Abschlussarbeit

Untersuchung der chemischen Stabilität von Kasein Mikropartiklen zur Verkapselung von bioaktiven Substanzen

Steckbrief

Eckdaten

Einrichtung:
Soft Matter Process Engineering
Typ:
Masterarbeit / Bachelorarbeit
Schwerpunkt:
Experimentell
Datum:
2019-11-20

Betreuer

Im einer wachsenden Zahl von Anwendungen werden pharmazeutische Wirkstoffe und Nahrungsergänzungsmittel verkapselt. Dies kann z.B. dazu dienen, unangenehmem Geschmack vorzubeugen, die Wirkweise der bioaktiven Substanzen zu beschleunigen oder dafür zu sorgen, dass die Wirkstoffe nur an der gewünschten Stelle im Körper freigesetzt werden. Bei der oralen Aufnahme von Wirkstoffen werden häufig Verkapselungen gewählt, die den Wirkstoff vor den harschen Bedingungen im Magen schützen und die Freisetzung im Darm gewährleisten. Dabei werden nicht nur an die pharmazeutischen Wirkstoffe und Nahrungsergänzungsmittel hohe Anforderungen gestellt, sondern auch an das Verkapselungsmaterial.

Kasein beispielsweise eignet sich als natürliches Biopolymer für Verkapselungen, da es für den menschlichen Körper gut verträglich und abbaubar ist. Offen ist die Frage, wie stabil die Mikropartikel aus Kasein in der Umgebung des Magens oder des Darms sind. Hierzu sind Untersuchungen sowohl in wässrigen Puffersystemen bei unterschiedlichen pH-Werten und Ionenstärken als auch in sogenannten „simulated gastro intestinal fluids“ nötig. Letztere sind synthetische Modelllösungen, die dem menschlichen Verdauungstrakt in pH-Wert und Salzzusammensetzung ähneln. Zusätzlich können sie noch mit Enzymen versetzt werden.

Zu diesem Zweck hat unsere Gruppe eine mikrofluidische Partikelfalle entwickelt, welche die Beobachtung eines Einzelpartikels während des Medienaustauschs ermöglicht. Aus den Experimenten wollen wir Erkenntnisse über die chemische Stabilität einzelner Partikel in unterschiedlichen Medien zu diskreten Zeitpunkten ableiten.

Im Rahmen der Arbeit soll:

  • die von unserer Gruppe entwickelte Partikelfalle modifiziert werden, um auch temperaturabhängige Messungen zu ermöglichen,
  • mittels Filmtrocknung hergestellte Mikropartikel (Zhuang et al. 2015) in den Partikelfallen temperaturabhängig auf ihre Stabilität gegenüber pH-Wert und Ionenstärke-Änderungen untersucht werden, sowie
  • die Stabilität der Partikel in „simulated gastro intestinal fluids“ untersucht werden.

Die Arbeit umfasst Literaturrecherche, experimentelle Laborarbeit sowie die Auswertung und Interpretation der gesammelten Daten.

Zhuang, Yu; Sterr, Julia; Kulozik, Ulrich; Gebhardt, Ronald (2015): Application of confocal Raman microscopy to investigate casein micro-particles in blend casein/pectin films. In: International journal of biological macromolecules 74, S. 44–48. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2014.11.017.