105 (Sigma-Aldrich, Deutschland) bei 37 °C, 5 % C02 und 100 % Luftfeuchtigkeit kultiviert. Neben 10 % fötalem Kälberserum (PPA Laboratories, Österreich) wurde dem Medium ein epidermaler Wachstumsfaktor (5 ng/ml, Sigma- Aldrich, Deutschland) und Hydrocortison (400 ng/ml, Sigma-Aldrich, Deutschland) zugesetzt [26]. Ferner wurden die Zellen bei einer Konfluenz von circa 80 % passagiert und bis zu einer Passage von 20 für Versuche eingesetzt. Herstellung der Polvplexe Pleural mesothelial cells (human), short Met5A, from ATCC, Germany (CRL-9444) were used. The cell line was cultured in a 1: 2 mixture of Ml 99 (Gibco-BRL, UK) and MCDB 105 (Sigma-Aldrich, Germany) at 37 ° C, 5% CO 2 and 100% humidity. In addition to 10% fetal calf serum (PPA Laboratories, Austria), an epidermal growth factor (5 ng / ml, Sigma-Aldrich, Germany) and hydrocortisone (400 ng / ml, Sigma-Aldrich, Germany) were added to the medium [26]. Furthermore, the cells were passaged at a confluency of approximately 80% and used until a passage of 20 for experiments. Production of Polvplexes
Die Herstellung der Komplexe erfolgte spontan durch elektrostatische Bindungskräfte, wobei die Eigenschaften der gebildeten Polyplexe dabei im Wesentlichen von der Ionenstärke des Mediums, den verwendeten Polymeren und dem N/P- Verhältnis abhing. Diese gibt den molaren Stoffmengenquotienten aus protoniertem Stickstoffatom (N) der Polymerstruktur zum negativ geladenen Phosphatatom (P) in der Nukleinsäure an. Um kleine monodisperse Partikel zu erhalten, wurden gleiche Volumina der Lösung mit der geringeren Ladungsdichte, der Nukleinsäure-Lösung, zur Lösung mit höherer Ladungsdichte, der Polymer-Lösung, pipettiert und durch Auf- und Abpipettieren (5-8 mal) gemischt. Die Lösung wurde anschließend bei RT für 20 min inkubiert bevor weitere Versuche durchgeführt wurden. Als Medium wurde Wasser für Injektionszwecke (siRNA, Plas- mid-DNA Lyophilisate) und HBS pH 7,4 (Plasmid-DNA Liquid) eingesetzt.  The complexes were formed spontaneously by electrostatic bonding forces, the properties of the polyplexes formed thereby being essentially dependent on the ionic strength of the medium, the polymers used and the N / P ratio. This gives the molar molar ratio of protonated nitrogen atom (N) of the polymer structure to the negatively charged phosphate atom (P) in the nucleic acid. To obtain small monodisperse particles, equal volumes of the lower charge density solution, the nucleic acid solution, were pipetted to the higher charge density solution, the polymer solution, and mixed by pipetting up and down (5-8 times). The solution was then incubated at RT for 20 min before further experiments were performed. The medium used was water for injection (siRNA, plasmid DNA lyophilisate) and HBS pH 7.4 (plasmid DNA liquid).
Herstellung und Charakterisierung pulverförmiger Polvplexe  Production and Characterization of Powdered Polvplexes
Die Polyplexe wurden unter Verwendung von pCMVLuc und 1-PEI bei einem N/P- Verhältnis von 10 wie oben beschrieben in Wasser für Injektionszwecke hergestellt. Zur Testung unterschiedlicher kryoprotektiver Stoffe wurden die Polyplexe nach der Inkubationszeit mit einer 20 %igen (m/v) Saccharose-Lösung, einer 20 %igen (m/v) Mannose- Lösung oder einer 4 %igen (m/v) Dextran 5.000 Lösung 1 :2 verdünnt, gemischt und ali- quotiert. Diese konnten anschließend in Stickstoff schockgefroren und circa 24 h bei maximaler Leistung in der Gefriertrocknungsanlage lyophilisiert werden. Die Lyophilisate wurden zu einer finalen Konzentration von 0,02 μg/μl (gleiche Ausgangskonzentration) in dem jeweiligen Medium resuspendiert und eine Transfektion auf BEAS-2B Zellen in 96- Well-Platten analog wie unten beschrieben durchgeführt.  The polyplexes were prepared using pCMVLuc and 1-PEI at a N / P ratio of 10 as described above in water for injections. To test different cryoprotective substances, the polyplexes were incubated after incubation with a 20% (m / v) sucrose solution, a 20% (m / v) mannose solution or a 4% (m / v) dextran 5,000 solution Diluted 1: 2, mixed and aliquoted. These could then be flash frozen in nitrogen and lyophilized for about 24 hours at maximum power in the lyophilizer. The lyophilizates were resuspended to a final concentration of 0.02 μg / μl (same starting concentration) in the respective medium and transfected onto BEAS-2B cells in 96-well plates analogously as described below.
Saccharose wurde in Pulverform nach einer Inkubationszeit von 10 min zugegeben und die Komplexe weitere 10 min inkubiert, wobei vor und nach Zugabe von Saccharose die Partikelgröße mittels PCS kontrolliert wurde. Nach Lyophilisation konnte das Pulver in einem Mörser mit Pistill homogenisiert und anschließend mittels Homogenisator, einem zylindrischen Glasgefäß mit Glas-Pistill (Schutt Labortechnik, Deutschland), oder mittels Ultra- Turrax® (Stufe 3, 14 sec, Ika Labortechnik, Deutschland) in der PLGA-Lösung suspendiert werden. Alternativ dazu wurde das Pulver direkt oder vorher mittels Mörser homogenisiert in Wasser für Injektionszwecke resuspendiert. Die Lyophilisate wurden zu einer finalen Konzentration von 0,02 μg μl in dem jeweiligen Medium resuspendiert. Sucrose was added in powder form after an incubation time of 10 min and the complexes were incubated for a further 10 min, the particle size being controlled by PCS before and after addition of sucrose. After lyophilization, the powder was in a mortar homogenized and pestle and subsequently by means of homogenizer, a cylindrical glass vessel with glass pestle (debris Labortechnik, Germany), or by means of Ultra-Turrax ® (stage 3, 14 sec, Ika Labortechnik, Germany) PLGA solution to be suspended. Alternatively, the powder was resuspended directly or previously homogenized by mortar in water for injection. The lyophilizates were resuspended to a final concentration of 0.02 μg μl in the respective medium.
Bestimmung der Partikelgröße und des Zeta-Potentials  Determination of particle size and zeta potential
Die Bestimmung des hydrodynamischen Durchmessers der Polyplexe erfolgte mittels Photonenkorrelationsspektroskopie in einer Halbmikro-Küvette mit 600 μΐ Polyplex-Lösung in bidestilliertem Wasser (0,02 μg/μl pDNA), die des Zeta-Potentials mittels elektrophoreti- scher Lichtstreuung in einer Makro-Küvette mit 1,6 ml Polyplex-Lösung (0,02 beziehungsweise 0, ^/μ1 pDNA). Folgende Einstellungen wurden verwendet: 5 Messungen (Größenmessung), 5 Läufe ä 10 Zyklen pro Probe (Zeta-Potential); Viskosität von Wasser (0,89 cP) beziehungsweise HBS (1 ,14 cP); Ref-Index 1,33; Dielektrizitätskonstante 78,5; Temperatur 25 °C. Die Berechnung des Zeta-Potentials erfolgte nach Smoluchowski. Die Auswertung der Größe erfolgte auf Basis einer Standardkurve. Das Gerät wurde mittels Polystyren-Latex-Partikeln mit einer Größe von 92 nm (Duke Scientific Cooperation, CA, USA) und der Zeta-Potentialreferenz Bl-LC-ZRZ mit einer Ladung von +50 mV (Laborchemie, Wien, Österreich) in regelmäßigen Abständen überprüft. The determination of the hydrodynamic diameter of the polyplexes was carried out by means of photon correlation spectroscopy in a semimicrocuvial cuvette with 600 μΐ Polyplex solution in bidistilled water (0.02 μg / μl pDNA), the zeta potential by means of electrophoretic light scattering in a macro cuvette with 1.6 ml Polyplex solution (0.02 or 0, / μ1 pDNA). The following settings were used: 5 measurements (size measurement), 5 runs of 10 cycles per sample (zeta potential); Viscosity of water (0.89 cP) or HBS (1.14 cP); Ref index 1.33; Dielectric constant 78.5; Temperature 25 ° C. The zeta potential was calculated according to Smoluchowski. The evaluation of the size was based on a standard curve. The device was pulsed with polystyrene latex particles 92 nm in size (Duke Scientific Cooperation, CA, USA) and zeta potential reference Bl-LC-ZRZ with a +50 mV charge (Laboratory chemistry, Vienna, Austria) at regular intervals Checked intervals.
Agarosegelelektrophorese  agarose gel electrophoresis
Durch Agarosegelelektrophorese lässt sich der Grad der Komplexierung der Nukleinsäure (Plasmid-DNA, mRNA) in Polyplexen bestimmen. Hierzu wurden Polyplexe wie oben beschrieben hergestellt, mit 6-fach konzentriertem Ladepuffer versetzt und jeweils 100 ng pDNA auf ein 0,8 %iges Agarosegel versetzt mit Ethidiumbromid (10 μg/100 μΐ) aufgetragen. Als Referenz wurde ein entsprechender Größenmarker aufgetragen. Die Elektrophorese erfolgte bei 125 V für circa 1,5 h in lx TAE-Puffer. Im Anschluss wurden die Banden der Nukleinsäure unter UV-Licht (360 nm) detektiert und mittels Gelkamera aufgenommen.  Agarose gel electrophoresis can be used to determine the degree of complexation of the nucleic acid (plasmid DNA, mRNA) in polyplexes. For this purpose, polyplexes were prepared as described above, mixed with 6-fold concentrated loading buffer and 100 ng each pDNA on a 0.8% agarose gel spiked with ethidium bromide (10 ug / 100 μΐ) applied. For reference, a corresponding size marker was applied. Electrophoresis was carried out at 125 V for approximately 1.5 h in 1x TAE buffer. Subsequently, the bands of the nucleic acid were detected under UV light (360 nm) and recorded by gel camera.
Im Agarosegel lässt sich eine unvollständige Komplexierung durch freie Nukleinsäure im Gel erkennen, wobei Polyplexe in der Geltasche verbleiben. Femer kann je nach Intensität des Signals in der Geltasche ein Rückschluss auf den Grad der Kondensation gezogen werden. Dabei gilt, je schwächer die Bande, desto stärker wird die Nukleinsäure vom kationischen Polymer kondensiert. Die Zugabe eines Polyanions (0,1 μg Heparansulfat (HS)/^g pDNA, Inkubationszeit 45 min) verdrängte die Nukleinsäure aus dem Komplex und ermöglichte eine Integritätsprüfung (Topologie, Abbau) der Nukleinsäure.  In the agarose gel, incomplete complexation by free nucleic acid in the gel can be detected, with polyplexes remaining in the gel pocket. Furthermore, depending on the intensity of the signal in the gel pocket, a conclusion can be drawn about the degree of condensation. The weaker the band, the stronger the nucleic acid is condensed by the cationic polymer. The addition of a polyanion (0.1 μg heparan sulfate (HS) / g g pDNA, incubation time 45 min) displaced the nucleic acid from the complex and allowed an integrity check (topology, degradation) of the nucleic acid.
Beispiel 2  Example 2
Charakterisierung in situ gebildeter Filme Characterization of in situ formed films
Bestimmung der Filmgüte in Abhängigkeit vom Biomaterial und Lösungsmittel Determination of film quality as a function of biomaterial and solvent
Um die Filmbildung in Abhängigkeit vom verwendeten Lösungsmittel und dem Polymertyp näher charakterisieren zu können, wurden Sprühversuche in Petrischalen durchgeführt. Hierzu wurde eine 10 %ige (m/v) Polymerlösung im jeweiligen Lösungsmittel hergestellt und jeweils 1 ml Polymerlösung (Spritze 1) mit 1 ml Wasser für Injektionszwecke (Spritze 2) bei 1,5 bar versprüht. Eine Wartezeit von 5 min sollte eine vollständige Ausbildung der Matrix ermöglichen. Für die visuelle Betrachtung der Matrix wurde die wässrige Phase mit Brillantblau G angefärbt und der Abstand zur Sprühfläche mit 11 cm eingestellt. Die weiteren Versuche wurden ohne Fixierung durchgeführt, da dadurch ein homogenerer Film erzielt werden konnte. Die Ergebnisse sind in Figur 4 gezeigt. In order to be able to characterize the film formation more closely depending on the solvent used and the polymer type, spraying tests were carried out in petri dishes. For this purpose, a 10% (m / v) polymer solution was prepared in each solvent and sprayed in each case 1 ml of polymer solution (syringe 1) with 1 ml of water for injection (syringe 2) at 1.5 bar. A waiting time of 5 minutes should allow complete formation of the matrix. For the visual inspection of the matrix, the aqueous phase with Brilliant blue G stained and set the distance to the spray area with 11 cm. The further experiments were carried out without fixation, since a more homogeneous film could be achieved thereby. The results are shown in FIG.
Um die Matrixgüte besser beurteilen zu können, wurde der Überstand abgenommen und in einer Vakuumanlage (Speed- Vac, Dieter Piatkowski, Deutschland) bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Analog dazu wurde die Matrix in einer Gefriertrocknungsanlage (Lyovac GT 2, LH Leybold, Deutschland) ebenfalls bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, wodurch anschließend der prozentuale Anteil des Polymers im Überstand (Verlust) und im Präzipitat (Matrixgüte) bezogen auf die Gesamtmenge an eingesetzten Polymer ermittelt werden konnte.  In order to better assess the quality of the matrix, the supernatant was removed and dried in a vacuum system (Speed Vac, Dieter Piatkowski, Germany) to constant weight. Similarly, the matrix in a freeze dryer (Lyovac GT 2, LH Leybold, Germany) was also dried to constant weight, which then determines the percentage of the polymer in the supernatant (loss) and in the precipitate (matrix grade) based on the total amount of polymer used could be.
Bestimmung der Gewebeverträglichkeit des Lösungsmittels Determination of tissue compatibility of the solvent
Die Zytotoxizität der Lösungsmittel wurde mittels eines auf ATP-basierenden Testassays (ATPlite, Perkin Elmer) bestimmt. Hierzu wurden Zellen 24 h vor dem Versuch in eine 96- Well-Platte ausgesät, unmittelbar vor dem Versuch das Medium abgenommen, die Zellen einmal mit PBS gewaschen und 50 μΐ serumhaltiges Medium mit Antibiotikazusatz (Peni- cillin/Streptomycin 0,1 % (v/v); Gentamycin 0,5 % (v/v), Gibco-BRL, Großbritannien) vorgelegt. Daraufhin wurden jeweils 50 μΐ unterschiedlicher Konzentrationen an Lösungsmittel (16-500 μg/μl), verdünnt in Wasser für Injektionszwecke, zugegeben und unterschiedlich lange bei 37 °C, 5 % C02 und 100 % Luftfeuchte inkubiert (15, 30, 60, 221, 360 und 640 min). Nach der Inkubationszeit wurde das Medium abgesaugt, die Zellen einmal mit PBS gewaschen, 50 μΐ PBS pro Well vorgelegt und die Zellviabilität gemäß den Angaben des Herstellers bestimmt. Die Messung der Lumineszenz erfolgte in einem Plattenreader (Wallac Victor2/ 1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA), wobei die Lumineszenz unbehandelter Zellen (50 μΐ Wasser für Injektionszwecke) als Referenzwert mit einer Viabilität von 100 % verwendet wurde. Für jeden Zeitpunkt wurde die Konzentration des Lösungsmittels gegen die gemessene Zellviabilität (Mittelwerte ± Standardabweichung aus n=4 Ansätzen) aufgetragen und eine nicht-lineare Standardfunktion ange- passt: The cytotoxicity of the solvents was determined by means of an ATP-based test assay (ATPlite, Perkin Elmer). For this purpose, cells were seeded in a 96-well plate 24 hours before the experiment, the medium was removed immediately before the experiment, the cells were washed once with PBS and 50 .mu.l serum-containing medium with antibiotic addition (Penicillin / Streptomycin 0.1% (v / v); gentamycin 0.5% (v / v), Gibco-BRL, UK). Then, each 50 μΐ different concentrations of solvent (16-500 ug / ul) diluted in water for injection, added and incubated for different lengths of time at 37 ° C, 5% C0 2 and 100% humidity (15, 30, 60, 221 , 360 and 640 min). After the incubation period, the medium was aspirated, the cells were washed once with PBS, 50 .mu.l PBS per well presented and determined cell viability according to the manufacturer. The measurement of luminescence was carried out in a plate reader (Wallac Victor2 / 1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA), using the luminescence of untreated cells (50 μM water for injection) as a reference value with a viability of 100%. For each time point, the concentration of the solvent against the measured cell viability (mean ± standard deviation from n = 4 batches) was plotted and a non-linear standard function was adjusted:
y = min +[(max -min)/(l + (x/EC50)Hilfslope)] y = min + [(max -min) / (l + (x / EC50) auxiliary )]
Diese Funktion ergab für alle Lösungsmittel eine gute Anpassung: Tetraglykol (R2 = 0,9181-0,9900), Glycerolformal (R2 =0,9268-0,9945), Dimethylisosorbid (R2 =0,9647- 0,9894). Die LD50 Werte wurden den Schätzwerten der geplotteten Regressionskurve entnommen. Es handelt sich dabei um die Konzentration, bei der noch 50 % Zellviabilität gemessen werden konnte. Viskoelastische Eigenschaften in situ gebildeter Filme This function provided a good fit for all solvents: tetraglycol (R2 = 0.9181-0.9900), glycerol formal (R2 = 0.9268-0.9945), dimethyl isosorbide (R2 = 0.9647-0.9894). The LD 50 values were taken from the estimates of the plotted regression curve. It is the concentration at which 50% cell viability could be measured. Viscoelastic properties of in situ formed films
Um eine Vorstellung über die viskoelastischen Eigenschaften der Matrix zu erhalten, wurden rheologische Untersuchungen durchgeführt. Hierzu wurden die Filme auf die Platte eines Rotationsviskosimeters (Physica MCR 301) aufgesprüht und die Biomaterialien (Re- somer® RG 504 H und 502 H) in einem dynamischen Scherexperiment in Abhängigkeit vom verwendeten Lösungsmittel getestet. Hierbei wird eine harmonisch oszillierende Scherspannung mit definierter Amplitude und Frequenz an eine Probe angelegt und die resultierende Scherverformung bestimmt, die durch zwei Antwortgrößen, die Antwortamplitude und die Antwortfrequenz, auch Phasenverschiebung genannt, charakterisiert ist. Beide Antwortgrößen können mathematisch in das Speichermodul G" und Verlustmodul G"' umgeformt werden, wobei das Speichermodul den gespeicherten und somit wiederverwertbaren Anteil der eingebrachten Bewegungs- beziehungsweise Verformungsenergie kennzeichnet (elastischer Anteil) und das Verlustmodul, ein Maß für die pro Schwingung in Wärme abgegebene Energie und somit verlorenen Anteil darstellt (reibungsbehafteter Anteil). To get an idea of the viscoelastic properties of the matrix, rheological investigations were carried out. For this purpose, the films on the plate of a rotary viscometer (Physica MCR 301) was sprayed and the biomaterials (re somer ® RG 504 H and 502 H) in a dynamic shear experiment tested depending on the solvent used. Here, a harmonic oscillating shear stress of defined amplitude and frequency is applied to a sample and the resulting shear strain determined by two response quantities, the response amplitude and the response frequency, also called phase shift, is characterized. Both response variables can be mathematically transformed into the memory module G "and loss modulus G " ', the memory module characterizing the stored and thus recyclable portion of the introduced kinetic or deformation energy (elastic component) and the loss modulus, a measure of the heat released per oscillation Energy and thus lost share represents (frictional share).
Versuche zur Bestimmung der Freisetzungskinetik Experiments to determine the release kinetics
Die Versuche zur Ermittlung der Freisetzungskinetik wurden in verschließbaren Petrischalen (Petri dishes without absorbent 50x9mm, PA11) bei 37 °C unter ständigem Schütteln in einem Inkubator durchgeführt. Hierzu wurden die Proben wie oben mit Wasser für Injektionszwecke versprüht. Lyophilisierte 1-PEI/pCMVLuc Komplexe (N/P-Verhältnis 10, 10 %ige Saccharose, 25 μg pDNA/ Ansatz) wurden in homogenisierter Form (Mörser und Pistill) zuvor in der PLGA-Lösung dispergiert oder in der Wasserphase resuspendiert. Als Kontrolle wurde Wasser für Injektionszwecke eingesetzt. Nach dem Sprühen wurde 5 min gewartet, der Überstand abgenommen (0 h-Wert) und 1 ml PBS zugegeben. Der Überstand wurde daraufhin in regelmäßigem Abstand komplett ausgetauscht, wobei die Proben bis zur Analyse bei -20 °C gelagert wurden.  The experiments to determine the release kinetics were carried out in sealable Petri dishes (Petri dishes without absorbent 50x9mm, PA11) at 37 ° C with constant shaking in an incubator. For this, the samples were sprayed as above with water for injection. Lyophilized 1-PEI / pCMVLuc complexes (N / P ratio 10, 10% sucrose, 25 μg pDNA / batch) were previously dispersed in homogenized form (mortar and pestle) in the PLGA solution or resuspended in the water phase. As a control water for injection purposes was used. After spraying, the mixture was waited for 5 minutes, the supernatant was removed (0 h value) and 1 ml of PBS was added. The supernatant was then completely replaced at regular intervals, with the samples stored at -20 ° C until analysis.
Die Quantifizierung der freigesetzten Plasmid-DNA aus der in situ geformten Matrix erfolgte photometrisch. Hierzu wurden die Proben vor der Vermessung mit Chloroform ausgeschüttelt (1 ml, 400 g, RT, 10 min), um PLGA Abbauprodukte abzutrennen, die eine photometrische Quantifizierung stören würden [27]. Die Proben wurden anschließend photometrisch bei 260 nm vermessen (Nanodrop-1000, PEQLAB Biotech, Deutschland). Im Vorfeld wurden 1-PEI/pDNA Polyplexe (pDNA-Konzentration 100 μg /ml) in Wasser für Injektionszwecke hergestellt und eine Standardreihe durch serielles Verdünnen mit PBS an 5 individuellen Tagen bei 260 nm ermittelt, an Hand derer anschließend die Konzentration an freigesetzter komplexierter Plasmid-DNA berechnet werden konnte. Die Ergebnisse sind in Figur 13 dargestellt. Als Kontrolle wurden unbeladene Filme untersucht (Hinter- grundkorrektur), kleine Abweichungen in den Volumina wurden durch Auswaage der Proben über die Dichte von Wasser berücksichtigt. The quantification of the released plasmid DNA from the matrix formed in situ was carried out photometrically. For this purpose, the samples were shaken out before the measurement with chloroform (1 ml, 400 g, RT, 10 min) in order to separate PLGA degradation products which would disturb a photometric quantification [27]. The samples were then measured photometrically at 260 nm (Nanodrop-1000, PEQLAB Biotech, Germany). Beforehand, 1-PEI / pDNA polyplexes (pDNA concentration 100 μg / ml) were prepared in water for injection and a standard series was determined by serial dilution with PBS on 5 individual days at 260 nm, on the basis of which the concentration of released complexed plasmid DNA could be calculated. The results are shown in FIG. As a control, unloaded films were examined (background basic correction), small deviations in the volumes were taken into account by weighing the samples over the density of water.
Beispiel 3 Example 3
In vitro Untersuchungen Transfektionen  In vitro investigations transfections
Zur Durchführung von in vitro Transfektionsstudien wurden 24 h vor der Transfektion 90.000 bis 120.000 Zellen (24-Well-Platte) pro Well ausgesät, wobei nur Zellen bis Passagen 20 für die Transfektion verwendet wurden. Dies resultierte in einer Konfluenz von circa 70 % am Tag der Transfektion. Unmittelbar vor der Transfektion wurde das Medium abgenommen, die Zellen einmal mit PBS gewaschen und 200 μΐ (24-Well-Platten) Medium ohne Serum vorgelegt. Im Anschluss wurden 50 μΐ der Polyplexe, entsprechend einer Plasmid-DNA Menge von 1 μg (24-Well-Platte) auf das vorgelegte Medium gegeben. Nach einer Inkubationszeit von 4 h bei 37 °C, 5 % C02 und 100 % Luftfeuchte wurden die Polyplexe abgenommen, die Zellen erneut einmalig mit PBS gewaschen und durch serum- haltiges Medium mit Zusatz von Antibiotika (Penicillin/Streptomycin 0,1 % (v/v),Gentamycin 0,5 % (v/v), Gibco-BRL, Großbritannien) ersetzt. To perform in vitro transfection studies, 90,000 to 120,000 cells (24-well plate) per well were seeded 24 hours prior to transfection using only cells to passages 20 for transfection. This resulted in a confluence of approximately 70% on the day of transfection. Immediately prior to transfection, the medium was removed, the cells were washed once with PBS and 200 μΐ (24-well plates) medium without serum submitted. Subsequently, 50 .mu.l of the polyplexes, corresponding to a plasmid DNA amount of 1 .mu.g (24-well plate) were added to the medium introduced. After an incubation period of 4 h at 37 ° C., 5% CO 2 and 100% atmospheric humidity, the polyplexes were removed, the cells were washed once again with PBS and replaced by serum-containing medium with addition of antibiotics (penicillin / streptomycin 0.1%). v / v), gentamycin 0.5% (v / v), Gibco-BRL, Great Britain).
Durchführung der Sprühversuche Carrying out the spraying experiments
L-PEI/Plasmid-DNA Polyplexe (N/P- Verhältnis 10, 100 μg pDNA/ Ansatz) wurden, wie oben beschrieben, formuliert, mit 10 % Saccharose lyophilisiert und mittels Mörser und Pistill homogenisiert, wodurch diese nach Gewicht dosiert und entweder in einer steril filtrierten PLGA-Lösung dispergiert oder in der Wasserphase (Wasser für Injektionszwecke) resuspendiert werden konnten. Wasser für Injektionszwecke ohne Zusätze wurde als Negativkontrolle eingesetzt. Als Plasmid-DNA wurde pMetLuc und pCMV-tPA-IRES-Luc in gleichem Verhältnis verwendet.  L-PEI / plasmid DNA polyplexes (N / P ratio 10, 100 μg pDNA / batch) were formulated as described above, lyophilized with 10% sucrose, and homogenized using a mortar and pestle, which was dosed by weight and applied either in a sterile filtered PLGA solution or resuspended in the water phase (water for injection) could be resuspended. Water for injections without additives was used as a negative control. As plasmid DNA, pMetLuc and pCMV-tPA-IRES-Luc were used in equal proportion.
3 Tage vor Beginn der Versuche wurden Met5A Zellen auf hängenden Einsätzen (1 μΐΉ PET Millicell) mit einer Polyethylenterephthalat-(PET)-Membran ausgesät, die eine lichtmikroskopische Kontrolle der Zellen ermöglichten. Jeweils 1,5 ml Zellkulturmedium wurde vorgelegt, die Einsätze 2 min darin äquilibriert und anschließend 250.000 Zellen pro Well in 1 ,5 ml Medium auf der Membran ausgesät. Vor dem Versuch wurde das Medium abgenommen, einmal mit PBS gewaschen und die Proben, wie oben beschrieben, auf die Zellen aufgesprüht. Die Probenentnahme erfolgte zu Beginn täglich, später alle zwei bis drei Tage, wobei das Medium komplett gewechselt, die Proben sofort auf Eis gestellt und bei -80 °C bis zur analytischen Bestimmung gelagert wurden. Bestimmung der Transfektionseffizienz mittels LuziferaseaktivitätsmessungThree days before the start of the experiments, Met5A cells were seeded on hanging inserts (1 μM PET Millicell) with a polyethylene terephthalate (PET) membrane, which allowed light microscopic control of the cells. Each 1.5 ml cell culture medium was presented, the inserts 2 minutes in equilibrated therein and then seeded 250,000 cells per well in 1, 5 ml of medium on the membrane. Prior to the experiment, the medium was removed, washed once with PBS, and the samples were sprayed on the cells as described above. Samples were taken daily at the beginning, and every two to three days later, with the medium being changed completely, the samples immediately placed on ice and stored at -80 ° C. until the analytical determination. Determination of transfection efficiency by luciferase activity measurement
Zur Untersuchung der Gentransfereffizienz bei Einsatz des pCMVLuc Plasmids, welches für das Reporter-Gen Luziferase kodiert, wurde die Luziferaseaktivität 24 h nach der Transfektion gemessen, indem die Zellen einmal mit PBS gewaschen, pro Well mit 100 μΐ lx Zelllysepuffer (25 raM Tris/HCl pH 7,8, 0,01 % Triton-X 100) versetzt und nach einer Inkubationszeit von 10 min bei RT für 60 sec geschüttelt wurden. Anschließend konnte zu einem Aliquot von 50 μΐ automatisch 100 μΐ Luziferin-Substrat (470 μΜ D-Luciferin, 270 μΜ Coenzym, 33,3 mM DTT, 530 μΜ ATP, l,07mM (MgC03)4Mg2x5 H20, 2,67 mM MgS04, 0,1 mM EDTA 0,1 mM, 20 mM Tricin) zugegeben und die Lichtemission über einen Zeitraum von 5 sec in einem Plattenreader (Wallac Victor2/ 1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA) vermessen werden. Vor Zugabe des Substrats wurde der Hintergrund ebenfalls über den Zeitraum von 5 sec bestimmt. Die Luziferaseaktivität, gemessen als emittierte Photonen (engl. Relative Light Units, RLU), wurden nach Hintergrundkorrektur über einen Zeitraum von 10 sec integriert und auf die Gesamtproteinmenge der Zellmasse bezogen. Das Gesamtprotein wurde zuvor mittels eines Standard Protein Assays (Methode nach Biorad) bestimmt. To investigate the gene transfer efficiency when using the pCMVLuc plasmid, which codes for the reporter gene luciferase, the luciferase activity 24 h after transfection was measured by washing the cells once with PBS, per well with 100 μΐ lx cell lysis buffer (25 mM Tris / HCl pH 7.8, 0.01% Triton-X 100) and after an incubation time of 10 min at RT were shaken for 60 sec. 100 μΐ luciferin substrate (470 μΜ D-luciferin, 270 μΜ coenzyme, 33.3 mM DTT, 530 μΜ ATP, 1.7 mg (MgC0 3 ) 4 Mg 2 × 5 H 2 O) were then automatically added to an aliquot of 50 μΐ, measured 2.67 mM MgS0 4, 0.1 mM EDTA 0.1 mM, 20 mM tricine) was added and the light emission over a period of 5 sec in a plate reader (Wallac Victor 2/1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA) become. Before addition of the substrate, the background was also determined over the period of 5 sec. The luciferase activity, measured as emitted photons (Relative Light Units, RLU), was integrated after background correction over a period of 10 seconds and related to the total protein amount of the cell mass. The total protein was previously determined by means of a standard protein assay (Biorad method).
Bestimmung der Transfektionseffizienz über die Expression der Metridialuziferase Determination of transfection efficiency via the expression of the metridialuziferase
Erste in vitro Sprühversuche wurden mit einer Mischung aus 1-PEI/pMetLuc und 1-PEI/pIRES-Luc-tPA Polyplexen durchgeführt. Das pMetLuc Plasmid kodiert für ein von der Zelle sezerniertes Luziferase-Enzym, die Metridialuziferase, und ermöglichte daher die Messung der Gentransfereffizienz über die Enzymexpression im Überstand der Proben. Diese Luziferase katalysiert die oxidative Decarboxylierung des Luziferins, in diesem Fall des Coelenterazins, unter gleichzeitiger Lichtemission bei einer Wellenlänge von 482 nm. Zu ausgewählten Probenzeitpunkten wurden Proben mittels Ready-To-Glow Automation Kit (Clontech, A Takara Bio Company, Frankreich) untersucht, indem diese auf Eis aufgetaut und die Lichtemission über einen Zeitraum von 5 sec ohne vorheriges Verdünnen gemäß den Angaben des Herstellers in einem Plattenreader (Wallac Victor2/ 1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA) vermessen wurden. Vor Zugabe des Substrats wurde der Hintergrund ebenfalls über den Zeitraum von 5 sec bestimmt, so dass die Luziferaseaktivität (RLU Werte) nach Hintergrundkorrektur über einen Zeitraum von 10 sec integriert und die jeweiligen Negativkontrollen von den Werten subtrahiert werden konnten. Unbehandelte Zellen dienten dabei als Negativkontrolle für die Bolusgabe (Einmalapplikation der kompletten pDNA Menge in Wasser für Injektionszwecke) und unbeladene Filme wurden als Negativkontrolle für die Matrixsysteme verwendet. Bestimmung der Gesamtgewebeplasminogen Konzentration mittels ELISAInitial in vitro spraying experiments were performed with a mixture of 1-PEI / pMetLuc and 1-PEI / pIRES-Luc-tPA polyplexes. The pMetLuc plasmid encodes a cell-lysed luciferase enzyme, the metridialuciferase, and thus allowed the measurement of gene transfer efficiency via enzyme expression in the supernatant of the samples. This luciferase catalyzes the oxidative decarboxylation of luciferin, in this case coelenterazine, with simultaneous light emission at a wavelength of 482 nm. Samples were analyzed at selected sample times using the Ready-To-Glow Automation Kit (Clontech, A Takara Bio Company, France). by this were thawed on ice and the light emission over a period of 5 sec without prior dilution in accordance with the manufacturer's instructions in a plate reader (Wallac Victor 2/1420 Mulitlabel counter, PerkinElmer Inc., USA) measured. Before addition of the substrate, the background was also determined over a period of 5 sec, so that the luciferase activity (RLU values) after background correction could be integrated over a period of 10 sec and the respective negative controls could be subtracted from the values. Untreated cells served as a negative control for bolus administration (single application of the complete amount of pDNA in water for injection) and unloaded films were used as a negative control for the matrix systems. Determination of total tissue plasminogen concentration by ELISA
Als Zusatz zur Bestimmung der Luziferaseaktivität wurde die Gesamtgewebeplasminogen- Konzentration in ausgewählten Proben mittels ELISA (Human tPA Total Antigenassays, Innovative Research, Dunn Labortechnik GmbH, Deutschland) im Überstand der Zellen bestimmt, wobei mit dem eingesetzten Assay neben freiem und somit aktivem tPA auch die latente und an den Inhibitor gebundene Form detektiert wurde. Da es sich um Überstände aus der Zellkultur handelte, wurde der Standard analog den Proben in Zellkulturmedium der verwendeten Zellen ohne FCS verdünnt. Die Positivkontrolle (Bolusgabe) wurde wie folgt verdünnt: 1:50 (48 h, 9 d), 1 :10 (16, 23 und 29 d). Die Proben aus dem inneren Kompartiment wurden aufgefüllt (30 μΐ Probe ad 100 μΐ), wohingegen die Proben aus dem äußeren Kompartiment unverdünnt analysiert wurden. Der Assay wurde gemäß den Angaben des Herstellers durchgeführt und die Absorption bei 450 nm über einen Zeitraum von 0,1 sec in einem Plattenreader (Wallac Victor2/ 1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA) gemessen. Die Standardkurve ist in Figur 14 dargestellt. Die Negativkontrollen wurden wie oben beschrieben verwendet. As an adjunct to the determination of luciferase activity, the total tissue plasminogen concentration in selected samples was determined by ELISA (Human tPA Total Antigen Assays, Innovative Research, Dunn Laboratory GmbH, Germany) in the supernatant of the cells, with the assay used in addition to free and thus active tPA also the latent and bound to the inhibitor form was detected. Since these were supernatants from the cell culture, the standard was diluted analogously to the samples in cell culture medium of the cells used without FCS. The positive control (bolus dose) was diluted as follows: 1:50 (48 h, 9 d), 1:10 (16, 23 and 29 d). The samples from the inner compartment were filled in (30 μΐ sample ad 100 μΐ), whereas the samples from the outer compartment were analyzed undiluted. The assay was performed according to the manufacturer's instructions and the absorbance at 450 nm over a period of 0.1 sec in a plate reader (Wallac Victor 2/1420 Mulitlabel Counter, PerkinElmer Inc., USA). The standard curve is shown in FIG. The negative controls were used as described above.
Fluor eszenzm ikroskopische A ufnahmen Fluoroscopic micrographs
Nach Beendigung des Sprühversuchs wurde das Medium entnommen und die in der Matrix verbliebene Plasmid-DNA mit Propidiumiodid angefärbt. Hierzu wurde die Matrix mit Propidiumiodid in einer 1 :10 Verdünnung in PBS 10 min bei RT inkubiert, vor der Aufnahme erneut mit PBS gewaschen und mit einem Epifluoreszenzmikroskop (Axiovert 135, Carl Zeiss, Jena, lOx Objektiv) Bilder aufgenommen. Die Anregung von Propidiumiodid erfolgte bei 470±20 nm, wohingegen die Emission bei 540±25 nm detektiert wurde. Für die Auswertung wurde die Software Axiovision LE 4.5 verwendet und mit einem Alexa 560nm Filter bei Brightfield analysiert.  After completion of the spray test, the medium was removed and the plasmid DNA remaining in the matrix was stained with propidium iodide. For this purpose, the matrix was incubated with propidium iodide in a 1:10 dilution in PBS for 10 min at RT, washed again with PBS before taking up and taken pictures with an epifluorescence microscope (Axiovert 135, Carl Zeiss, Jena, 10x objective). The excitation of propidium iodide was at 470 ± 20 nm, whereas the emission was detected at 540 ± 25 nm. For the evaluation, the software Axiovision LE 4.5 was used and analyzed with an Alexa 560nm filter at Brightfield.
Beispiel 4  Example 4
Kotransfektion von siRNA und Plasmid-DNA und Bestimmung des tPA PAI-1 -Verhältnis mittels Western Blot  Co-transfection of siRNA and plasmid DNA and determination of tPA PAI-1 ratio by Western Blot
Die Transfektion erfolgte wie oben in 24-Well-Platten mit einigen Besonderheiten. Es wurden jeweils 750 ng Plasmid-DNA und 30 pmol siRNA komplexiert mit 1-PEI bei einem N/P -Verhältnis von 10 (bezogen auf die Plasmid-DNA Menge) eingesetzt. Der Wechsel des Mediums erfolgte nach 6 h. Die Proteine, der gewebespezifische Plasminogenaktivator und der Plasminogenaktivator-Inhibitor Typ 1 (PAI-1), wurden nach der Transfektion mittels Western Blot analysiert. Da es sich um sezernierte Proteine handelte, konnten diese im Überstand der Zellen nachgewiesen werden, so dass zu unterschiedlichen Zeitpunkten jeweils 20 μΐ des Überstands der Zellen entnommen, die Proben pro Ansatz (n=3) gepoolt und bei 14.000 rcf und 4 °C für 10 min zentrifugiert wurden, um tote Zellen abzutrennen. Die Proben wurden stets auf Eis gelagert und bis zur endgültigen Analyse bei -20 °C eingefroren. The transfection was carried out as above in 24-well plates with some special features. In each case 750 ng of plasmid DNA and 30 pmol siRNA complexed with 1-PEI at an N / P ratio of 10 (based on the amount of plasmid DNA) were used. The change of the medium took place after 6 h. The proteins, the tissue-specific plasminogen activator and plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1), were analyzed after transfection by Western blot. Since these were secreted proteins, they could be detected in the supernatant of the cells, so that 20 μΐ of the supernatant of the cells were taken at different time points and the samples were pooled per batch (n = 3) and centrifuged at 14,000 rcf and 4 ° C for 10 min to separate dead cells. The samples were always stored on ice and frozen at -20 ° C until final analysis.
Die Auftrennung der Proteine erfolgte entsprechend ihrer Molmasse mittels SDS- Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE). Um Sekundär- und Tertiärstrukturen der Proteine zu zerstören, wurden die Ansätze (3,75 μΐ Probe, 15 μΐ 4x Auftragspuffer (130mM Tris/HCl pH 7.4, 20 % Glycin, 10 % SDS, 0,06 % Bromphenolblau, 4 % DTT) ad 60 μΐ Wasser für Injektionszwecke) zuvor für 5 min bei 95 °C denaturiert. Jeweils 20 μΐ davon wurden mittels Elektrophorese auf einem 7,5 %igen Tris-HCl Gel (Bio-Rad Laboratories GmbH, Deutschland) aufgetrennt und mittels Elektrotransfer (1 h, 200 mA, Transferpuffer) auf eine Polyvinylidendifluorid (PVDF)-Membran übertragen. Nach dem Blot- ten wurde die Membran zum Zwecke der Inkubation mit verschiedenen Primärantikörpern bei 50 Da geschnitten (Größenstandard, Precision Plus Protein Standards) und unspezifische Proteinbindungsstellen in einem Absättigungspuffer (5 % Milchpulver in 20mM Tris/HCl pH 7.4, 137mM NaCl, 0,1 % Tween20) für 1 h bei RT unter leichtem Schütteln blockiert. Die Inkubation mit den Primärantikörpern erfolgte über Nacht bei 4 °C unter leichtem Schütteln (Maus-Anti-alpha- Aktin 1 :15.000 Chemicon, Deutschland; Maus-anti- huPAI-1 monoklonal 1 :200 American Diagnostics, Deutschland; Maus-anti-hutPA monoklonal 1 :400 Calbiochem, Deutschland in 1 :10 verdünntem Absättigungspuffer). Zur Detektion wurde der sekundäre Antikörper (Ziege-anti-Maus HRP -konjugiert, Bio-Rad Laboratories, Deutschland) in einer 1 : 10.000 Verdünnung (tPA, PAI-1) beziehungsweise in einer 1 :20.000 Verdünnung (Aktin) eingesetzt und die Membran für 1,5 h bei RT unter leichtem Schütteln inkubiert. Anschließend konnten die markierten Proteine mittels ECL- Chemilumineszenz (Amersham Bioscience, USA) auf einem Film (Amersham Hyperfilm ECL, GE Healthcare, Deutsch) detektiert und zur Quantifizierung mittels Image J Basics Version 1.38 analysiert werden. Die Normalisierung erfolgte über die Aktinbande der unbehandelten Zellen.  The separation of the proteins was carried out according to their molecular weight by means of SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). To destroy secondary and tertiary structures of the proteins, the batches were assayed (3.75 μΐ sample, 15 μΐ 4x application buffer (130 mM Tris / HCl pH 7.4, 20% glycine, 10% SDS, 0.06% bromophenol blue, 4% DTT). ad 60 μΐ water for injection) previously denatured for 5 min at 95 ° C. Each 20 μΐ of which were separated by electrophoresis on a 7.5% Tris-HCl gel (Bio-Rad Laboratories GmbH, Germany) and transferred by means of electrotransfer (1 h, 200 mA, transfer buffer) on a polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane. After blotting, the membrane was cut at 50 Da (size standard, Precision Plus Protein Standards) and nonspecific protein binding sites in a saturation buffer (5% milk powder in 20 mM Tris / HCl pH 7.4, 137 mM NaCl, 0) for incubation with various primary antibodies. 1% Tween20) for 1 h at RT with gentle shaking. Incubation with the primary antibodies was carried out overnight at 4 ° C. with gentle shaking (mouse anti-alpha-actin 1: 15,000 Chemicon, Germany; mouse anti-huPAI-1 monoclonal 1: 200 American Diagnostics, Germany; hatPA monoclonal 1: 400 Calbiochem, Germany in 1:10 diluted saturation buffer). For detection, the secondary antibody (goat anti-mouse HRP-conjugated, Bio-Rad Laboratories, Germany) was used in a 1: 10,000 dilution (tPA, PAI-1) or in a 1: 20,000 dilution (actin) and the membrane incubated for 1.5 h at RT with gentle shaking. Subsequently, the labeled proteins were detected by ECL chemiluminescence (Amersham Bioscience, USA) on a film (Amersham Hyperfilm ECL, GE Healthcare, German) and analyzed for quantification using Image J Basics Version 1.38. Normalization was via the actin band of the untreated cells.
Statistische Auswertung  statistical evaluation
Die Ergebnisse sind, falls nichts anderes angeben, als Mittelwerte ±Standardabweichungen dargestellt. Statistisch signifikante Unterschiede wurden mit Hilfe eines ungepaarten t- Tests berechnet. Statistische Signifikanz wurde bei ot= 0,05(*) beziehungsweise bei a= 0,01(**) angenommen.  The results, unless otherwise indicated, are presented as means ± standard deviations. Statistically significant differences were calculated using an unpaired t-test. Statistical significance was assumed at ot = 0.05 (*) or at a = 0.01 (**).
Entscheidend für die Auswahl eines geeigneten Lösungsmittels waren i) die pharmazeutische Anwendbarkeit, ii) eine gute Gewebeverträglichkeit, iii) die Wassermischbarkeit und iv) die Löslichkeit des Polymers im Lösungsmittel. Auf Basis dieser Parameter wurden einige Lösungsmittel für ein weiteres Screening ausgewählt. Ein weit verbreitetes Lösungsmittel für die Anwendung injizierbarer Depotsysteme ist Tetraglykol (Tetrahydrofurfurylalkohol-Polyethylenglykol), auch als Glykofürol bezeichnet [28, 29]. Tetraglykol wird bereits seit den 60er Jahren als Lösungsmittel für Parenteralia (i.V., i.m.) in Konzentrationen bis 50 % (v/v) verwendet und zeigt in dieser Verdünnung eine geringe Toxizität [30]. Crucial for the selection of a suitable solvent were i) the pharmaceutical applicability, ii) a good tissue compatibility, iii) the water miscibility and iv) the solubility of the polymer in the solvent. Based on these parameters, some solvents were selected for further screening. A widely used solvent for use in injectable depot systems is tetraglycol (tetrahydrofurfuryl alcohol-polyethyleneglycol), also referred to as glycofurol [28, 29]. Tetraglycol has been used since the 1960s as a solvent for parenteral (iV, im) in concentrations up to 50% (v / v) and shows low toxicity at this dilution [30].
Glycerolformal ist ein geruchloses Lösungsmittel mit ebenfalls geringer Toxizität, das aus einer Mischung aus l,3-Dioxan-5-ol und l,3-Dioxolan-4-methanol besteht [30] und ein ausgezeichnetes Lösungsmittel für zahlreiche Pharmazeutika und Kosmetika darstellt. Heutzutage wird es vor allem in der Veterinärmedizin als Lösungsmittel für Injektionen verwendet. So ist Ivomec™ 0,27 % zur subkutanen Applikation in Schweinen zugelassen und wird mit 0,1 ml kg eingesetzt [31].  Glycerolformal is an odorless, also low toxicity, solvent consisting of a mixture of 1,3-dioxan-5-ol and 1,3-dioxolane-4-methanol [30] and is an excellent solvent for many pharmaceuticals and cosmetics. Nowadays, it is mainly used in veterinary medicine as a solvent for injections. For example, Ivomec ™ 0.27% is approved for subcutaneous administration in pigs and is used at 0.1 ml kg [31].
Für Dimetylisosorbid (DMI) und Ethyl-lactat gibt es kaum Untersuchungen zur Verträglichkeit der Lösungsmittel. Ethyl-lactat wird als parenteral applizierbares Vehikel für Ste- roidformulierungen verwendend und gilt trotz GRAS-Nummer als relativ toxisch mit narkotischer und leicht hämolytischer Aktivität. DMI wird vorwiegend als Penetrationsverstärker topisch angewendet, wobei ebenfalls eine geringe hämolytische Aktivität beobachtet wurde [30, 34]. Ferner konnte in einer Studie von Matschke und Kollegen gezeigt werden, dass Glycerolester bei guter Verträglichkeit geeignete Lösungsmittel für PLGA/PLA Polymere darstellen [33]. Getestet wurde in diesem Zusammenhang Triacetin, ein kurzket- tiges Triglycerid mit geringer Toxizität [35, 36], das bereits zuvor als Alternative zu NMP and DMSO für in situ gebildete Depotarzneiformen beschrieben wurde [29, 37-39]  For dimetylisosorbide (DMI) and ethyl lactate, there are few studies on the compatibility of the solvents. Ethyl lactate is used as a parenterally administrable vehicle for steroid formulations and, despite the GRAS number, is considered to be relatively toxic with narcotic and slightly hemolytic activity. DMI is used topically as a penetration enhancer with low haemolytic activity [30, 34]. Furthermore, a study by Matschke and colleagues showed that glycerol esters with good compatibility are suitable solvents for PLGA / PLA polymers [33]. In this context, triacetin, a low-toxicity short-chain triglyceride, has been tested [35, 36] and previously described as an alternative to NMP and DMSO for in situ formed depot drug forms [29, 37-39].
Bestimmung der Filmgüte in Abhängigkeit vom verwendeten Lösungsmittel Determination of the film quality as a function of the solvent used
Die entscheidende Voraussetzung für die Ausbildung eines in situ gebildeten Depotsystems ist die Löslichkeit des Polymers im Lösungsmittel. In der Literatur werden für in situ gebildete Systeme auf PLGA-Basis Löslichkeiten von mindestens 10 % (m/v) vorausgesetzt [40]. Löslichkeitsdaten in klassischen Lösungsmitteln wie NMP und DMSO, aber auch in Ethyl-lactat wurden bereits für unterschiedliche PLGA Polymere erhoben [41], In diesen Studien zeigte sich, dass die Löslichkeit der Polymere mit steigender Molmasse abnahm. Ferner korrelierte die für eine in situ Präzipitation notwendige Wassermenge mit der Löslichkeit des Polymers im verwendeten Lösungsmittel. Je besser die Löslichkeit des Polymers im verwendeten Lösungsmittel war, desto mehr Wasser wurde für die Ausbildung der Depotmatrix benötigt. Im Gegensatz dazu nahm die notwendige Wassermenge mit steigendem Polymeranteil ab.  The decisive prerequisite for the formation of an in situ formed depot system is the solubility of the polymer in the solvent. In the literature, solubilities of at least 10% (m / v) are assumed for PLGA-based systems formed in situ [40]. Solubility data in classical solvents such as NMP and DMSO, but also in ethyl lactate, have already been reported for different PLGA polymers [41]. These studies showed that the solubility of the polymers decreased with increasing molecular weight. Further, the amount of water necessary for in situ precipitation correlated with the solubility of the polymer in the solvent used. The better the solubility of the polymer in the solvent used, the more water was needed to form the depot matrix. In contrast, the amount of water required decreased with increasing polymer content.
Erste Formulierungs- und Löslichkeitsversuche wurden unter Verwendung des Modellpolymers Resomer®RG 503 H durchgeführt. Zur besseren Visualisierung wurde die Wasser- phase mit dem blauen Farbstoff Brillantblau angefärbt. Für alle getesteten Lösungsmittel ließ sich eine 10 %ige (m/v) Polymerlösung herstellen, allerdings zeigten die Filme bereits visuell deutliche Unterschiede bezüglich Festigkeit, Homogenität und Einbau der wässrigen Phase in die Matrix. Die Ergebnisse sind in Figur 4 dargestellt. Wie zu sehen ist, konnte unter Verwendung von Triacetin als Lösungsmittel kein homogener Film erzielt werden, sondern es bildete sich eine W/O Emulsion aus, die deutlich erkennbar ist. Alle anderen Lösungsmittel führten zur Ausbildung eines Films, wobei der Einbau der wässrigen Phase deutlich variierte. Anhand der Einfärbung der Matrix nahm der Einbau der wässrigen Phase in folgender Reihenfolge ab: Triacetin < Ethyl-lactat < < Tetraglykol < Gylcerolformal - DMI. First formulation and solubility tests were carried out using the model 503 H polymer Resomer ® RG. For better visualization, the water phase stained with the blue dye brilliant blue. For all solvents tested, a 10% (m / v) polymer solution could be prepared but the films already visually showed significant differences in strength, homogeneity and incorporation of the aqueous phase into the matrix. The results are shown in FIG. As can be seen, using triacetin as the solvent, no homogeneous film could be obtained, but a W / O emulsion was formed which is clearly recognizable. All other solvents resulted in the formation of a film, with the incorporation of the aqueous phase varying significantly. Based on the staining of the matrix, incorporation of the aqueous phase decreased in the following order: triacetin <ethyl-lactate <<tetraglycol <glycerol formal-DMI.
Vergleicht man in Figur 4 den Einbau der wässrigen Phase in die Polymermatrix mit den LogP-Werten der einzelnen Lösungsmittel, so wird eine Abhängigkeit der Filmgüte, die durch einen geringen Verlust an Polymer im Überstand charakterisiert ist, von der Wasserlöslichkeit der verwendeten Lösungsmittel deutlich. Es ist davon auszugehen, dass Triacetin und Ethyl-lactat als lipophile Lösungsmittel (XlogP>0) eine geringere Wassermischbarkeit als die anderen Lösungsmittel aufweisen und dadurch die schlechte Filmgüte der Matrix erklärt werden kann. Diese Lösungsmittel kommen daher nur zur Lösung sehr li- pophiler PLGA-Polymere inbetracht. Ggf. ist eine Mischung von Lösungsmitteln geeigneter. Während mit dem verwendeten Versuchsaufbau unter Verwendung von Triacetin kein Sprühfilm erzeugt werden konnte, führte Ethyl-lactat zu einer sehr inhomogenen, löchrigen Filmstruktur, in die nur sehr wenig Farbstoff eingebaut werden konnte. Im Gegensatz dazu bildeten sich bei Verwendung von Glycerolformal, DMI oder Tetraglykol in situ Filme aus. Aus diesem Grund sind, falls möglich solche Lösungsmittel mit einem XlogP-Wert von kleiner 0 bevorzugt.  4 shows the incorporation of the aqueous phase into the polymer matrix with the LogP values of the individual solvents, a dependence of the film quality, which is characterized by a small loss of polymer in the supernatant, on the water solubility of the solvent used becomes clear. It can be assumed that triacetin and ethyl lactate as lipophilic solvents (XlogP> 0) have lower water miscibility than the other solvents, which explains the poor film quality of the matrix. These solvents are therefore considered only for the solution of very populist PLGA polymers. Possibly. is a mixture of solvents more suitable. While no spray film could be produced with the experimental setup using triacetin, ethyl lactate resulted in a very inhomogeneous, holey film structure in which very little dye could be incorporated. In contrast, when using glycerol formal, DMI or tetraglycol in situ films were formed. For this reason, if possible, such solvents with an XlogP value of less than 0 are preferred.
Um die Filmgüte besser beurteilen zu können, wurde in Sprühversuchen die Menge an Polymer im Überstand (Verlust) und im Präzipitat (Implantat) durch Rückwaage der getrockneten Matrix quantifiziert. Trägt man nun den Verteilungskoeffizient P der Lösungsmittel gegen die Matrixgüte auf, wie in Figur 4B dargestellt, so ergibt sich eine lineare Abhängigkeit der Filmgüte von der Wassermischbarkeit des Lösungsmittels. Die Graphik zeigt deutlich, dass die Matrixbildung mit steigender Wassermischbarkeit der Lösungsmittel verbessert werden konnte, wobei mit einem P-Wert<0,25 circa 80 % der eingesetzten Polymermenge in die Matrix eingebaut wurden.  In order to better evaluate the film quality, the amount of polymer in the supernatant (loss) and in the precipitate (implant) was quantified in spray tests by weighing back the dried matrix. If one now plots the distribution coefficient P of the solvents against the matrix quality, as shown in FIG. 4B, the film quality is linearly dependent on the water-miscibility of the solvent. The graph clearly shows that the matrix formation could be improved with increasing water-miscibility of the solvents, with about 80% of the amount of polymer used being incorporated into the matrix with a P value <0.25.
Für die weiteren Versuche wurden unterschiedliche Polymere in Kombination mit den Lösungsmitteln Glycerolformal, DMI und Tetraglykol getestet. Triacetin wurde aufgrund der schlechten Filmbildung und Ethyl-lactat aufgrund von Instabilitäten und einer löchrigen, inhomogenen Filmstruktur und wegen seiner starken hämolytischen Aktivität nicht weiter untersucht. Gewebeverträglichkeit der Lösungsmittel For the further experiments, different polymers were tested in combination with the solvents glycerol formal, DMI and tetraglycol. Triacetin has not been further investigated due to poor film formation and ethyl lactate due to instabilities and a holey, inhomogeneous film structure and because of its strong hemolytic activity. Tissue compatibility of the solvents
Untersucht wurde weiterhin der Einfluss des Lösungsmittels auf die metabolische Zellvia- bilität über einen Zeitraum von 1 1 Stunden. Diese wird über den ATP- Wert der Zellen, ein Maß für die Viabilität, bestimmt. Bei akuter Toxizität von Substanzen sinkt der Wert rapide und ermöglicht somit eine Abschätzung der Gewebeverträglichkeit der Lösungsmittel. In Figur 5 sind die aus den Versuchen berechneten LDso-Werte für alle getesteten Lösungsmittel in Abhängigkeit von der Inkubationszeit dargestellt.  In addition, the influence of the solvent on metabolic cell bi-lability was investigated over a period of 1 1 hours. This is determined by the ATP value of the cells, a measure of viability. In acute toxicity of substances, the value drops rapidly and thus allows an estimate of the tissue compatibility of the solvent. FIG. 5 shows the LD 50 values calculated from the experiments for all solvents tested as a function of the incubation time.
Die Verträglichkeit der Lösungsmittel nahm dabei in folgender Reihenfolge ab; Glycerol- formal > > DMI > Tetraglykol. Glycerolformal wies mit einem LD5o-Wert von circa 1 g/ml bei einer Inkubationszeit unter 6 h von den getesteten Lösungsmitteln die geringste Toxizität auf. Im Vergleich zu DMI und Tetraglykol bedeutete dies eine 220-fach beziehungsweise 400-fach bessere Verträglichkeit nach Versuchsende. The compatibility of the solvents decreased in the following order; Glycerol formal>>DMI> tetraglycol. Glycerol formal showed the lowest toxicity of the tested solvents with an LD 5 o value of approximately 1 g / ml with an incubation time of less than 6 h. In comparison to DMI and tetraglycol, this meant a 220-fold or 400-fold better compatibility after the end of the experiment.
Beispiel 5 Example 5
Untersuchung von Biomaterialien Examination of biomaterials
Als Biomaterialien wurden bioabbaubare Copolymere aus Milchsäure und Glykolsäure, Poly(D,L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) Polymere, der Firma Boehringer Ingelheim untersucht (Handelsname Resomer RG®), die von der FDA bereits zur parenteralen Applikation zugelassen sind. As biomaterials biodegradable copolymers of lactic acid and glycolic acid, poly (D, L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) polymers, the company Boehringer Ingelheim were investigated (trade name Resomer RG ® ), which are already approved by the FDA for parenteral administration ,
Matrixgüte in Abhängigkeit vom ausgewählten Polymer Matrix quality depending on the selected polymer
Wie oben beschrieben variierte der prozentuale Polymeranteil, der in den Film eingebaut werden kann, in Abhängigkeit der Wasserlöslichkeit des verwendeten Lösungsmittels. Analog dazu sollte die Matrixgüte unter Verwendung verschiedener Polymere näher betrachtet werden. Da sich Tetraglykol für die getesteten Polymere nicht eindampfen ließ, liegen für dieses Lösungsmittel keine Daten vor. Figur 2 zeigt die Ergebnisse für Polymere mit einer Zusammensetzung von (a) PLA/PGA 50:50 mit freien Säuregruppen (H-Serie) und (b) PLA/PGA 75:25 mit veresterten Endgruppen (S-Serie). Letztere sind aufgrund des höheren Anteils an Milchsäure und den veresterten Endgruppen lipophiler als die H-Serie. As described above, the percentage of polymer that can be incorporated into the film varied depending on the water solubility of the solvent used. Analogously, the matrix quality using different polymers should be considered in more detail. Since tetraglycol was not allowed to evaporate for the polymers tested, there is no data available for this solvent. Figure 2 shows the results for polymers having a composition of (a) PLA / PGA 50:50 with free acid groups (H series) and (b) PLA / PGA 75:25 with esterified end groups (S series). The latter are more lipophilic than the H series due to the higher proportion of lactic acid and the esterified end groups.
Die Graphiken verdeutlichen, dass mit höherer Molmasse der Polymere in beiden Serien eine größere Menge an Polymer in die Matrix eingebaut werden konnte. Dieser Effekt war signifikant für DMI in der H-Serie und für beide Lösungsmittel in der S-Serie, wobei unter Verwendung von Glycerolformal und Resomer® RG 755 S nahezu 100 % der eingesetzten Polymermenge die Matrix ausbildete (97,6±0,6 %). Vergleicht man die Polymerserien in Kombination mit den getesteten Lösungsmitteln miteinander, so zeigte Glycerolformal mit der S-Serie einen um 20 % geringeren Verlust an eingesetzter Polymermenge verglichen mit der H-Serie und verglichen mit DMI in beiden Polymerserien. Erklärbar sind diese Ergebnisse erneut durch die unterschiedliche Wassermischbarkeit der beiden Lösungsmittel, die zu einer unterschiedlichen Löslichkeit der Polymere im Lösungsmittel führte und die Kinetik der Filmbildung maßgeblich beeinflusste. Während sich beide Serien sehr gut in DMI lösen ließen, konnte die S-Serie im Vergleich zur H-Serie nur schwer in Glycerolformal in Lösung gebracht werden. Letztere zeigte starkes Quellverhalten. Daher ist davon auszugehen, dass es sich bei der S-Serie in Glycerolformal um ein System nahe der Löslichkeitsgrenze handelte. Kombiniert mit der guten Wassermischbarkeit von Glycerolformal war eine schnelle und vollständige Filmbildung die Folge. The graphs illustrate that with higher molecular weights of the polymers in both series, a larger amount of polymer could be incorporated into the matrix. This effect was significant for DMI in the H-series, and for both solvents in the S-series, 755 S almost 100% of the amount of polymer used in the matrix trained using glycerol formal and Resomer ® RG (97.6 ± 0.6% ). Comparing the polymer series in combination with the solvents tested, glycerol formal with the S-Series showed a 20% lower loss of polymer used compared to the H series and compared to DMI in both series of polymers. These results are again explained by the different water miscibility of the two solvents, which led to a different solubility of the polymers in the solvent and significantly influenced the kinetics of film formation. While both series can be solved very well in DMI, the S-Series was difficult to dissolve in glycerol formal compared to the H-Series. The latter showed strong swelling behavior. Therefore, the S series in glycerol formal was expected to be near the solubility limit. Combined with the good water miscibility of glycerol formal, rapid and complete film formation resulted.
Viskoelastische Eigenschaften in situ gebildeter Filme Viscoelastic properties of in situ formed films
In einem dynamischen Scherexperiment wurden die viskoelastischen Eigenschaften der Filme untersucht. Hierzu wurde eine oszillierende Scherspannung mit einer definierten Amplitude und Frequenz an die Probe angelegt und die resultierende Scherverformung ermittelt, die ebenfalls durch Amplitude und Frequenz, auch Phasenverschiebung genannt, charakterisiert ist. Diese beiden Antwortgrößen können anschließend mathematisch in das Speichermodul G" und das Verlustmodul G" umgeformt werden, wobei das Speichermodul den gespeicherten und somit wiederverwertbaren Anteil der eingebrachten Bewegungs- beziehungsweise Verformungsenergie kennzeichnet (elastischer Anteil) und das Verlustmodul ein Maß für die pro Schwingung in Wärme abgegebene Energie und somit den verlorenen Anteil darstellt (viskoser Anteil). In Figur 3 sind beide Module bei einer Anregungsfrequenz von 1Hz für unterschiedliche Filme der H-Serie dargestellt.  In a dynamic shear experiment, the viscoelastic properties of the films were investigated. For this purpose, an oscillating shear stress with a defined amplitude and frequency was applied to the sample and the resulting shear strain determined, which is also characterized by amplitude and frequency, also called phase shift. These two response variables can then be mathematically transformed into the memory module G "and the loss modulus G", the memory module characterizing the stored and thus recyclable portion of the introduced kinetic or deformation energy (elastic component) and the loss modulus a measure of the per-vibration into heat emitted energy and thus represents the lost portion (viscous portion). In Figure 3, both modules are shown at an excitation frequency of 1Hz for different H series films.
Vergleicht man den elastischen und den viskosen Anteil beider Filme miteinander, so erkennt man eine unterschiedliche Sensitivität der viskoelastischen Eigenschaften gegenüber den verschiedenen Lösungsmitteln. Während sich im Falle der 502 H-Filme die viskoelastischen Eigenschaften durch die Wahl des geeigneten Lösungsmittels recht breit einstellen ließen (maximaler Faktor: 29 (G") beziehungsweise 22 (G^)), zeigten 504 H-Filme ein vom verwendeten Lösungsmittel unabhängiges rheologisches Verhalten. Letztere wiesen dabei mit 2-4 kPa eine mechanische Festigkeit vergleichbar mit Muskelfasern (8 -17 kPa) auf [46] und waren mit einem Verlustfaktor (ΰ70Λ ,)>1 vorwiegend elastisch dominiert, so dass sich diese Filme im Versuch ähnlich einem Festkörper verhielten. Einzige Ausnahme stellte DMI dar, dessen in situ Filme mit einem Verlustfaktor von 0,85 viskos dominiert waren. Mit einer Dicke von > 500 μηι waren diese Filme im Vergleich zu den Resomer® RG 502 H-Filmen relativ dick (DMI: 500 μηι, Glycerolformal: 600 μπι, Tetraglykol: 800 μηι). Letztere spreiteten auf der Platte des Rheometers und zeigten eine Dicke von lediglich 300 μηι unabhängig vom verwendeten Lösungsmittel. Comparing the elastic and the viscous portion of both films with each other, one recognizes a different sensitivity of viscoelastic properties to the various solvents. While in the case of 502 H films the viscoelastic properties by the choice of suitable solvent set quite wide left (maximum factor: 29 (G ") and 22 (G ^)), showed 504 H films is independent of the solvent used rheological The latter showed a mechanical strength comparable to muscle fibers (8 -17 kPa) at 2-4 kPa [46] and was predominantly elastically dominated by a loss factor (ΰ70 Λ, )> 1, so that these films were similar in the experiment behaved a solid. the only exception was DMI is, were the dominant in situ films with a dissipation factor of 0.85 viscous. with a thickness of> 500 were μηι these films compared to the Resomer ® RG 502 H films relatively thick (DMI : 500 μηι, Glycerolformal: 600 μπι, Tetraglycol: 800 μηι). The latter spread on the plate of the rheometer and showed a thickness of only 300 μηι regardless of the solvent used.
Alle auf Resomer® RG 502 H basierenden Filme verhielten sich mit einem Verlustfaktor<l gelartig, wobei deutliche Unterschiede in der Festigkeit zwischen den Lösungsmitteln zu erkennen waren. Lediglich bei Verwendung von Tetraglykol konnte eine dem Resomer RG 504 H vergleichbare Festigkeit der Filme bei einem Verlustfaktor von 0,79 erzielt werden. DMI und Glycerolformal waren mit einer Festigkeit von 130 beziehungsweise 900 Pa nicht annähernd vergleichbar und zeigten stark viskos dominiertes Verhalten (Verlustfak- tor>0,5). All films based on Resomer ® RG 502 H behaved with a loss factor <1 gel-like, with significant differences in solvent strength. Only with the use of tetraglycol could a Resomer RG 504 H comparable strength of the films are achieved at a loss factor of 0.79. DMI and glycerol formal were not nearly comparable with a strength of 130 and 900 Pa, respectively, and showed strongly viscous dominated behavior (loss factor> 0.5).
Beispiel 6 Example 6
Formulierung in situ gebildeter Filme Formulation of in situ formed films
Basierend auf den Erfahrungen aus den bereits durchgeführten Sprühversuchen wurde eine Formulierung bestehend aus i) PLGA Polymer, gelöst in einem der drei bereits verwendeten Lösungsmittel, ii) wässriger Phase und iii) Plasmid-DNA als Modellwirkstoff entwickelt. Theoretisch konnte die Plasmid DNA sowohl in "nackter" als auch in komplexierter Form in die Matrix eingebaut werden. Da "nackte" Plasmid-DNA Zellen allerdings nur sehr ineffizient transfiziert, wurde die Plasmid-DNA vor der Einbettung in den Film mit 1- PEI komplexiert (N/P-Verhältnis 10) und als nanoskalige Polyplexe in die Matrix eingebaut. Dadurch konnte diese zusätzlich vor einem pH-Abfall innerhalb der Matrix geschützt werden, der während des Abbaus der Polymerstruktur durch die Freisetzung von Polymer- Monomeren innerhalb der Matrix entsteht und generell ein Problem für empfindliche Makromoleküle darstellt [47].  Based on the experience gained from the spray tests already carried out, a formulation consisting of i) PLGA polymer dissolved in one of the three solvents already used, ii) aqueous phase and iii) plasmid DNA was developed as a model active substance. Theoretically, the plasmid DNA could be incorporated into the matrix both in "naked" and complexed form. However, since "naked" plasmid DNA transfected cells only very inefficiently, the plasmid DNA was complexed prior to embedding in the film with 1-PEI (N / P ratio 10) and incorporated as nanoscale polyplexes in the matrix. As a result, it was additionally able to be protected against a drop in pH within the matrix, which occurs during the degradation of the polymer structure due to the release of polymer monomers within the matrix and is generally a problem for sensitive macromolecules [47].
Der Einbau der Polyplexe in die Matrix konnte gelöst in der wässrigen Phase [44] oder dispergiert in der PLGA-Lösung [28, 45] erfolgen. Allerdings hatte sich in Vorversuchen am Beispiel von PLGA/Tetraglykol-Systemen gezeigt, dass bereits eine direkte Zugabe kleiner Wassermengen (etwa 5 %) eine Präzipitation des Polymers verursachen konnte. Bei hohen Beladungen des Sprühfilms war daher der Einsatz hochkonzentrierter Plasmid-DNA Lösungen erforderlich, die allerdings eine geringe Stabilität aufweisen und zur Aggregatbildung neigen. Es war daher vorteilhaft die Polyplexe als Lyophilisat analog zu Proteinformulierungen [28, 45] in der PLGA-Lösung zu dispergieren oder vor Gebrauch in der wässrigen Phase zu resuspendieren. Grundsätzlich waren die Formulierungen wie folgt aufgebaut:  The incorporation of the polyplexes into the matrix could be carried out dissolved in the aqueous phase [44] or dispersed in the PLGA solution [28, 45]. However, in preliminary experiments using the example of PLGA / tetraglycol systems, it has already been shown that a direct addition of small quantities of water (about 5%) could cause precipitation of the polymer. At high loadings of the spray film, therefore, the use of highly concentrated plasmid DNA solutions was required, which, however, have a low stability and tend to aggregate formation. It was therefore advantageous to disperse the polyplexes as lyophilisate analogously to protein formulations [28, 45] in the PLGA solution or to resuspend before use in the aqueous phase. Basically, the formulations were structured as follows:
1) Lipophile Phase (1 ml): 10 % (m/v) PLGA Polymer in Glycerolformal, Tetraglykol oder DMI (Resomer® RG 502 H, 504 H ) 1) The lipophilic phase (1 ml): 10% (m / v) PLGA polymer in glycerol, tetraethylene glycol, or DMI (Resomer ® RG 502 H, 504 H)
2) Hydrophile Phase (1 ml): Wasser für Injektionszwecke 3) Wirkstoffkomponente: lyophilisierte Polyplexe resuspendiert in der lipophilen oder hydrophilen Phase 2) Hydrophilic phase (1 ml): water for injections 3) Active Ingredient Component: lyophilized polyplexes resuspended in the lipophilic or hydrophilic phase
Herstellung pulverförmiger Polyplexe Production of powdery polyplexes
Die Gefriertrocknung ist in der Pharmaindustrie eines der Standardverfahren zur Stabilisierung von Formulierungen während der Lagerung. Durch Einschluss der Moleküle in eine Hilfsstoffmatrix können Formulierungen dabei während der Trocknung stabilisiert werden, wobei je nach Trocknungsphase unterschiedliche Protektoren verwendet werden können. So verhindern Kryoprotektoren das Auskristallisieren der Lösung während des Einfrierens. Das System erstarrt als unterkühlte Schmelze ohne vollständige Phasentrennung (erstarrte Flüssigkeit, Glas). Im Gegensatz dazu bieten Lyoprotektoren Schutz im weiteren Verlauf der Trocknung, indem Sie unter Ausbildung von Wasserstoffbrücken die Bindungen des Wirkstoffes zum Wasser ersetzen.  Freeze-drying is one of the standard methods in the pharmaceutical industry for stabilizing formulations during storage. By including the molecules in an adjuvant matrix, formulations can be stabilized during the drying process, it being possible to use different protectors depending on the drying phase. Thus, cryoprotectants prevent crystallization of the solution during freezing. The system solidifies as a supercooled melt without complete phase separation (solidified liquid, glass). In contrast, lyoprotectants provide protection in the further course of drying by replacing the bonds of the active ingredient to the water by forming hydrogen bonds.
Polyplexe lassen sich unter Zusatz von Kryoprotektoren sowie Lyoprotektoren ebenfalls lyophilisieren, so dass eine Aggregatbildung nach der Resuspendierung verhindert werden kann [48, 49]. Als Lyophilisat können Polyplexe besser gelagert [48] und eine Aufkonzentrierung der Lösung bis zu einer Plasmid-DNA Konzentration von 1 mg/ml ermöglicht werden [50]. Zucker wie beispielsweise Saccharose oder Trehalose fungieren als Lyo- und Kryoprotektoren und haben sich zur Stabilisierung von Polyplexen als geeignet erwiesen [48, 49]. Wasserlösliche Substanzen wie diese können ferner die Freisetzung makromolekularer Wirkstoffe aus in situ geformten PLGA basierten Filmen beschleunigen. Während der Matrixbildung bilden sich durch Auflösung dieser Substanzen wassergefüllte Poren aus, durch die der Wirkstoff anschließend aus der Matrix diffundieren kann. Ein ähnlicher Effekt wurde für eine hohe Beladung der Matrix beschrieben [27, 33].  Polyplexes can also be lyophilized with the addition of cryoprotectants and lyoprotectors, so that aggregation can be prevented after resuspension [48, 49]. As a lyophilisate, polyplexes can be stored better [48] and the solution can be concentrated to a plasmid DNA concentration of 1 mg / ml [50]. Sugars such as sucrose or trehalose act as lyo- and cryoprotectants and have been shown to stabilize polyplexes [48, 49]. Water-soluble substances such as these can also accelerate the release of macromolecular drugs from in situ formed PLGA based films. During the matrix formation, water-filled pores are formed by the dissolution of these substances, through which the active substance can subsequently diffuse out of the matrix. A similar effect was described for high loading of the matrix [27, 33].
Getestet wurden verschiedene Zucker in standardmäßig eingesetzten Konzentrationen [48, 49]. Die Polyplexe, basierend auf 1-PEI, wurden nach der Gefriertrocknung ohne vorherige Homogenisierung in Wasser für Injektionszwecke resuspendiert und deren Transfektion- seffizienz auf humanen Bronchialepithelzellen getestet. Gute Transfektionsraten wurden in den eingesetzten Konzentrationen mit Disaccharid Saccharose mit einer 10-fachen Effizienzsteigerung gegenüber frisch hergestellten Polyplexen erzielt. Die Ergebnisse sind in Figur 15 gezeigt. Vergleichbare Werte wurden bereits von Talsma und Kollegen beschrieben [48], wobei osmotische Effekte, die zu einer gesteigerten Aufnahme der Partikel in die Zelle führen könnten, erst ab einer 2-fachen Aufkonzentrierung zu erwarten sind [50]. Partikelgrößenmessungen ergaben allerdings, dass es nach der Gefriertrocknung zu einer leichten Zunahme der Partikelgröße kam. Frisch hergestellte Partikel wiesen eine Partikelgröße von ~100 nm auf, wohingegen je nach verwendetem Dispergiermedium die Partikel nach der Gefriertrocknung bei einem PI< 0,2 auf 200-300 nm anwuchsen. Um die pulverförmigen Polyplexe dosieren und in die Formulierung einarbeiten zu können, sollten diese nach der Lyophilisation im Mörser homogenisiert und mittels Ultra- Turrax (UT) oder Glashomogenisator (H) in der PLGA-Lösung dispergiert werden. Die Stabilität der Polyplexe nach Homogenisierung und anschließender Resuspendierung in Wasser für Injektionszwecke wurde mittels Transfektionsv ersuche und Agarosegelelektrophorese untersucht. Die Ergebnisse der Versuche auf Lungenzelllinien zeigten keine Veränderungen in der Transfektionseffizienz durch Homogenisierung (Figur 15B). Eine Kontrolle der Topologie der Plasmid-DNA unter Zusatz von Heparansulfat ergab ebenfalls keinen Unterschied zwischen den lyophilisierten Polyplexen in Wasser für Injektionszwecke (Figur 7). Various sugars were tested in standard concentrations [48, 49]. The polyplexes based on 1-PEI were resuspended in water for injection after lyophilization without prior homogenization and their transfection efficiency was tested on human bronchial epithelial cells. Good transfection rates were achieved in the concentrations used with disaccharide sucrose with a 10-fold increase in efficiency over freshly prepared polyplexes. The results are shown in FIG. Comparable values have already been described by Talsma and colleagues [48], although osmotic effects, which could lead to an increased uptake of the particles into the cell, can only be expected from a 2-fold concentration [50]. Particle size measurements, however, showed that there was a slight increase in particle size after freeze-drying. Freshly prepared particles had a particle size of ~ 100 nm, whereas depending on the dispersing medium used, the particles grew after freeze-drying at a PI <0.2 to 200-300 nm. To be able to dose the pulverulent polyplexes and incorporate them into the formulation, these should be homogenized in a mortar after lyophilization and dispersed in the PLGA solution using Ultra-Turrax (UT) or glass homogenizer (H). The stability of the polyplexes after homogenization and subsequent resuspension in water for injection was investigated by transfection and agarose gel electrophoresis. The results of the experiments on lung cell lines showed no changes in the transfection efficiency by homogenization (FIG. 15B). Control of the topology of the plasmid DNA with addition of heparan sulfate also revealed no difference between the lyophilized polyplexes in water for injection (Figure 7).
Sowohl die in Wasser für Injektionszwecke resuspendierten Proben (unbehandelt) als auch jene Polyplexe, die vor der Resuspendierung vorhomogenisiert wurden (gemörsert), zeigten vergleichbare Bandenmuster für alle drei Dispergierungsmethoden (UT, Homogenisator, gelöst). Im Vergleich zur Kontrolle, unkomplexierter Plasmid-DNA, wurde in allen Fällen eine leichte Zunahme der relaxierten Form beobachtet. Ein Abbau der Plasmid- DNA war für Wasser für Injektionszwecke nicht zu erkennen.  Both the samples resuspended in water for injections (untreated) and those polyplexes that were pre-homogenized (resorbed) prior to resuspension showed comparable banding patterns for all three dispersion methods (UT, homogenizer, dissolved). Compared to the control, uncomplexed plasmid DNA, a slight increase in the relaxed form was observed in all cases. Degradation of the plasmid DNA was not evident for water for injection.
Beispielhaft für die Lösungsmittel ist Glycerolformal dargestellt. Es ergaben sich keine Unterschiede im Bandenmuster zwischen unbehandelten oder vorhomogenisierten Proben sowie gegenüber der Wasserkontrolle. Unter Verwendung des Homogenisators als Disper- gierungsmethode konnte ebenfalls keine Veränderung beobachtet werden. Im Falle des Ultra-Turrax verblieb die pDNA vorwiegend komplexiert in den Taschen des Gels, wobei für unbehandelte Proben zwei sehr schwache Banden vergleichbar mit den anderen Proben erkennbar waren. Allerdings ist anzumerken, dass bei Einsatz gleicher Mengen an Heparansulfat generell unter dem Einfluss von Glycerolformal größere Mengen an pDNA komplexiert in den Taschen verblieb. Für die homogenisierten UT-Proben war ein leichter Schmier im Gel zu erkennen, eine Zerstörung der Plasmid-DNA in Form von Fragmenten konnte allerdings auch hier nicht beobachtet werden.  Exemplary of the solvents Glycerolformal is shown. There was no difference in banding pattern between untreated or pre-homogenized samples and water control. Using the homogenizer as the dispersion method, no change was observed either. In the case of Ultra-Turrax, the pDNA remained mostly complexed in the pockets of the gel, with untreated samples showing two very weak bands comparable to the other samples. However, it should be noted that using equal amounts of heparan sulfate generally under the influence of Glycerolformal larger amounts of pDNA complexed remained in the pockets. For the homogenised UT samples, a slight smear was visible in the gel, but destruction of the plasmid DNA in the form of fragments could not be observed here either.
Beispiel 7 Example 7
Bestimmung der Freisetzungskinetik formulierter Plasmid-DNA Polyplexe Determination of the release kinetics of formulated plasmid DNA polyplexes
Die Wirkstofffreisetzung aus Implantaten kann prinzipiell durch i) Diffusion des Wirkstoffes aus der Polymermatrix (diffusionskontrolliert) oder ii) durch Erosion der Matrix (erosi- onskontrolliert) erfolgen [51, 52]. Für die Freigabe von Wirkstoffen aus bulkerodierenden Polymermatrices wie im Falle von PLGA- Systemen werden in Abhängigkeit der Wirkstoffbeladung, der Molmasse des verwendeten Polymers, sowie der Polymerkonzentration ein- oder zweiphasige Freigabeprofile beschrieben [53, 54]. Zusätzlich kann es initial bis zur vollständigen Präzipitation des Polymers zu einer Freisetzung des Wirkstoffes kommen. Die Freisetzungskinetik in situ gebildeter Filme wurde in Abhängigkeit der Molmasse des Polymers, des verwendeten Lösungsmittels und der Einbettungsvariante untersucht. Folgende Kombinationen wurden getestet: The release of active substances from implants can in principle be effected by i) diffusion of the active substance from the polymer matrix (diffusion-controlled) or ii) by erosion of the matrix (erosion-controlled) [51, 52]. For the release of active substances from bulkerodierenden polymer matrices as in the case of PLGA systems depending on the drug loading, the molecular weight of the polymer used, and the polymer concentration one or two-phase release profiles are described [53, 54]. In addition, initial release of the active agent may occur until complete precipitation of the polymer. The release kinetics of films formed in situ was investigated as a function of the molar mass of the polymer, of the solvent used and of the embedded variant. The following combinations were tested:
1. Lipophile Phase (1ml): Resomer® RG 502 H oder 504 H 10 %ig (m/v) gelöst in Glycerolformal, Tetraglykol oder DMI 1. Lipophilic phase (1 ml): Resomer ® RG 502 H or 504 H to 10% (m / v) in glycerol formal, tetraethylene glycol or DMI
2. Hydrophile Phase ( 1 ml) : Wasser für Inj ektionszwecke  2. Hydrophilic phase (1 ml): water for injection
3. Wirkstoffkomponente: lyophilisierte Polyplexe (1-PEI/pDNA) in homogenisierter Form  3. Active component: lyophilized polyplexes (1-PEI / pDNA) in homogenized form
Die Polyplexe wurden nach der Lyophilisation im Mörser homogenisiert und entweder in der hydrophilen Phase resuspendiert (Einbettungsvariante A) oder mittels Homogenisator in der lipophilen PLGA- Lösung dispergiert (Einbettungsvariante B). Die Freisetzungspro- füe sind für Resomer® RG 502 H und 504 H unter Verwendung unterschiedlicher Lösungsmittel für beide Einbettungsvarianten in Figur 6 dargestellt. After the lyophilization, the polyplexes were homogenized in a mortar and either resuspended in the hydrophilic phase (embedding variant A) or dispersed in the lipophilic PLGA solution by means of a homogenizer (embedding variant B). The Freisetzungspro- füe are shown for Resomer ® RG 502 H and 504 H using different solvent for both variants embedding in FIG. 6
Es zeigen Diagramm (A): Resomer® RG 502 H, Polyplexe in hydrophiler Phase, Diagramm (B): Resomer® RG 502 H, Polyplexe in lipophiler Phase, Diagramm (C): Resomer® RG 504 H, Polyplexe in hydrophiler Phase, Diagramm (D): Resomer® RG 504 H, Polyplexe in lipophiler Phase. Shown diagram (A): Resomer ® RG 502 H, polyplexes in hydrophilic phase diagram (B): Resomer ® RG 502 H, polyplexes in lipophilic phase diagram (C): Resomer ® RG 504 H, polyplexes in a hydrophilic phase, chart (D): Resomer ® RG 504 H, polyplexes in lipophilic phase.
Betrachtet man zunächst den Einbau der Polyplexe in den Film durch Lösung in der hydrophilen Phase, so zeigt sich ein deutlicher Einfluss der Molmassen der eingesetzten Polymere und der verwendeten Lösungsmittel auf die Freisetzungskinetik (Fig. 6 A, C). Ein Einbau der Wirkstoffkomponente war unter Verwendung von DMI als Lösungsmittel in Kombination mit dem kurzkettigen Polymer Resomer® RG 502 H nicht möglich (Fig. 6A). Während der Präzipitation des Polymers wurden bereits 100 % der Polyplexe freigesetzt. Unter Verwendung des längerkettigen Polymers, dem Resomer® RG 504 H, erreichte man hingegen einen typischen zweiphasigen Freisetzungsverlauf. Dieser war aus einer zunächst diffusionskontollierten Freisetzung (Phase 1, konkaves Freisetzungsprofil) gefolgt von einer erosionskontrollierten Freisetzung (Phase 2, lineare Kinetik) zusammengesetzt (Fig. 6C). Auffällig war in diesem Zusammenhang, dass unter Verwendung von DMI in allen Fällen die höchste initiale Freisetzung erreicht wurde, die je nach Einbettungsvariante und Kettenlänge des Polymers von 10 % bis 100 % variierte. If one first considers the incorporation of the polyplexes into the film by dissolution in the hydrophilic phase, a clear influence of the molecular weights of the polymers used and of the solvents used on the release kinetics is evident (FIGS. 6A, C). Incorporation of the active component was using DMI as a solvent in combination with the short chain polymer Resomer ® RG 502 H not possible (Fig. 6A). During the precipitation of the polymer already 100% of the polyplexes were released. Using the longer chain polymer, the Resomer ® RG 504 H, was achieved, however, a typical two-phase release pattern. This was composed of an initially diffusion-controlled release (phase 1, concave release profile) followed by an erosion-controlled release (phase 2, linear kinetics) (FIG. 6C). It was noticeable in this context that using DMI in all cases, the highest initial release was achieved, which varied from 10% to 100% depending on the embedding variant and the chain length of the polymer.
Im Gegensatz dazu zeigte Glycerolformal eine geringe initiale, gefolgt von einer langsamen diffusionskontrollierten Freisetzung. Erst mit beginnender Erosion der Matrixerosion wurde eine beschleunigte Freisetzung der Polyplexe beobachtet, die in Abhängigkeit der Kettenlänge der verwendeten Polymere nach 15 beziehungsweise 26 Tagen einsetzte. Filme auf Basis von Tetraglykol zeigten hingegen nach moderater initialer Freisetzung von 32 % (Resomer RG 502 H) beziehungsweise 50 % (Resomer RG 504 H) eine moderate bis keine Freisetzung im beobachteten Zeitrahmen. Lediglich im Falle des längerkettigen Polymers kam es bedingt durch die Erosion der Matrix zu einer geringen Freisetzung nach 26 Tagen (Fig. 6C ). In contrast, glycerol formal showed a low initial, followed by a slow diffusion-controlled release. It was only with the beginning of erosion of the matrix erosion that an accelerated release of the polyplexes was observed, which began 15 or 26 days, depending on the chain length of the polymers used. By contrast, films based on tetraglycol showed a moderate initial release of 32% (Resomer RG 502 H) and 50% (Resomer RG 504 H) a moderate to no release in the observed time frame. Only in the case of the longer-chain polymer was it due to the erosion of the matrix to a low release after 26 days (Fig. 6C).
Wurden die Polyplexe hingegen in der lipophilen PLGA- Lösung dispergiert (Einbettungsvariante B), waren die initialen Freisetzungsraten der Polyplexe, sowie die Diffusion aus der Matrix für alle Polymer/Lösungsmittel-Kombinationen reduziert und die Freisetzung verlief hauptsächlich erosionskontrolliert (Fig. 6B, D). Die getesteten Lösungsmittel zeigten dabei ähnliche Freisetzungskurven mit unterschiedlich starker Retardierung, wobei die Freisetzungsraten in folgender Reihenfolge zunahmen: Tetraglykol < < Glycerolformal < DMI. Während im Freisetzungsprofil für DMI und Glycerolformal deutlich kürzere Erosionsraten für das kurzkettige 502 H-Polymer gegenüber dem langkettigen 504 H-Polymer erkennbar waren (Tag 17 versus Tag 29), konnte im Falle von Tetraglykol aufgrund der starken Retardierung der Matrix kein Unterschied zwischen den Polymeren (5,4 % versus 8,8 % kumulative Freisetzung nach 30 Tagen) beobachtet werden.  On the other hand, when the polyplexes were dispersed in the lipophilic PLGA solution (embedment variant B), the initial release rates of the polyplexes as well as the diffusion from the matrix were reduced for all polymer / solvent combinations and the release was mainly erosion-controlled (FIGS. 6B, D). , The tested solvents showed similar release curves with varying degrees of retardation, the release rates increasing in the following order: tetraglycol <<glycerol formal <DMI. While significantly shorter erosion rates for the short-chain 502 H polymer compared to the long-chain 504 H polymer could be seen in the release profile for DMI and glycerol formal (day 17 versus day 29), in the case of tetraglycol no difference between the polymers was possible due to the strong retardation of the matrix (5.4% versus 8.8% cumulative release after 30 days).
Zusammenfassend zeigte DMI für alle Kombinationen aus lang -oder kurzkettigem Polymer und den verschiedenen Einbettungsvarianten die schnellste Freisetzung. Eine kontinuierliche Freisetzung bis zu 100 % Wirkstofffreisetzung konnte mit Resomer® RG 504 H durch Einbau der Wirkstoffkomponente in die hydrophile Phase erzielt werden. Polyplexe, die in Filmen auf Tetraglykol-Basis eingebaut wurden, zeigten keine diffusionskontrollier- te Freisetzung. Über den beobachteten Zeitraum konnte nach initialer Freisetzung zusätzlich maximal 14 % der pDNA Menge freigesetzt werden, wobei die initiale Freisetzung zwischen 0 und 48 % variierte. Diese war im Falle von Einbettungsvariante A relativ hoch, wohingegen bei Dispergierung der Polyplexe in der lipophilen Phase keine initiale Freisetzung beobachtet wurde. Filme auf Basis von Glycerolformal wiesen unabhängig vom Einbettungsverfahren eine geringe initiale Freisetzung auf, allerdings konnten die Polyplexe auch bei Einsatz dieser Filme erst nach 23 Tagen durch Erosion der Matrix freigesetzt werden. In summary, DMI showed the fastest release for all combinations of long or short chain polymer and the different embedding variants. Continuous release up to 100% drug release was achieved with Resomer ® RG 504 H by incorporation of the drug component into the hydrophilic phase. Polyplexes incorporated in tetraglycol-based films showed no diffusion-controlled release. Over the observed period, an additional 14% of the pDNA amount could be released after initial release, whereby the initial release varied between 0 and 48%. This was relatively high in the case of embedding variant A, whereas no initial release was observed when the polyplexes were dispersed in the lipophilic phase. Films based on glycerol formal showed a low initial release irrespective of the embedding method, although the polyplexes could not be released until after 23 days by erosion of the matrix even when these films were used.
Beispiel 8  Example 8
Untersuchung der Transfektionseffizienz in vitro  Investigation of transfection efficiency in vitro
Erste in vitro Freisetzungsprofile wurden wie oben beschrieben mit Hilfe des Reportergens Luziferase bestimmt. Basierend auf diesen Daten und den Anforderungen an die Arzneiform wurde das Polymer Resomer® RG 504 H in Kombination mit DMI als Lösungsmittel für den Film ausgewählt. Beide Wirkkomponenten sollten in lyophilisierter Form in die hydrophile Phase der Matrix eingebaut werden, wobei aus den Vorversuchen mit einer initialen Wirkstofffreisetzung von 55 % zu rechnen war. Diese erscheint für den Einsatz im Bereich der postoperativen Adhäsionen durchaus sinnvoll, um die akute Phase nach der Operation (Tag 2-5) abzudecken [79-81], wobei eine unphysiologische Erhöhung der tPA- Konzentration aufgrund einer erhöhten Blutungsneigung im Peritoneum vermieden werden sollte. Alternativ wurde ein Film ohne initiale Freisetzung, aufgebaut aus Resomer® 504 H und Glycerolformal, getestet. Auch hier wurden die Polyplexe in der hydrophilen Phase gelöst. Die Formulierungen wurden zunächst in vitro unter Verwendung der Wirkkomponente 1, die mit 1-PEI komplexiert und unter Zusatz von 10 % Saccharose lyophilisert wurde, untersucht. Als Kontrolle wurde in einer 1 :1 Mischung zusätzlich das pMetLuc Plasmid, das für ein von der Zelle sezerniertes Luziferaseenzym kodiert, eingesetzt. First in vitro release profiles were determined as described above using the reporter gene luciferase. Based on these data and the requirements of the dosage form the polymer Resomer ® RG 504 H was selected in combination with DMI as a solvent for the film. Both active components should be incorporated in lyophilized form in the hydrophilic phase of the matrix, which was expected from the preliminary experiments with an initial release of active ingredient of 55%. This appears for use in the Range of postoperative adhesions makes sense to cover the acute phase after surgery (day 2-5) [79-81], while avoiding an unphysiological increase in tPA levels due to increased bleeding tendency in the peritoneum. Alternatively, a film with no initial release, composed of Resomer ® 504 H and glycerol were tested. Again, the polyplexes were dissolved in the hydrophilic phase. The formulations were first tested in vitro using the active component 1, which was complexed with 1-PEI and lyophilized with the addition of 10% sucrose. As a control, the pMetLuc plasmid, which codes for a luciferase enzyme secreted by the cell, was additionally used in a 1: 1 mixture.
Für die in vitro Testung im Zellassay wurden Mesothelzellen (Met5A) auf Inserts angezüchtet und der Polymerfilm anschließend auf die Zellschicht aufgesprüht. Die Verwendung der Inserts ermöglichte die Aufteilung der Wells in ein Zweikammersystem mit äußerem und innerem Kompartiment vergleichbar mit der Anatomie vor Ort im Peritoneum, zwischen denen ein ständiger Stoffaustausch möglich war, sodass die Zellen von der apikalen und basolateralen Seite mit Medium versorgt werden konnten. Eine optische Kontrolle der Zellmorphologie erfolgte über Lichtmikroskopie, war allerdings durch den aufgesprühten Film erschwert. Die Expression des Reportergens Luziferase konnte durch Verwendung der Inserts in beiden Kompartimenten über einen Zeitraum von 30 Tagen untersuchen werden.  For in vitro testing in the cell assay, mesothelial cells (Met5A) were cultured on inserts and the polymer film was subsequently sprayed onto the cell layer. The use of the inserts made it possible to divide the wells into a two-chamber system with outer and inner compartments comparable to the on-site anatomy in the peritoneum, between which a constant mass transfer was possible, so that the cells could be supplied with medium from the apical and basolateral side. An optical control of the cell morphology was carried out by light microscopy, but was complicated by the sprayed on film. The expression of the reporter gene luciferase could be examined by using the inserts in both compartments over a period of 30 days.
Dargestellt ist in Figur 10 das obere Kompartiment. Im Vergleich zur Bolusgabe, bei der die gesamte Plasmid-DNA Dosis ohne Freisetzungssystem in Wasser für Injektionszwecke appliziert wurde, zeigten die in situ gebildeten Filme einen um den Faktor 103 bis 104 geringeren Spiegel an Luziferase. Der Verlauf der Genexpression erfolgte wie oben beschrieben. In diesen Studien zur Freisetzungskinetik hatten Filme auf DMI-Basis eine initiale Freisetzung von 56 % der eingesetzten pDNA Menge und im weiteren Verlauf eine Freisetzung von weiteren 38 % bis Tag 26 gezeigt. Diesem Freisetzungsprofil folgend wurde für den Film auf DMI-Basis eine erhöhte Genexpression bereits nach 2 Tagen beobachtet, die nach weiteren 7 Tagen auf Basalwerte abfiel und bis zum Tag 23 erneut auf moderate Werte anstieg. Im Gegensatz dazu verlief die Genexpression bei Verwendung von Glycerolformal als Lösungsmittel zweiphasig ohne initiale Freisetzung der Polyplexe. Nach einem ersten moderaten Anstieg der Expressionsrate innerhalb der ersten 10 Tage konnte ein weiteres Maximum mit einer 2-fach gesteigerten Genexpression nach 23 Tagen detektiert werden. Niedermolekulare Fragmente im Zellkulturmedium deuteten auf eine beginnende Erosion hin. Shown in FIG. 10 is the upper compartment. Compared to the bolus dose in which the entire plasmid DNA dose was administered without delivery system in water for injection purposes, the films formed in situ showed a lesser amount of luciferase by a factor of 10 3 to 10 4 . The course of gene expression was as described above. In these release kinetics studies, films based on DMI had shown an initial release of 56% of the amount of pDNA used and subsequently a further 38% to day 26 release. Following this release profile, an increased gene expression was observed for the DMI-based film after only 2 days, which dropped to basal levels after a further 7 days and increased again to moderate levels by day 23. In contrast, when glycerol formal was used as the solvent, gene expression was biphasic without initial release of the polyplexes. After a first moderate increase in the expression rate within the first 10 days, another peak with a 2-fold increase in gene expression was detected after 23 days. Low molecular weight fragments in the cell culture medium indicated an incipient erosion.
Die tPA-Expression aus der Matrix bestehend aus Glycerolformal und Resomer® RG 504 H ist im Vergleich zur Einmalgabe und zu einem Film ohne Wirkstoffkomponente (inaktiver Film) in Figur 10A dargestellt. Für die Einmalgabe der Wirkstoffkomponente ohne Depotsystem ergaben sich über den Zeitraum von 29 Tagen analog zur Luzifera- seexpression sehr hohe Proteinspiegel, wobei eine 100 bis 40-fache Zunahme der tPA- Konzentration gegenüber den Basalwerten erzielt werden konnte. Ähnliche Konzentrationen wurden nach intraperitonealer Gabe von rekombinantem tPA (Alteplase) im Plasma erreicht [82]. Die Werte, die mit Hilfe der Matrixformulierung erreicht werden konnten, erscheinen daher weit näher an den physiologischen Bedingungen. Für Plasma und Perito- nealflüssigkeit sind freie tPA-Antigen-Konzentrationen von 4 bis 6 ng/ml beschrieben [82- 84], wobei zusätzlich im Durchschnitt 1,3 ng/ml tPA an PAI-1 gebunden vorliegen [84]. Erstaunlich ist, dass schon durch Applikation des inaktiven Films die Werte leicht zunahmen, wobei zu Beginn der Freisetzung eine 4-fache Steigerung durch den aktiven Film (mit eingebetteter Wirkstoffkomponente) im Vergleich zum inaktiven erzielt werden konnte. Der Effekt nivellierte sich bis zum Tag 16 und die tPA-Spiegel sanken mit 2 ng/ml auf Basalwerte ab. Dies ist vermutlich dadurch bedingt, dass bis zum Tag 15 kaum mehr Po- lyplexe aus der Matrix freigesetzt werden konnten (siehe Kapitel 7.3). Zu Versuchsende war diese nicht komplett erodiert, so dass eingebettete Polyplexe im Sprühfilm nachgewiesen werden konnten (Fig. 10 B). The tPA expression from the matrix consisting of glycerol and Resomer ® RG 504 H is shown in comparison to the single dose and at a film without active ingredient component (inactive film) in Figure 10A. For the single administration of the active substance component Without the depot system, very high protein levels were obtained over a period of 29 days, analogous to luciferase expression, whereby a 100 to 40-fold increase in the tPA concentration compared to the basal values could be achieved. Similar concentrations were achieved after intraperitoneal administration of recombinant tPA (alteplase) in plasma [82]. The values that could be achieved using the matrix formulation therefore appear much closer to the physiological conditions. For plasma and peritoneal fluid, free tPA antigen concentrations of 4 to 6 ng / ml are described [82- 84], with an additional 1.3 ng / ml tPA bound to PAI-1 [84]. It is astonishing that even by applying the inactive film the values increased slightly, whereby at the beginning of the release a 4-fold increase could be achieved by the active film (with embedded active ingredient component) in comparison to the inactive one. The effect leveled out by day 16 and tPA levels dropped to basal levels at 2 ng / ml. This is probably due to the fact that barely more polyplexes could be released from the matrix by day 15 (see chapter 7.3). At the end of the experiment this was not completely eroded, so that embedded polyplexes could be detected in the spray film (FIG. 10 B).
Beispiel 9  Example 9
Erhöhung der Gewebe-Plasminogenkonzentration durch Koapplikation von siRNA und pDNA  Increase of tissue plasminogen concentration by co-application of siRNA and pDNA
Die Steigerung der extrazellulären tPA-Konzentration durch Applikation eines für tPA kodierenden Plasmids konnte auf Mesothelzellen erfolgreich gezeigt werden. Inwiefern eine Zunahme des tPA/PAI-1 -Verhältnisses durch gleichzeitige Applikation einer siRNA gegen PAI-1 erzielt werden kann, wird im Folgenden untersucht werden.  The increase in the extracellular tPA concentration by application of a tPA-encoding plasmid was successfully demonstrated on mesothelial cells. The extent to which an increase in the tPA / PAI-1 ratio can be achieved by simultaneous application of an siRNA to PAI-1 will be examined below.
Frühere Studien hatten gezeigt, dass 1-PEI vor allem für die in vivo Applikation von siRNA und Plasmid-DNA gut geeignet ist [23]. Daher wurden pDNA/siRNA/l-PEI Polyplexe bei einem N/P- Verhältnis von 10 (bezogen auf die pDNA-Konzentration) in HBS hergestellt und unterschiedliche siRNA Sequenzen gegen PAI-1 getestet. Das tPA PAI-1 -Verhältnis bei Applikation von unterschiedlichen pDNA/siRNA Kombinationen ist in Figur 11 dargestellt. Verwendet wurde die siRNA Sequenz, welche die PAI-1 Expression in Vorversuchen am effizientesten inhibierte (PAI-1 A), bei einer optimierten Konzentration von 0,12 μΜ. 48 h nach der Transfektion stieg das tPA/PAI-1 -Verhältnis bei Koapplikation gegenüber unbehandelten Zellen auf das 8-fache an, wobei durch Applikation von pDNA alleine oder in Kombination mit einer nicht funktionellen siRNA (EGFP siRNA) lediglich eine Steigerung um das 4- beziehungsweise 5-fache erzielt werden konnte. Unter Verwendung eines Platzhalter-Plasmids (pUC) zeigte sich, dass die siRNA eine Erhöhung des tPA/PAI-1 -Verhältnisses um den Faktor 2 bewirkte. Beispiel 10 Previous studies had shown that 1-PEI is particularly well suited for the in vivo application of siRNA and plasmid DNA [23]. Therefore, pDNA / siRNA / l-PEI polyplexes were prepared at an N / P ratio of 10 (based on pDNA concentration) in HBS and different siRNA sequences were tested against PAI-1. The tPA PAI-1 ratio for application of different pDNA / siRNA combinations is shown in FIG. The siRNA sequence was used, which inhibited the PAI-1 expression in preliminary experiments most efficiently (PAI-1 A), with an optimized concentration of 0.12 μΜ. 48 h after transfection, the tPA / PAI-1 ratio when co-applied to the untreated cells increased to 8-fold, with the application of pDNA alone or in combination with a non-functional siRNA (EGFP siRNA) only an increase of the 4 - or 5 times could be achieved. Using a placebo plasmid (pUC), the siRNA was found to increase the tPA / PAI-1 ratio by a factor of 2. Example 10
Die Entwicklung eines in situ gebildeten Films für die kontrollierte Freisetzung von Poly- plexen erfolgte auf Basis eines Applikationssystems der Firma Baxter, wie in Figur 8 gezeigt. Das Zweispritzensystem wurde dazu mit einer lipophilen Komponente (Spritze 1), bestehend aus einem bioabbaubaren Polymer gelöst in einem organischen Lösungsmittel, und einer wässrigen Komponente (Spritze 2), Wasser für Injektionszwecke, beladen. Als Wirkstoffkomponente wurden lyophilisierte pDNA/l-PEI Polyplexe eingesetzt. Diese konnten anschließend in der lipophilen Phase dispergiert oder in der hydrophilen Phase gelöst werden. Beide Einbettungsvarianten wurden im Hinblick auf die Freisetzungskinetik wie oben untersucht.  The development of an in situ formed film for the controlled release of poly- plexes was based on an application system from Baxter, as shown in FIG. The two-syringe system was loaded with a lipophilic component (syringe 1) consisting of a biodegradable polymer dissolved in an organic solvent and an aqueous component (syringe 2), water for injections. As the active ingredient lyophilized pDNA / l-PEI polyplexes were used. These could then be dispersed in the lipophilic phase or dissolved in the hydrophilic phase. Both embedment variants were examined for release kinetics as above.
Beispiel 11  Example 11
Glycerolformal zeigte im Zellviabilitätstest die beste Verträglichkeit auf Mesothelzellen, wobei 200 beziehungsweise 400-fach höhere LD50- Werte gegenüber DMI und Tetraglykol gemessen wurden. Diese lagen unter 6 h Inkubationszeit bei circa 1 g/ml, das heißt bei einer Applikation von circa 780 μΐ reinem Glycerolformal sterben 50 % der Mesothelzellen ab. Literaturdaten geben nach i.v. Gabe in Nagern für DMI und Glycerolformal vergleichbare LD50- Werte an, wohingegen Tetraglykol um den Faktor 2-3 toxischer ist. Nach Herstellerangaben zu Ivomec®, einem Tierarzneimittel gegen Parasiten, ist eine LD50 von 4-4,8 g/kg Körpergewicht (Maus) bei i.v. Applikation einer 50 %igen Glycerolformallö- sung zu entnehmen. Ähnliches beschreibt die EMA in einem Abschlussbericht des Komitees für Veterinärprodukte [85]. Die akute Toxizität nach i.v. Gabe von DMI unterscheidet sich von Glycerolformal nur kaum. Mit einer LD50 von 5,4 g/kg Körpergewicht (Ratte) bei Applikation von 40 % DMI in isotonischer Kochsalzlösung (v/v) und einer LD50 von 6,9 g/kg Körpergewicht (Maus) bei Applikation einer 20 %igen Lösung scheint DMI nach i.v. Gabe noch besser verträglich. Tetraglykol wird als Lösungsmittel für Parenteralia (i.v., i.m.) bereits seit den 60er Jahren in Konzentrationen bis 50 % (v/v) verwendet und ist in dieser Verdünnung als nicht reizend eingestuft. Die LD50 nach i.v. Gabe ohne Verdünnung liegt mit 3,8 g kg Körpergewicht (Maus) niedriger als für die beiden anderen Lösungsmittel beschrieben [86]. Glycerol formal showed the best tolerability on mesothelial cells in the cell viability test, with LD 50 values being 200 and 400 times higher, respectively, than DMI and tetraglycol. These were below 6 g incubation time at about 1 g / ml, ie with an application of about 780 μΐ pure Glycerolformal die off 50% of the mesothelial cells. Literature data indicate similar LD50 values after iv administration in rodents for DMI and glycerol formal, whereas tetraglycol is more toxic by a factor of 2-3. According to the manufacturer to Ivomec ®, a veterinary drug against parasites, an LD50 of 4 to 4.8 g / kg body weight (mouse) with iv administration of a 50% strength by weight refer Glycerolformallö- solution. The EMA describes this in a final report by the Committee for Veterinary Products [85]. The acute toxicity after intravenous administration of DMI hardly differs from glycerol formal. With an LD 50 of 5.4 g / kg body weight (rat) with application of 40% DMI in isotonic saline solution (v / v) and an LD 50 of 6.9 g / kg body weight (mouse) with application of a 20% Solution seems even better tolerated DMI after intravenous administration. Tetraglycol has been used as a solvent for parenterals (iv, im) since the 1960's in concentrations up to 50% (v / v) and is considered to be non-irritating at this dilution. The LD50 after intravenous administration without dilution is 3.8 g kg body weight (mouse) lower than described for the other two solvents [86].
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Claims

Ansprüche  claims
Sprühsystem zur Erzeugung einer in-situ gebildeten Matrix, das  Spray system for generating an in situ formed matrix, the
a) mindestens eine lipophile Komponente, die mindestens ein auf Glycolsäure und Milchsäure basierendes Polymer und mindestens ein biokompatibles Lösungsmittel mit einem XlogP3-Wert von kleiner 0,2 enthält, und a) at least one lipophilic component containing at least one based on glycolic acid and lactic acid polymer and at least one biocompatible solvent having an XlogP3 value of less than 0.2, and
b) mindestens eine hydrophile Komponente aufweist, b) has at least one hydrophilic component,
wobei die mindestens zwei Komponenten vor der Anwendung getrennt voneinander vorliegen und erst zum oder beim Sprühen gemischt werden, wobei die Komponenten beim Aufsprühen auf menschliches Gewebe einen Film bilden. wherein the at least two components are separate from each other prior to use and are first mixed for or during spraying, wherein the components form a film when sprayed onto human tissue.
Sprühsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen Wirkstoff enthält, der in einer der beiden Komponenten oder in beiden Komponenten gelöst und/oder dispergiert vorliegt.  Spray system according to claim 1, characterized in that it additionally contains an active ingredient which is dissolved in one of the two components or in both components and / or dispersed.
Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lipophile Komponente ein PLGA-Polymer und ein biokompatibles Lösungsmittel für das PLGA-Polymer enthält.  Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the lipophilic component contains a PLGA polymer and a biocompatible solvent for the PLGA polymer.
Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das biokompatible Lösungsmittel einen XlogP3-Wert von 0,2 bis -1,0 hat.  Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the biocompatible solvent has an XlogP3 value of 0.2 to -1.0.
Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das biokompatible Lösungsmittel ausgewählt ist aus Tetraglycol, Dimethyliso- sorbid und/oder Glycerolformal.  Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the biocompatible solvent is selected from tetraglycol, dimethylisorbide and / or glycerol formal.
Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel eine LD50 von mindestens 1 mg/ml hat. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the solvent has an LD 50 of at least 1 mg / ml.
Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein Poly(D,L-lactide-co-glycolide)polymer ist, bei dem das Verhältnis von Lactid zu Glycolid zwischen 25:75 und 75:25 liegt; und/oder dass das Polymer ein PLGA mit einer intrinsischen Viskositätszahl von 0,16 bis 0,70 dl/g ist; und/oder dass das PLGA-Polymer eine Molmasse, gemessen über Gelpermeati- onschromatographie, von 10 bis 63 kDa aufweist.  A spray system according to any one of the preceding claims, characterized in that the polymer is a poly (D, L-lactide-co-glycolide) polymer in which the ratio of lactide to glycolide is between 25:75 and 75:25; and / or that the polymer is a PLGA having an intrinsic viscosity number of 0.16 to 0.70 dl / g; and / or that the PLGA polymer has a molecular weight, as measured by gel permeation chromatography, of 10 to 63 kDa.
Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass PLGA und biokompatibles Lösungsmittel so ausgewählt werden, dass 5 bis 60 Teile PLGA pro 100 Teile Lösungsmittel gelöst werden.  Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that PLGA and biocompatible solvent are selected so that 5 to 60 parts of PLGA per 100 parts of solvent are dissolved.
Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophile Komponente Wasser ist, gegebenenfalls mit darin gelöstem oder dispergiertem Wirkstoff. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydrophilic component is water, optionally with dissolved or dispersed active ingredient therein.
10. Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem Aufsprühen gebildete Film eine Abbauzeit am aufgebrachten Ort von 2 bis 6 Wochen hat. 10. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the film formed after spraying has a degradation time at the applied location of 2 to 6 weeks.
11. Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff mindestens eine Nucleinsäure enthält, wobei die Nucleinsäure bevorzugt RNA, DNA, mRNA, siRNA, miRNA, piRNA, shRNA, Antisense- Nucleinsäure, Aptamer, Ribozym, katalytische DNA und/oder eine Mischung der Vorhergehenden ist.  11. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the active substance contains at least one nucleic acid, wherein the nucleic acid preferably RNA, DNA, mRNA, siRNA, miRNA, piRNA, shRNA, antisense nucleic acid, aptamer, ribozyme, catalytic DNA and / or a mixture of the preceding ones.
12. Sprühsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nucleinsäure enthalten ist, die einen fibrinolytischen Faktor, bevorzugt tPA codiert.  12. Spray system according to the preceding claim, characterized in that it contains a nucleic acid which codes for a fibrinolytic factor, preferably tPA.
13. Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff ein den Plasminogenaktivatorinhibitor hemmendes Mittel enthält. 13. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the active substance contains a plasminogen activator inhibitor inhibiting agent.
14. Sprühsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das den PAI hemmende Mittel eine siRNA ist. 14. Spray system according to the preceding claim, characterized in that the PAI inhibiting agent is an siRNA.
15. Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nucleinsäure komplexiert mit einem Trägermittel vorliegt; wobei das Trägermittel bevorzugt ein Trägermittel mit positiv geladenen Gruppen ist, besonders bevorzugt Polyethylenimin.  15. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the nucleic acid is complexed with a carrier; wherein the carrier is preferably a carrier with positively charged groups, more preferably polyethyleneimine.
16. Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gebildete Film eine zweiphasige Freisetzungskinetik aufweist.  16. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that the film formed has a two-phase release kinetics.
17. Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Polyplexe mit einem N P- Verhältnis von 1 bis 10 enthalten sind.  17. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that polyplexes are contained with an N P ratio of 1 to 10.
18. Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass tPA codierende DNA und PAI-Inhibitor in einem Verhältnis von 5:1 bis 1 :5 enthalten sind.  18. Spray system according to one of the preceding claims, characterized in that tPA-encoding DNA and PAI inhibitor in a ratio of 5: 1 to 1: 5 are included.
19. Sprühsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung zur Applikation auf Peritoneum, insbesondere zur Verwendung zur Verhütung von chirurgischen Adhäsionen und Vernarbungen.  19. Spray system according to one of the preceding claims for use for application to peritoneum, in particular for use for the prevention of surgical adhesions and scarring.
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