Prof. Dr. Scott McNeil - Nanopharmaceutical & Regulatory Science Group

Die Gruppe Nanopharmaceutical & Regulatory Science (NPRS) erforscht wichtige Themen im Bereich der Nanopharmazeutika und der damit verbundenen regulatorischen Aspekte und Herausforderungen. Wir entwickeln und charakterisieren neuartige Formulierungen auf Nanobasis, um den therapeutischen Index von pharmazeutischen Wirkstoffen zu verbessern. In Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen identifizieren und untersuchen wir kritische Qualitätsmerkmale von Nanopharmazeutika und Nanosimilars, wie z. B. Wirkmechanismen, Sicherheit und praktische Anwendungsfragen. Wir arbeiten auch mit der pharmazeutischen Industrie und den Zulassungsbehörden zusammen, um wissenschaftlich fundierte Leitlinien für die sichere und korrekte Verwendung von Nanopharmazeutika und Nanosimilars zu erstellen.

Wir bieten Masterarbeitsprojekte für Studenten an, die sich für nanotechnologische Formulierungen und die Verabreichung von Peptiden und Proteinen interessieren. Das Fachwissen unseres Labors deckt verschiedene Bereiche ab, z. B. die Entwicklung und Herstellung von zielgerichteten Liganden und Nanopartikeln, die Prozessoptimierung, die physikochemische Charakterisierung, die Partikelstabilität, angewandte Studien, bei denen die Aufnahme von Nanopartikeln in relevanten Zellmodellen bewertet wird, und Transzytosestudien unter Verwendung menschlicher induzierter pluripotenter Stammzellen (hIPSCs), um die Fähigkeit der Nanopartikel zur Überwindung der Blut-Hirn-Schranke (BHS) zu bewerten.

Die Projekte der Studierenden umfassen in der Regel die Herstellung und Reinigung von Nanopartikeln, die detaillierte physikochemische Charakterisierung, die Entwicklung von Methoden sowie zell- und molekularbiologische Ansätze. Neben der Arbeit an spannenden Forschungsprojekten erhalten die Studierenden eine umfassende Ausbildung in allen Aspekten der Forschungsarbeit, einschließlich der Durchsicht aktueller Literatur, Projektplanung, Versuchsplanung, Laborarbeit, Datenauswertung und Wissenschaftskommunikation.

Um sich für eine Stelle in unserem Labor zu bewerben, sollten interessierte Studierende so früh wie möglich Kontakt mit uns aufnehmen. Bewerben Sie sich oder stellen Sie Fragen per E-Mail an scott.mcneil@unibas.ch oder kommen Sie in unser Labor und sprechen Sie direkt mit uns!

Verfügbare Projekte

Projekt 1: Entwicklung gezielter Nanoformulierungen von Krebsbekämpfungsmitteln und Untersuchung ihres therapeutischen Potenzials

Krebs ist nach wie vor ein weltweites Gesundheitsproblem, und die Suche nach wirksameren und präziseren Behandlungsmöglichkeiten ist eine ständige Herausforderung. Dieses Projekt zielt auf die Erforschung eines innovativen Ansatzes in der Krebstherapie durch die Entwicklung gezielter Nanoformulierungen von Krebsmedikamenten. Bei diesen Nanoformulierungen werden Krebsmedikamente in nanoskalige Träger eingekapselt, die für eine ortsspezifische Wirkstoffabgabe entwickelt werden können.

Dieses Projekt wird sich auf die Entwicklung und Synthese von Nanoträgern auf Lipidbasis und die Verkapselung von Krebsmedikamenten konzentrieren. Die Studierenden werden an der Optimierung der Wirkstoffbeladung und Stabilität dieser Träger arbeiten und kohlenhydratbasierte Targeting-Strategien erforschen, um die selektive Abgabe dieser Nanoformulierungen an Krebszellen zu gewährleisten und gleichzeitig die Schädigung von gesundem Gewebe zu minimieren. Die Studierenden werden Zellkulturexperimente durchführen, um die Fähigkeit des Medikaments zu bewerten, das Wachstum von Krebszellen zu hemmen und den Zelltod auszulösen.

Sie werden lernen, die experimentellen Daten zu analysieren, um die Wirksamkeit der entwickelten Nanoformulierungen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden der Wirkstoffverabreichung zu bestimmen und die Ergebnisse zu interpretieren, um potenzielle Verbesserungen und Herausforderungen zu ermitteln.

Projekt 2: Design und Synthese von Kohlenhydratclustern der nächsten Generation und ihre Anwendung als Rezeptorliganden für die gezielte Abgabe von Lipid-Nanopartikeln

Dieses Studierendenprojekt zielt darauf ab, einen neuen Weg in der Arzneimittelverabreichung zu erforschen, indem es sich auf das Design und die Synthese von Kohlenhydratclustern der nächsten Generation konzentriert, die als Rezeptorliganden für die gezielte Verabreichung von Lipid-Nanopartikeln dienen können. Durch die Ausnutzung der spezifischen Wechselwirkungen zwischen Kohlenhydraten und zellulären Rezeptoren soll dieses Projekt die Präzision und Effizienz von Systemen zur Verabreichung von Arzneimitteln verbessern.

Das Projekt umfasst die Entwicklung von Kohlenhydratclustern mit spezifischen Mustern und Anordnungen. Diese Cluster werden so zugeschnitten, dass sie sich mit den Rezeptoren auf den Zielzellen verbinden und die Avidität der Ligand-Rezeptor-Interaktion erforschen. Die Studenten werden Kohlenhydratcluster synthetisieren und dabei Techniken der organischen Chemie anwenden, um klar definierte und reine Verbindungen herzustellen. Der Syntheseprozess umfasst die Vorbereitung verschiedener Kohlenhydratbausteine und deren Zusammenbau zu Clustern.

Die Studenten werden Lipid-Nanopartikel entwickeln, die therapeutische Wirkstoffe einkapseln und die Formulierung optimieren um stabile und wirksame Wirkstoffträger zu schaffen. Sie werden die Bindungsaffinität und -spezifität der mit Kohlenhydraten dekorierten Lipid-Nanopartikel an die Zielzellen mit Hilfe von Zellkulturexperimenten und molekularbiologischen Techniken untersuchen, um die Effektivität des Rezeptor-Targetings zu bewerten. Die Studierenden werden die Internalisierung der Lipid-Nanopartikel und ihrer Nutzlast in die Zielzellen bewerten und einen möglichen Vorteil des Liganden-Cluster-Ansatzes beurteilen. Sie messen die Effizienz der Wirkstoffabgabe und bewerten etwaige Veränderungen der Zellreaktion.

Die Studierenden lernen, die experimentellen Daten zu analysieren, um die Wirksamkeit der entwickelten zielgerichteten Nanoformulierungen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden der Wirkstoffverabreichung zu bestimmen und die Ergebnisse zu interpretieren, um mögliche Verbesserungen und Herausforderungen zu ermitteln.

Projekt 3: Entwicklung von biomimetischen Protein-Phospholipid-Konjugaten und Untersuchung ihres Anwendungspotenzials bei der Enzymverkapselung

Dieses Studierendenprojekt zielt darauf ab, die Entwicklung biomimetischer Protein-Phospholipid-Konjugate zu erforschen und deren Anwendungsmöglichkeiten bei der Enzymverkapselung zu untersuchen. Die Studierenden werden in diesem Projekt innovative Methoden für die Bereitstellung und den Schutz von Enzymen für verschiedene biotechnologische Anwendungen erforschen, indem sie die natürlichen Prozesse innerhalb von Zellen nachahmen.

Die Studierenden werden für den Entwurf und die Entwicklung von Protein-Phospholipid-Konjugaten verantwortlich sein. Diese Konjugate werden die Lipidaffinität für Phospholipid Membrane mit der Funktionalität spezifischer Proteine, die an die Lipidkomponente gebunden sind, kombinieren. Die Studierenden werden Konjugationstechniken entwickeln, um Proteine an Phospholipid-Doppelschichten zu binden. Dabei können kovalente Bindungen, nicht-kovalente Wechselwirkungen oder andere Strategien zur Gewährleistung stabiler Assoziationen zum Einsatz kommen. Sie werden sich die hohe Lipidaffinität der erhaltenen Produkte zunutze machen und sie in die Lipid-Nanopartikelstrukturen einbauen.

Die Studierenden werden fortgeschrittene Charakterisierungstechniken anwenden, um die physikochemischen Eigenschaften der erhaltenen Lipid-Nanopartikel zu analysieren und die Enzym-Beladungskapazität zu bestimmen. Im Rahmen des Projekts wird auch die enzymatische Aktivität der eingekapselten Enzyme untersucht. Dazu gehören In-vitro-Experimente zur Bewertung der Stabilität und Funktionalität der Enzyme innerhalb des Konjugats.

Die Studierenden werden lernen, die experimentellen Daten zu analysieren, um die Wirksamkeit und Anwendbarkeit der entwickelten Enzymverkapselungsansätze zu bestimmen und die Ergebnisse zu interpretieren, um potenzielle Verbesserungen und Herausforderungen zu ermitteln.

Projekt 4: Entwurf und Entwicklung von Nanopartikelsystemen auf Polysaccharidbasis für die Arzneimittelversorgung des Gehirns

Dieses Studentenprojekt konzentriert sich auf den Entwurf und die Entwicklung fortschrittlicher Systeme für die Verabreichung von Medikamenten an das Gehirn. Die zentrale Herausforderung bei der Verabreichung von Medikamenten an das Gehirn ist die Überwindung der Blut-Hirn-Schranke (BHS), die das Eindringen der meisten Medikamente behindert. Nanopartikel auf Polysaccharidbasis bieten eine vielversprechende Lösung, da sie eine gezielte und kontrollierte Wirkstofffreisetzung im Gehirn ermöglichen.

Das Projekt umfasst die Entwicklung von Nanopartikeln auf Polysaccharidbasis als Arzneimittelträger. Die Studierenden werden Faktoren wie Partikelgröße, Oberflächenladung und Funktionalisierung berücksichtigen, um die Durchdringung der BHS zu verbessern. Sie werden verschiedene natürliche und synthetische Polysaccharide untersuchen und die am besten geeigneten Kandidaten für die Entwicklung von Nanopartikeln auswählen. Die Arbeit wird die Optimierung des Herstellungsprozesses von Nanopartikeln beinhalten. Die Studierenden verwenden unsere In-vitro-Modelle von hIPSCs der BHS, um die Fähigkeit der Nanopartikel zu bewerten, diese Barriere zu überwinden und Gehirnzellen zu erreichen. Die Studentin wird die Biokompatibilität und Sicherheit der entwickelten Nanopartikel untersuchen. Es werden Studien zur Zytotoxizität und Biokompatibilität durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Hirngewebe möglichst wenig Schaden nimmt.

Die Studierenden lernen, die experimentellen Daten zu analysieren, um die Wirksamkeit und Anwendbarkeit der entwickelten Enzymverkapselungsansätze zu bestimmen und die Ergebnisse zu interpretieren, um potenzielle Verbesserungen und Herausforderungen zu ermitteln.

Projekt 5:Aufnahme und Transzytose von Nanopartikeln in relevanten Zellmodellen

Ziel dieses Projekts ist es, die Effizienz der Aufnahme verschiedener Nanopartikel in relevanten Zellmodellen für bestimmte Krankheiten zu bestimmen. So werden wir beispielsweise Nanoformulierungen, die Krebsmedikamente einkapseln, in Krebszellen testen. Das spezifische Ziel besteht darin, herauszufinden, welche Nanoformulierung effizienter aufgenommen werden kann und einen effizienten Wirkstofffreisetzungsmechanismus erreicht, während gleichzeitig potenzielle zelluläre Signalwege identifiziert werden.

Die zentrale Herausforderung bei der Verabreichung von Medikamenten an das Gehirn und das ZNS ist die Überwindung der BHS, die das Eindringen der meisten Medikamente behindert. Wir haben ein menschliches Modell für die BHS entwickelt, das aus hIPSCs stammt. Nanopartikel auf Polysaccharidbasis bieten eine vielversprechende Lösung, da sie eine gezielte und kontrollierte Wirkstofffreisetzung im Gehirn ermöglichen.

In diesem Projekt werden Nanopartikel auf Polysaccharidbasis als Arzneimittelträger für BHS-Modelle getestet, einschließlich Experimenten zur Transzytose und Aufnahme in Akzeptorzellen. Dies kann Krebsmedikamente oder lysosomale Enzyme für eine enzymatische Ersatztherapie umfassen. Das Projekt umfasst die Formulierung und Charakterisierung von Nanopartikeln sowie zellbiologische Studien.

Die Studierenden, die an diesem Projekt teilnehmen, werden Erfahrungen in der Planung und Analyse von experimentellen Daten sammeln, um die Effizienz verschiedener Nanoformulierungen in den entsprechenden Modellen zu bestimmen.