Pharmaceutical Physical Chemistry

(Any questions on this web site should be addressed to Prof. Martin Malmsten)

Introduction

Populärvetenskaplig beskrivning (in Swedish)
The development of modern pharmaceuticals requires not only identification of new therapeutic mechanisms, but also safe and efficient ways for drug administration. With the development of new types of drugs follow new and enhanced needs for efficient carrier systems for the active substances. For example, many new synthetic pharmaceuticals are sparingly soluble in aqueous solution, and different types of colloidal drug carrier systems are required to solubilize the active components. Also, the importance of biotechnological drugs, notably protein drugs, have increased during the last few years, and is expected to increase further as a result of massive current efforts on human genomics and proteomics. Proteins and other types of biological macromolecules are, however, easily degradable both chemically and enzymatically, and may also loose their biological activity through conformational changes and aggregation. In order to maintain the biological activity of such biotechnological drugs, and in order to better control the interaction between such drugs and the biological system (e.g., immune responses, circulation times, and uptake), they must frequently be administered together with drug carriers of a qualitatively similar type as those used for sparingly soluble synthetic drugs.

Special focus of our research is placed on antimicrobial peptides (AMPs). Today, resistance development severely limits the use of classical antibiotics. For example, in southern Sweden ~50% of staphylococci are resistant to fusidic acid, an antibiotic used for treatment of impetigo. Therefore, there is an urgent need for a new type of efficient antibiotics. Since resistance development towards AMPs has been fount to be limited, there is growing interest in these peptides. Considering this, and that these peptides in the general case have to be combined with drug carrier systems in order to improve efficiency and reduce side effects, we are focusing our research on AMPs originating from endogenous proteins, occurring naturally, e.g., in complement activation and inflammatory processes.

As a result of the development of both sparingly soluble, low molecular weight, drugs and biotechnical macromolecular drugs such as enzymes and therapeutic antibodies, the need for more advanced drug delivery systems has increased. In this context, the major progress reached in surface and colloid chemistry during the last few years, e.g., concerning the physiochemical properties of polymer gels, self-assembly of surfactants and lipids, and interaction forces, offers new powerful tools for drug delivery research.

Our research addresses these developments through focusing on different such colloidal systems as drug delivery systems. Both lipid and polymer systems are investigated, including liposomes and other types of dispersed liquid crystalline phases, micelles, and microgels. The overall aim of the research is to facilitate the development of pharmaceuticals requiring advanced drug delivery systems. The research is interdisciplinary in its nature, and includes collaborations with research groups from a rather wide span of disciplines, including material science, physics, chemistry, biochemistry, and medicine, as well as a close collaboration with industry.

Populärvetenskaplig beskrivning av verksamheten

Utveckling av moderna läkemedel kräver inte bara identifiering av nya terapeutiska mekanismer, utan också säkra och effektiva metoder för läkemedelsadministrering. Med utvecklingen av nya typer av läkemedel följer också nya och större behov av effektiva bärarsystem för de aktiva substanserna. Många nya syntetiska läkemedel är t ex svårlösliga i vatten, och olika typer av små droppar, bubblor och partiklar i storleksordningen nm-mm (miljarddels-miljondels meter) behövs för att "lösa in" de aktiva substanserna. En annan typ av läkemedel som ökat i betydelse de senaste åren, och som förväntas öka starkt det kommande decenniet är "biologiska" läkemedel (fr a proteinläkemedel), inte minst som ett resultat av den fantastiska biotekniska utvecklingen. Sådana substanser är ofta känsliga för nedbrytning, och kan lätt tappa sin biologiska aktivitet även som ett resultat av strukturförändringar och aggregering. För att bevara dessa läkemedels biologiska aktivitet, samt bättre kunna kontrollera deras interaktion med det biologiska systemet, måste de ofta administreras tillsammans med läkemedelsbärare av kvalitativt likartad typ som de som behövs för de svårlösliga syntetiska läkemedlen.

I takt med utvecklingen av såväl svårlösliga som biotekniska läkemedel har behovet av mer avancerade bärarsystem ökat. Vår forskning adresserar detta genom att vi studerar olika typer av polymer-, lipid-, and tensidsystem tillsammans med olika läkemedel. Speciellt fokus läggs på proteinläkemedel, och hur dessa växelverkar med polymer- och lipidsystem, men även växelverkan mellan de senare och svårlösliga lågmolekylära läkemedel undersöks. I förlängningen syftar forskningen till att möjliggöra eller underlätta utveckling av nya läkemedel. Eftersom forskningen är tvärdisciplinär till sin natur, karaktäriseras den av samarbeten med ett flertal olika discipliner, från materialvetenskap till kemi, bioteknik, och medicin, såväl som av en nära samverkan med industri.

To top of page Arrow up