Nanomedizin-Projekt: Nanopolymer-konjugierte therapeutische Wirkstoffe zur Steigerung der anti-tumoralen Wirksamkeit und Sensitivität einer indocyaningrünbasierten zielgerichteten Diagnostik

Dieses Projekt untersucht nanopolymer-konjugierte therapeutische Wirkstoffe und Indocyaningrün (ICG) zur Verbesserung der antitumoralen Wirksamkeit und diagnostischen Leistungsfähigkeit. Die Wirksamkeit von mit PEG-basierten Nanopartikeln konjugiertes Lapatinib wurde in HER2-positiven und triple-negativen Brustkrebszellmodellen mittels CellTiter-Glo-2-Viabilitätsassays und Western-Blot-Analysen zentraler Signalwege evaluiert. Die Nanopartikelaufnahme wurde durch Fluoreszenzmikroskopie und Durchflusszytometrie bestätigt und lag bei über 99 % der behandelten Tumorzellen. Das Manuskript ist abgeschlossen und befindet sich in Begutachtung.

In einer parallel durchgeführten diagnostischen Studie zeigte nanopartikel-konjugiertes ICG eine deutlich erhöhte zelluläre Aufnahme bei gleichzeitig fehlender Zytotoxizität, was den Einsatz als zielgerichteten bildgebenden Marker unterstützt.

Ein drittes Teilprojekt untersucht die thermisch kontrollierte Freisetzung von 5-Fluoruracil (5-FU) aus Nanopartikeln zur Reduktion von Off-Target-Toxizität bei erhaltener antitumoraler Wirksamkeit. Der Ansatz wird derzeit in vier PDAC-Zellmodellen geprüft, mit geplanter Validierung in PDAC-Organoidmodellen.
Das Teilprojekt zur nanopartikel-konjugierten Anwendung von Dasatinib, einem Src-Kinase-Inhibitor zur Therapie des Glioblastoms, wurde in diesem Jahr erfolgreich abgeschlossen und resultierte in einer Publikation in der Fachzeitschrift Chemistry (10.3390/chemistry7050159).

Forschungsfragen:

• Zeigen polymer-nanopartikel-konjugierte antineoplastische Wirkstoffe und fluoreszierende Farbstoffe eine verbesserte therapeutische Wirksamkeit und diagnostische Leistungsfähigkeit?
• Weisen die verwendeten Polymernanopartikel eine intrinsische Zytotoxizität auf?
• Ist eine effiziente zelluläre Aufnahme der Nanopartikel in relevanten Zellmodellen nachweisbar?

Nanomedicine project: Nanopolymer-Conjugated Therapeutic Agents for Enhanced Anti-Cancer Drug Efficacy and Indocyanine Green–Based Targeted Diagnostics

This project evaluates nanopolymer-conjugated therapeutic agents and indocyanine green (ICG) to enhance anticancer efficacy and diagnostic performance. Lapatinib conjugated to PEG-based nanoparticles was assessed in HER2-positive and triple-negative breast cancer cell models using CellTiter-Glo 2 viability assays and Western blot analysis of key signaling pathways. Nanoparticle uptake was confirmed by fluorescence microscopy and flow cytometry, showing uptake in over 99% of treated cells. The manuscript has been completed and is under evaluation.

In a parallel diagnostic study, nanoparticle-conjugated ICG demonstrated enhanced cellular uptake with no detectable cytotoxicity, supporting its application as a targeted imaging agent.

A third project investigates thermally triggered release of 5-fluorouracil (5-FU) from nanoparticles to minimize off-target toxicity while preserving antitumor activity. This approach is currently being evaluated in four PDAC cell models, with planned validation in PDAC organoid systems.
The project on nanoparticle-conjugated dasatinib, a Src kinase inhibitor for glioblastoma therapy, was completed this year, resulting in a publication in Chemistry (10.3390/chemistry7050159).

Research questions:

• Do polymer nanoparticle–conjugated anticancer drugs and fluorescent dyes demonstrate enhanced therapeutic efficacy and diagnostic performance?
• Do the polymer nanoparticles themselves exhibit intrinsic cytotoxicity?
• Is efficient cellular uptake of the nanoparticles observed across relevant cell models?