Verdauungsmodell

Das von uns entwickelte Verdauungsmodell ist eine wirklichkeitsnahe Simulation der physiologischen Bedingungen des menschlichen Verdauungstraktes und bildet sowohl die enzymatische Situation als auch die unterschiedlichen pH-Gegebenheiten während der Magen-Darm-Passage nach. Sie ist eine sinnvolle Ergänzung der Versuche mit biorelevanten Lösemitteln.

Anwendung des Verdauungsmodells in der präklinischen Forschung und bei der Arzneimittelzubereitung (Galenik)

  • Wirklichkeitsnahe Simulation der physiologischen Bedingungen des menschlichen Verdauungstraktes inkl. Primärmetabolismus in der Leber durch standardisierte Durchführung
  • Anpassung an individuelle Gegebenheiten möglich (z.B. pH-Wert des Magensaftes zur Simulation der unterschiedlichen Füllungszustände, Verweildauer im Magen)
  • Untersuchung der peroralen Darreichung und der Auswirkung der Hilfsstoffe auf Dauer und Konzentration der eigentlichen Wirkstoffe
  • Sowohl Einzelstufen- als auch Gesamtverdau sowie nachgeschaltete tierversuchsfreie Tests inkl. chemischer Analyse machbar
  • Nur wenig Testsubstanzmenge notwendig (ca. 0,2 bis 1 g)
  • Schnelle und reproduzierbare Ergebnisse innerhalb weniger Tage
  • Bestimmung des therapeutischen Fensters möglich
  • Keine ethischen Beschränkungen (Probandenstudien) oder gesonderten Genehmigungen (Tierversuche) notwendig

Das Modell erlaubt somit die Beantwortung folgender Fragen:

  • Wie effizient ist ein magensaftresistenter Überzug unter verschiedenen physiologischen Bedingungen?
  • Bei welchem pH-Wert kommt es zur Auflösung des Überzugs und Freisetzung des Wirkstoffes?
  • Ist der Wirkstoff unter diesen Bedingungen stabil und löslich bzw. bleibt in Lösung?
  • Wie ist die biologische Zugänglichkeit (Bioaccessibility) vor der Resorption im Dünndarm?
  • Wie ist die Bioverfügbarkeit (Bioavailability) des Wirkstoffes im zellbasierten Caco-2-Darmmodell nach Resorption?
  • Wird die Wirkstoffreisetzung und Resorption durch die Hilfsstoffe beeinflusst und ist eine Optimierung möglich?
  • Erfolgt eine Metabolisierung in der Leber (First-Pass-Effekt)? Welche Stoffwechselprodukte entstehen dabei?

Die Hauptkomponenten des Verdauungsmodells

  1. komponenten-verdauungsmodellMund  -> Synthetischer Speichel
    Anorgan. Komponenten: NaCl, NaSCN, KCl, Na2SO4, NaHCO3, KH2PO4, CaCl2
    Organ. Komponenten: Harnstoff, Harnsäure, Mucin aus Schweinepankreas,
    alpha-Amylase.
    pH-Wert: 5,6
    Extraktionszeit bis 2 min bei 37°C
  2. Magen -> Magensaft
    Anorgan. Komponenten: NaCl, KCl, KH2PO4, HCI
    Salzsäure zum Einstellen des pH-Wertes
    Organ. Komponenten: Mucin aus Schweinepankreas, Pepsin aus der Magen-    schleimhaut vom Schwein.
    pH-Wert: 1,6-1,8 (leerer Magen) bis pH 6,0 (voller Magen)
    Extraktionszeit bis 8 h bei 37°C
  3. Dünndarm -> Darmsaft (Duodenalsaft)
    Anorgan. Komponenten: KCl, CaCl2, MgCl2, NaHCO3
    Organ. Komponenten: Trypsin und Pankreatin aus Schweinepankreas, Lipasen und Gallenextrakt vom Schwein.
    pH-Wert: 5,8 bis 7,6
    Extraktionszeit: bis 16 h / 37°C
  4. Leber -> Primärmetabolisierung (First-Pass-Effekt)