Veröffentlichungen im Juli 2010

In diesem Monat wurden weltweit  wieder viele bemerkenswerte Artikel über Chitosan veröffentlicht. Alles in allem erschienen 122 Publikationen in 67 verschiedenen Journals. In Hinblick auf die Anzahl der publizierten Artikel gehören China (31), die USA (20) und Süd Korea (10) zu den führenden Ländern.

Tissueengineering & Wundversorgung

Im Juli 2010 wurden 26 Artikel zum Thema Chitosan/Tissue und 17 weitere über „Tissueengineering“ veröffentlicht.

1.: Preparation, fabrication and biocompatibility of novel injectable temperature-sensitive chitosan/glycerophosphate/collagen hydrogels

Song K., Qiao M., Liu T., Jiang B., Macedo H.M., Ma X., Cui Z.; J Mater Sci Mater Med. 2010 Jul 18. [Epub ahead of print]

Abstrakt:

Diese Publikation untersuchte ein neues chitosanbasiertes Hydrogel, welches über exzellente Eigenschaften hinsichtlich “tissueengineering“ verfügt. Das Hydrogel besteht aus Chitosan (2,2% (v/v), Beta-Glycerophosphat (50% (w/w)) und Kollagen (2 mg/ml). Bei Körpertemperatur bildet das Hydrogel innerhalb von 12 min eine gelartige Textur aus.  Die Untersuchungen wurden  an einer aus Fettgewebe gewonnenen Stammzellkultur (ADSC) durchgeführt.  Mit Hilfe von Inverser und Rasterelektronenmikroskopie wurde das Zellwachstum und die Bildung des C/GP/Co Hydrogel beobachtet. Die innere Struktur des Hydrogels wies eine poröse und schwammartige Struktur auf. Die ADSCs Zellen, welche in das Hydrogel eingestreut wurden, zeigten nach 7 Tagen eine normal-adhärente Zellmorphologie und eine hohe Vitalität. Weitere Leben/Tod und Vitalität/Zytotoxizität Tests bestätigten die hohe Biokompatibilität des  C/GP/Co Gels. Zusammenfassend besitzt das injizierbare temperatursensitiveHydrogel hervorragende Gerüsteigenschaften für “tissueengineering”.

2.: Osteoblastic induction on calcium phosphate cement-chitosan constructs for bone tissue engineering

Weir, M D, Xu, H H; Journal of biomedical materials research.Part A, Vol. 94 (1): 223-33, 2010

Abstrakt:

Dieser Arbeit über Knochenersatz und Regeneration, untersuchte die mechanischen Eigenschaften von Kalziumphosphatzement (CPC), Chitosan und dem “ human bonemorphogenic protein-2“ (rhBMP-2). CPC ist modulierbar und osteokonduktiv, verfügt aber nur über eine geringe Resorptions- und Knocheneinwuchsrate. Durch die Kombination von CPC und Chitosan erhöhte sich die Festigkeit und Härte des Knochens. Des Weiteren wurde der osteoblastische Effekt von rhBMP-2 im Zusammenhang mit CPC-Chitosan untersucht. Das rhBMP-2 erfüllt eine wichtige Funktion in der Entwicklung von Knochen- und Knorpelstrukturen. Zell-Vitalitätstests an MC3T3-E1 Zellen zeigten, dass die CPC-Chitosan Verbindung stärker und härter als die CPC Kontrolle ist. 14 Tage nach der Behandlung, wurde die osteoblastische Induktion, durch Messung der Enzymaktivität von APL (alkalischen Phosphatase), ermittelt. Die Aktivität des Enzyms war in der CPC/Chitosan/rhBMP-2 Verbindung um das etwa Zweifache erhöht, während das konventionelle CPC die niedrigste APL Aktivität aufwies. Die Biegefestigkeit des Knochenersatzes verdoppelte sich, wenn 15% Chitosan (Massenanteil) dem CPC beigemischt wurde. Des Weiteren nahm auch die Bruchfestigkeit zu. Auf Grund dieser idealen Eigenschaften ist die CPC-Chitosan Verbindung eine vielversprechende Gerüstsubstanz für den Knochenersatz. Darüber hinaus scheint es auch als “deliveryvehicle“ für induzierbare, osteoinduktive Wachstums-faktoren geeignet zu sein.

3.: Physical, antibacterial and antioxidant properties of chitosan films incorporated with thyme oil for potential wound healing applications

Altiok D., Altiok E., Tihminlioglu F.; J Mater Sci Mater Med. 2010 Jul; 21(7):2227-36. Epub 2010 Apr 7

Abstrakt:

In dieser Publikation wurden Chitosanfilme für Wundverbände mit Thymianöl inkorporiert. Die Herstellung erfolgte mit Hilfe des Lösungsmittel Gießverfahrens.  Verschiedene Tests untersuchten die antimikrobielle und antioxidative Aktivität, Wasserdampfpermeabilität, Sauerstoffübertragungsrate sowie mechanische Eigenschaften. Antimikrobielle Untersuchungen an Gram positiven und negativen Bakterien zeigten, dass eine minimale Konzentration von 1,2% (v/v) Thymianöl antibakteriell wirkt. Des Weiteren hatte  diese Konzentration auch die höchste antioxidative Aktivität, was auf die Substanz Carvacrol im Öl zurückzuführen ist. Darüber hinaus wurde auch ein Anstieg der Wasserdampfpermeabilität und Sauerstoffübertragungsrate ermittelt. Im Gegensatz dazu nahmen die mechanischen Eigenschaften ab. Zusammenfassend erhöhte die Inkorporation von Thymianöl die positiven Eigenschaften (antibakterielle Aktivität und Permeabilität) von Chitosanfilmen im Bereich Wundverband.

Nanopartikel Technologie

Insgesamt wurden 26 Artikel über Chitosan - Nanopartikel für Transportsysteme veröffentlicht.

4.: Acyl modified chitosan derivatives for oral delivery of insulin and curcumin

Shelma R., Sharma C.P.; J Mater Sci Mater Med. 2010 Jul;21(7):2133-40. Epub 2010 Apr 8

Abstrakt:

Polymere Nanopartikel aus Chitosan sind vielversprechende Kandidaten für fortschrittliche „drugdelivery“ Anwendungen. Diese Studie untersuchte die bioadhäsiven Eigenschaften von Chitosan Acrylderivaten. Die N-Acetylierung von Chitosan mit zahlreichen Fettsäurechloriden (Hexanoyl-, Lauroyl- und Oleoyl-Chloride) erhöhte den hydrophoben Charakter und die adhäsiven Eigenschaften des Biopolymers. Die Löslichkeit war abhängig von der Länge der Acrylkette, sowie vom Substituierungsgrad der Derivate. Des Weiteren wurde die Wirkstofffreisetzung von hydrophilen und hydrophoben Stoffen bei unterschiedlichem pH-Werten untersucht. In dieser Studie wird eine starke Interaktion zwischen den Chitosanderivaten und Mucinen beschrieben.  Oleoylchloridchitosane zeigten höhere mucoadhäsive Eigenschaften, als modifizierte Chitosane mit niedrigeren Fettsäuregruppen. Anhand von L-929 Zelllinien wurde gezeigt, dass modifizierte Chitosan-Nanopartikel eine anhaltende Wirkstofffreigabe von hydrophoben Substanzen ermöglichen und nicht toxisch sind.

5.:One-step preparation of chitosan solid nanoparticles by electrospray deposition

Zhang, Shaoling, Kawakami, Kohsaku; International journal of pharmaceutics, 2010

Abstrakt:

Mit Hilfe des Elektrospray Verfahrens wurden stabile Mikro-und Nanopartikel aus einer Chitosan-Essigsäurelösung generiert. Das Resultat war stark von der Viskosität und der Leitfähigkeit der Chitosanlösung abhängig. Um das Elektrospray-Verfahren zu stabilisieren, musste die Viskosität der Lösung erhöht und die Leitfähigkeit verringert  werden. Dies wurde durch die Zugabe von Ethanol erreicht. Durch Absenken der Chitosan- und Essigsäurekonzentration, sowie der Flussrate, konnten kleinere Nanopartikel gewonnen werden. Schließlich war es möglich den durchschnittlichen Durchmesser der Chitosannanopartikel auf 124nm zu reduzieren. Daher schien das Elektrospray-Verfahren eine vielversprechende Methode zur Herstellung von stabilen Mikro- und Nanopartikel zu sein.

6.:Synthesis and characterization of low-toxic amphiphilic chitosan derivatives and their application as micelle carrier for antitumor drug

Huo M., Zhang Y., Zhou J., Zou A., Yu D., Wu Y., Li J., Li H.; Int J Pharm. 2010 Jul 15;394(1-2):162-73. Epub 2010 May 8

Abstrakt:

Amphiphile Chitosanderivate wurden als „drugcarrier“ für wasserunlösliches Paclitaxel (PTX) synthetisiert, welches in der Krebstherapie als Mitoseinhibitor Verwendung findet. Der amphiphile Charakter wurde erhalten, indem lange Alkylketten (hydrophobe Reste) und Glykolgruppen (hydrophile Reste) mit Chitosanmolekülen verknüpft wurden. Die chemische Struktur der generierten N-octyl-O-glycol-Chitosanderivate(OGC) wurde durch FTRI, (1)H NMR und Elementanalyse charakterisiert. Des Weiteren wurden viele Sicherheitsstudien zur akuten Toxizität, Organtoxizität, Hämolyse, Überempfindlichkeit und maximaler Toleranzdosis durchgeführt. Sie zeigten, dass in OGC-Mizellen verpacktes PTX vorteilhafter ist als die herkömmliche Applikation. Leere OGC-Mizellen scheinen auch eine geringere Toxizität als „CremophorElVehicle“ zu haben, welche bei intravenösen Applikationen von wasserunlöslichen Medikamenten Verwendung finden. Die Stabilität und „drug-loading“ Kapazität von OGC-Mizellen war stark von dem Grad der Alkylierung abhängig. Zusammenfassend scheinen OGCs vielversprechende „drugcarrier“ für injizierbare Chemotherapeutika wie PTX  zu sein.

7.:Co-delivery of PDTC and doxorubicin by multifunctional micellar nanoparticles to achieve active targeted drug delivery and overcome multidrug resistance

Fan L., Li F., Zhang H., Wang Y., Cheng C., Li X., Gu C.H., Yang Q., Wu H., Zhang S.; Biomaterials. 2010 Jul; 31(21):5634-42. Epub 2010 Apr 28

Abstrakt:

Um eine „Multidrug“-Resistenz (MDR) gegen Doxorubicin (DOX) zu überwinden, wurden mizellare Nanopartikel aus Folat-Chitosan (FA-CS) für „drug-delivery-systems“ untersucht. Pyrrolidine-dithiocarbamate (PDTC) wurde zusammen mit DOX in FA-CS-Nanopartikeln verkapselt. PDTC ist ein Antioxidans und metabolischer Inhibitor von zahlreichen biologischen Reaktionen und findet Verwendung in der Krebstherapie. Tests zeigten, dass die Wirkstofffreisetzung pH-Wert abhängig ist. Bei einem neutralen oder alkalischen pH, erfolgte eine langsame und anhaltende Abgabe, während bei einem schwach sauren pH die Freisetzung viel schneller stattfand. Um eine gute Stabilität der Nanopartikel im Blutstrom zu erreichen, wurde eine niedrige Aggregationskonzentration (CAC) verwendet. Des Weiteren wurde die zellulare Aufnahmeeffizienz, durch einen niedrigeren IC50 von DOX beladenen FA-CS-Nanopartikeln, erhöht. Der Co-Transport von DOX und PDTC scheint hilfreich für die Überwindung der MDR von DOX zu sein, zudem Folatrezeptoren auch die Endozytose vermitteln. Dieses „co-delivery-system“ könnte eine wichtige klinische Bedeutung beim Kampf gegen Leberkrebs haben.

Blutungsstillende Auflagen

8.: Molecular imprinted macroporous chitosan coated mesoporous silica xerogels for hemorrhage control

Dai C., Liu C., Wei J., Hong H., Zhao Q.; Biomaterials.2010 Jul 23. [Epub ahead of print]

Abstrakt:

In dieser Studie wurde eine neue hämostatische Verbindung entwickelt, bei welcher makroporöses Chitosan einen Kern aus mesoporösenSilica-Xerogel-Kügelchen umhüllt (CSSX). Diese Verbindung wurde mittels modifiziertem Sol-Gel-Prozess und molekularer PEG-Imprinting-Technik gebildet. Um den hämostatischen Effekt zu optimieren, wurden einige in vivo und in vitro Studien durchgeführt. Die höchste Effizienz zeigte sich, wenn CSSX aus 2% Chitosan und 5% PEG hergestellt wurde. Die CSSX-Kügelchen scheint den Kontakt-Aktivierungswegs der Gerinnungskaskade deutlich zu beschleunigen und fördern somit die Blutstillung. Des Weiteren wurde auch nach siebentägiger Beobachtung keine Zytotoxizität oder exothermen Reaktionen festgestellt. Daher scheinen CSSX-Kügelchen ein sicheres und geeignetes System zur Blutstillung zu sein, mit einem hohen Potential als topisches Hämostyptikum.