TY  - THES
A1  - Albert, Christoph
T1  - Die kontinuierliche Ultrafiltration als Screeningtechnik zur Bestimmung der Plasmaproteinbindung von Arzneistoffen
T1  - Continuous Ultrafiltration as a screening technique for the determination of the extent of plasma protein binding of drugs
N2  - Das Ausmaß der Proteinbindung eines Arzneistoffs wirkt sich auf viele unterschiedliche pharmakokinetische Parameter aus. So wird beispielsweise das Verteilungsvolumen, die Metabolisierung oder die Elimination des entsprechenden Stoffes durch die Höhe seiner Proteinbindung beeinflusst. Da nur der im Plasma frei vorliegende Anteil eines Arzneistoffs in der Lage ist biologische Membranen zu überwinden, können auch nur die freien Arzneistoffmoleküle eine pharmakologische Wirkung an Rezeptoren oder Enzymen auslösen. Dementsprechend ist auch die Intensität der hervorgerufenen Wirkung von der Größe des ungebundenen Anteils eines Arzneistoffs abhängig. Aufgrund dieser Zusammenhänge ist klar, dass die Proteinbindung eines Arzneistoffes letztendlich Einfluss auf die Dosisfindung hat. Zur Ermittlung der Proteinbindung stehen viele unterschiedliche Methoden, wie beispielsweise die HPLC, Kapillarelektrophorese, Ultrazentrifugation, Gleichgewichtsdialyse und Ultrafiltration zur Verfügung. In der vorliegenden Arbeit wurde die kontinuierliche Ultrafiltration zur Ermittlung der Proteinbindung von Arzneistoffen angewendet. Hier wird die Proteinbindung nicht nur anhand einer bestimmten Arzneistoff- bzw. Albuminkonzentration gemessen, sondern über einen weiteren Bereich von Wirkstoff-Protein-Verhältnissen beobachtet. Des Weiteren ist der apparative Aufwand im Vergleich zu vielen anderen Methoden als geringer einzustufen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde, die auf der von Heinze[122] entwickelte Messanlage weiter optimiert und eine zweite Anlage mit einem Diodenarraydetektor aufgebaut. Für letztere musste eine Software-Anpassung vorgenommen werden. Folgende Projekte wurden durchgeführt: 1) Um den In-vivo-Bedingungen nahe zu kommen, wurde bei der Bestimmung der Proteinbindung der Sartane nicht nur BSA und HSA verwendet, sondern erstmals auch humanes Plasma. Die Plasmamessungen der Sartane verliefen insgesamt problemlos, allerdings ist eine erfolgreiche Messung stark von der Qualität des eingesetzten Plasmas abhängig, wie Messungen der Naphthylisochinoline gezeigt haben. Im Vergleich mit HSA und Plasma ergaben die Messungen der Sartane mit bovinem Serumalbumin geringfügig erniedrigte Proteinbindungswerte. Insgesamt sind alle Ergebnisse sehr gut mit den Literaturwerten vergleichbar. 2) Das Ausmaß der Proteinbindung von Naphthylisochinolinen war bislang unbekannt und lag im Bereich von ca. 30-70%. Erneut waren die Resultate aus den Messungen von BSA und HSA nahezu gleich. 3) Am Beispiel der Interaktion zwischen Phenprocoumon und Phenylbutazon wurden zwei unterschiedliche Ansätze getestet, um die Verdrängung aus der Proteinbindung zu simulieren. Die erste Methode entsprach hierbei einer Konkurrenz der beiden interagierenden Stoffe um die Proteinbindungsstellen. Durch den Einfluss des Phenylbutazon verringerte sich die Proteinbindung des Phenprocoumon um 1%, was allerdings als statistisch nicht signifikant betrachtet werden kann. Im zweiten Ansatz, der eine direktere Verdrängung aus der Proteinbindung simulieren sollte, fiel die Proteinbindung des Phenprocoumon gegenüber den Einzelmessungen um 2,5% ab. Unter physiologischen Konzentrationsverhältnissen sank sich die Proteinbindung des Phenprocoumon auf 93,3%. Der freie Anteil erhöhte sich dementsprechend von 1% auf 6,7%. Somit konnte der Einfluss des Phenylbutazon auf die Proteinbindung des Phenprocoumon erfolgreich nachgewiesen werden. Die unveränderte Proteinbindung des Phenylbutazon im inversen Ansatz und die ermittelten pK-Werte bestätigen diese Interaktion. Grundsätzlich ist es also möglich mit der kontinuierlichen Ultrafiltration solche Interaktionen zu simulieren. 4) Zuletzt sollte der Frage nachgegangen werden, ob es mit der kontinuierlichen Ultrafiltration auch möglich ist die Proteinbindung von wasserunlöslichen Stoffen, nämlich den Aziridinen, in Gegenwart steigender Mengen DMSO, zu bestimmen. Die erhaltenen Ergebnisse wurden mit Literaturwerten ohne DMSO-Zusatz verglichen. Abgesehen von Candesartan, das eine lineare Korrelation zwischen DMSO-Gehalt der Wirkstofflösung und Absinken der Proteinbindung zeigte, konnte kein Zusammenhang zwischen der DMSO-Konzentration und der gemessenen Proteinbindung festgestellt werden. Die Mittelwerte lagen im Bereich der Literaturwerte. Insgesamt zeigten alle Versuchsreihen, dass die kontinuierliche Ultrafiltration eine ausgezeichnete, schnelle und robuste Screeningmethode zur Bestimmung des Ausmaßes der Proteinbindung bekannter und neuer Wirkstoffe darstellt.
N2  - The extent of protein binding has an impact on many pharmacokinetic parameters, e.g. absorption, distribution volume, metabolism or elimination of a drug. Since only the unbound fraction of a drug can penetrate through biological membranes, only the free drug molecules can induce a pharmacological effect on receptors or enzymes. According to that, the intensity of the effect depends also on the extent of the free drug fraction. Finally, knowledge about the extent of protein binding of a drug is important for the dosage finding. There are many different methods described for the evaluation of the extent of protein binding of a drug, like HPLC, capillary electrophoresis, ultracentrifugation, equilibrium dialysis and ultrafiltration. In this study the continuous ultrafiltration was used to determine the extent of protein binding of drugs. Compared to the discontinuous ultrafiltration, the extent of protein binding was assessed over a wide range of drug-protein-ratios and not only with one defined drug respectively albumin concentration. Here the ultrafiltration instrument described by Heinze[122], was modified and a second system with a multiwavelength detector was established. In this context the software was adapted in a few details. The following experiments were performed: 1) To get close to in vivo conditions, the extent of protein binding of the sartans was determined for the first time by means of human plasma in addition to experiments with HSA and BSA. In general, the evaluation of the protein binding was not problematic. Nevertheless the experiments with the naphthylisoquinolines showed, that a successful experiment with human plasma depends on the quality of the plasma. Compared to the measurements with human serum albumin and plasma, the determination of the protein binding of the sartans with bovine serum albumin showed slightly lower protein binding values. However, the extent of the protein binding of the sartans with BSA, HSA and plasma was in good accordance to values reported in the literature. 2) The extent of the protein binding of the naphthylisoquinolines was unknown so far, and was found to be in the range between 30-70%. Once more, the results of the experiments using BSA were confirmed by the measurements with HSA. 3) To simulate the displacement from the albumin, two different methods have been developed. Due to their well known interaction, phenprocoumon and phenylbutazone were used as test substances. In the first method, the two substances compete for the protein binding sites. Due to the influence of phenylbutazone, the extent of protein binding of phenprocoumon decreased by 1%. However, this decrease is statistically not significant. The second method simulated a direct displacement out of the protein binding. Compared with the single measurements, in this experiments the extent of protein binding of phenprocoumon decreased by 2.5%. With use of a physiological concentration ratio, the protein binding of phenprocoumon decreased from 99.0 to 93.3%. Indicating, that the free fraction of phenprocoumon increased from 1% to 6.7%. Thus, the interaction between the two substances was demonstrated by this method. The constant protein binding of phenylbutazone in the inverse approach and the determined pK-values support this result. 4) Last, the question should be answered, if it is possible to determine the extent of protein binding of water insoluble substances, namely the aziridines, by means of continuous ultrafiltration. For this purpose, five test substances were dissolved in a buffer solution with 1-10% DMSO. The results of the experiments were compared to literature values without DMSO. Candesartan showed a linear correlation between the DMSO-concentration and the extent of protein binding. The results of the other four substances indicated no correlation between the content of DMSO in the solution and the protein binding values. However, in all cases the average values were in accordance to the literature data. Overall, every project showed, that the continuous ultrafiltration is an excellent, fast and robust screening method for the evaluation of the extent of protein binding of known as well as new substances.
KW  - Plasmaproteinbindung
KW  - Albumin
KW  - kontinuierliche Ultrafiltration
KW  - plasma protein binding
KW  - albumin
KW  - continuous ultrafiltration
Y1  - 2009
UR  - https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/opus4-wuerzburg/frontdoor/index/index/docId/2966
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36914
ER  -