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In dieser Arbeit wurden Entwicklung, Charakterisierung und erste in vitro Versuche eines neuen, nanoskaligen Ultraschallkontrastmittels (NUSCA) vorgestellt. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines NUSCA zur Verbesserung der Behandlung thromboembolischer Erkrankungen. Kapitel 1 enthält eine allgemeine Einführung in das Thema der Arbeit, während in Kapitel 2 die verwendeten Methoden zusammengefasst werden. Kapitel 3 gibt verschiedene Herstellungsmethoden und Lipidmischungen und ihren Einfluss auf physikochemische Eigenschaften der NUSCA wieder. Die Auswirkungen von Extrusion, Lyophilisation, DPPG-Zusatz und Veränderungen der PEG40S-Konzentration bei zusätzlicher Beschallung mit einem Ultraschallhomogenisator auf Größe, Zetapotential und Struktur der NUSCA wurden getestet. Dabei konnten liposomale Strukturen bei DPPC/CH-Formulierungen und Mischungen aus Liposomen und Mizellen für PEG40S-haltige Formulierungen gefunden werden. Die Extrusion führte zu einer deutlichen Verringerung der hydrodynamischen Durchmesser aller Formulierungen. Lyophilisation, als Möglichkeit die Lagerstabilität zu verbessern, führte zu einer deutlichen Vergrößerung der Formulierungen. Das negative Lipid DPPG, zugesetzt um eine Aggregation der Partikel zu verhindern, veränderte Größe und PDIs der Formulierungen nicht, senkte aber ab einer Konzentration von 1 mol% das Zetapotential deutlich auf Werte kleiner -20 mV ab. Die zusätzliche Beschallung der PEG40S-haltigen NUSCA am Ultraschallhomogenisator führte zu einer deutlichen Verminderung der Größen. Ein Einfluss der PEG40S-Konzentration konnte dabei sowohl auf die Struktur als auch auf die Größe festgestellt werden. Die Ultraschallkontrastverstärkung der einzelnen NUSCA wurde in Kapitel 4 in einem speziellen Durchflussmodell getestet. Der Einfluss der verschiedenen Herstellungsmethoden auf die Echogenizität war in den meisten Fällen negativ. Nach der Extrusion verschwand der Kontrast der DPPC/CH-Liposomen vollständig und der Kontrast der PEG40S-haltigen NUSCA wurde deutlich schwächer. Die Lyophilisation, die eigentlich dafür bekannt ist die Echogenizität zu verbessern, schwächte den Kontrast, außer bei Zusatz von PEG4000 zu den DPPC/CH-Liposomen, ab. Eine Konzentrationsabhängigkeit der Echogenizität war für den DPPG-Zusatz zu beobachten, aber auch hier blieb der Kontrast hinter den Werten der Formulierungen ohne DPPG zurück. Die zusätzliche Beschallung konnte die Echogenizität verbessern, wobei eine Abhängigkeit von der PEG40S-Konzentration deutlich wurde. Das Verhältnis der Liposomen und Mizellen zueinander schien einen Einfluss auf die Echogenizität zu haben, allerdings waren zwischen den DPPC- und DSPC-Formulierungen Unterschiede sichtbar. Untersuchungen zur Mischbarkeit von DPPC und DSPC mit PEG40S wurden daher in Kapitel 5, zur weiteren Erklärung der Kontrastverstärkungen, durchgeführt. Mit Hilfe von П/A - Isothermen wurde eine Mischbarkeit für DPPC und PEG40S in der flüssig-expandierten Phase festgestellt. DSPC und PEG40S dagegen waren nicht miteinander mischbar. Epifluoreszenzmessungen nach Beimischung eines fluoreszenzmarkierten Lipids konnten diese Ergebnisse bestärken. Die Konformation der PEG-Ketten in den Formulierungen wurde als weitere Erklärung für die konzentrations-abhängige Echogenizität aus diesen Ergebnissen abgeleitet. Bei den DPPC/PEG40S-NUSCA war das PEG40S gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt und lag daher länger in der geknäulten mushroom- Konformation vor. Höhere Konzentrationen an PEG40S führten zu einer stärkeren Interaktion der PEG-Ketten und einer Veränderung der Anordnung dieser in die gestreckte brush- Konformation. Bei Formulierungen aus den nicht mischbaren DSPC und PEG40S bildeten sich PEG40S-Domänen, in denen die Ketten sehr früh stark interagierten und daher in der brush- Konformation vorlagen. Die weiter in das Medium herausstehenden Ketten dieser Anordnung konnten stärker mit dem Ultraschall (US) interagieren und sorgten so für eine bessere Echogenizität. Eine in vitro Studie zur Bestimmung des sonothrombolytischen Potentials des NUSCA mit den besten Eigenschaften wurde in Kapitel 6 beschrieben. Thromben aus menschlichem Vollblut wurden dabei einer Behandlung mit diagnostischem US und verschiedenen Kombinationen der thrombolytischer Arzneistoffe und des NUSCA ausgesetzt. Die ermittelten Gewichtsverluste waren deutlich höher als in vergleichbaren in vitro Studien und Effekte des NUSCA auf das Fibrinnetz konnten gezeigt werden. NUSCA und US alleine führten zu einer deutlichen Zunahme der Porengröße im Fibrinnetz. Nach der Kombination von US, NUSCA und Arzneistoff konnte kein Fibrinnetz mehr auf der Oberfläche der Thromben nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse machen unser NUSCA zu einem vielversprechenden neuen Ansatz in der sonothrombolytischen Therapie.

In this dissertation three novel targeted liposomal formulations for the delivery of cytotoxic drugs in tumor therapy were generated and characterized. In order to achieve active targeting the surfaces of the liposomes were modified with tumor-specific ligands, which were generated by phage display. For targeting liposomes to the tumor vasculature a human single-chain Fv fragment (immunoliposomes), directed against Endoglin, and a RGD-peptide, directed against alpha-v-Integrins, were utilized. Tumor-cell specific liposomes were generated using a modified human Epidermal Growth Factor (EGF) protein. The single-chain Fv fragment was coupled to maleimide containing liposomes and the EGF-protein was linked to liposomes, containing the coupling lipid NHS-PEG-DSPE, whereas the RGD-peptide was incorporated as a lipopeptide into liposomes. First all liposomal formulations were characterized by physico-chemical parameters, such as size and zeta-potential. In vitro all targeted liposomes showed selective binding and internalization to receptor-positive cells. In addition, competition experiments demonstrated that binding and internalization was mediated by the ligands. Immunoliposomes, loaded with doxorubicin, showed in vitro an increased cytotoxicity towards endoglin-expressing cells compared to untargeted liposomes and free doxorubicin. In vivo experiments applying doxorubicin-loaded RGD-liposomes in a C26 colon carcinoma mouse model demonstrated improved efficiency compared with free doxorubicin and untargeted liposomes. Furthermore the cytotoxic drug cytarabine was encapsulated into a novel liposomal formulation. In vivo, these liposomes showed an improved anti-tumor effect compared with free cytarabine., Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, drei neue liposomale Systeme für die zielgerichtete Tumortherapie zu entwickeln. Dafür wurden liposomale Oberflächen mit Zielsteuerungsmotiven, die mittels der Phage-Display-Technologie erzeugt wurden, modifiziert. Für das vaskuläre Targeting wurden als Liganden ein gegen Endoglin gerichtetes humanes scFv-Fragment und ein gegen die alpha-v-Integrine gerichtetes RGD-Peptid verwendet. Als Zielsteuerungsmotiv für den auf Tumorzellen lokalisierten EGF-Rezeptor diente ein derivatisiertes humanes EGF-Protein. Während das scFv-Fragment über eine Thioetherbindung an Maleimid-haltige Liposomen und das EGF-Protein über eine Carbonsäureamidbindung an N-hydroxysuccinimid-haltige Liposomen gerichtet gekoppelt werden konnte, wurde das RGD-Peptid als Lipopeptid in die liposomale Membran integriert. Die liposomalen Systeme wurden zuerst physiko-chemisch analysiert. Mittels in vitro-Studien konnte demonstriert werden, daß alle drei zielgerichteten liposomalen Systeme selektiv an die jeweiligen Zielzellen gebunden haben und von diesen aufgenommen wurden. Darüber hinaus wurde durch Kompetitionsexperimente nachgewiesen, daß die Bindung an die Zielzellen bzw. die Aufnahme in diese spezifisch über den jeweiligen Liganden vermittelt wurde. Die mit dem scFv-Fragment modifizierten und mit Doxorubizin beladenen Liposomen zeigten im Vergleich zu den gleichen Liposomen ohne Zielsteuerungsmotiv eine erhöhte in vitro-Zytotoxizität. Die gegen die alpha-v-Integrine gerichteten und mit Doxorubizin beladenen Liposomen konnten auch im Tierversuch das Tumorwachstum - verglichen mit den gleichen nicht-zielgerichteten Liposomen - stärker inhibieren. In einem weiteren Teil dieser Arbeit wurde erfolgreich das Zytostatikum Cytarabin in eine neue liposomale Formulierung verpackt. Mittels dieser Liposomen konnte - verglichen mit freiem Cytarabin - eine signifikant verstärkte Inhibierung des Tumorwachstums im Tierversuch nachgewiesen werden.