Multivalent benzoboroxole functionalized polymers as gp120 glycan targeted microbicide entry inhibitors.

Microbicides are women-controlled prophylactics for sexually transmitted infections. The most important class of microbicides target HIV-1 and contain antiviral agents formulated for topical vaginal delivery. Identification of new viral entry inhibitors that target the HIV-1 envelope is important because they can inactivate HIV-1 in the vaginal lumen before virions can come in contact with CD4+ cells in the vaginal mucosa. Carbohydrate binding agents (CBAs) demonstrate the ability to act as entry inhibitors due to their ability to bind to glycans and prevent gp120 binding to CD4+ cells. However, as proteins they present significant challenges in regard to economical production and formulation for resource-poor environments. We have synthesized water-soluble polymer CBAs that contain multiple benzoboroxole moieties. A benzoboroxole-functionalized monomer was synthesized and incorporated into linear oligomers with 2-hydroxypropylmethacrylamide (HPMAm) at different feed ratios using free radical polymerization. The benzoboroxole small molecule analogue demonstrated weak affinity for HIV-1BaL gp120 by SPR; however, the 25 mol % functionalized benzoboroxole oligomer demonstrated a 10-fold decrease in the K(D) for gp120, suggesting an increased avidity for the multivalent polymer construct. High molecular weight polymers functionalized with 25, 50, and 75 mol % benzoboroxole were synthesized and tested for their ability to neutralize HIV-1 entry for two HIV-1 clades and both R5 and X4 coreceptor tropism. All three polymers demonstrated activity against all viral strains tested with EC(50)s that decrease from 15000 nM (1500 microg mL(-1)) for the 25 mol % functionalized polymers to 11 nM (1 microg mL(-1)) for the 75 mol % benzoboroxole-functionalized polymers. These polymers exhibited minimal cytotoxicity after 24 h exposure to a human vaginal cell line.

Glykopolymere für biomedizinsche Anwendungen : Synthese von mannosylierten N-(2-Hydroxyprpyl)methacrylamid Polymersystemen für die Adressierung von Zellen des Immunsystems

Das Ziel dieser Arbeit lag darin mannosylierte Polymersysteme hauptsächlich auf der Basis von N-(Hydroxy)propylmethacrylat zu synthetisieren, um gezielt Zellen des Immunsystems zu adressieren. Dazu wurden zunächst verschiedene Reaktivesterpolymere auf der Basis von Pentafluorophenylmethacrylat (PFPMA) unter Verwendung der RAFT-Polymerisation mit enger Molekulargewichtsverteilung und unterschiedlichen Anteilen an LMA (Laurylmethacrylat) hergestellt.rnUm eine genaue Aussage über den Aufbau eines statistischen PFPMA-LMA Copolymers treffen zu können, wurde die Copolymerisation von PFPMA und LMA mittels Echtzeit 1H-NMR Kinetikmessungen untersucht. Dies ermöglichte es, die Copolymerisationsparameter zu berechnen und genaue Aussagen über den Aufbau eines statistischen PFPMA-LMA Copolymers zu treffen. Die so erhaltenen Reaktivesterpolymere wurden dann in einer polymeranalogen Reaktion unter Erhalt des Polymerisationsgrades in die gewünschten HPMA-Polymere umgewandelt. Um die quantitative Umsetzung ohne auftretende Nebenreaktionen zu untersuchen, wurden verschiedene Reaktionsbedingungen gewählt und unterschiedliche Analysemethoden verwendet. Damit konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, über den Reaktivesteransatz qualitativ hochwertige amphiphile Polymersysteme herzustellen, die auf anderen Wegen schwer zu synthetisieren und charakterisieren sind. Ein weiterer Vorteil dieser Syntheseroute ist, dass gleichzeitig sowohl Marker für die Visualisierung der Polymere in vitro und in vivo, als auch Targetliganden für die Adressierung bestimmter Zellen eingeführt werden können. Dafür wurde hauptsächlich Mannose als einfache Zuckerstruktur angebunden, da bekannt ist, dass mannosylierte Polymersysteme von Zellen des Imunsystems aufgenommen werden. Zusätzlich konnten die mannosylierten Polymere mit hydrophobem Wirkstoff beladen werden, wobei die Stabilität von beladenen Mizellen anhand der Einlagerung eines hydrophoben radioaktiven Komplexes genauer untersucht werden konnte.rnAnschließende in vitro Experimente der mannosylierten Polymermizellen an dendritischen Zellen zeigten wie erwartet eine mannosespezifische und verstärkte Aufnahme. Für eine mögliche Untersuchung dieser Systeme in vivo mittels PET konnte gezeigt werden, dass es möglich ist HPMA Polymere radioaktiv zu markieren, wobei auch erste Markierungsversuche mit einem langlebigen Radionuklid für Langzeitbiodistributionsstudien durchgeführt werden konnte.rn