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Antibakterielles, multifunktionelles Hydrogel auf Basis von Carboxymethylchitosan

Hydrogele können durch die Ausbildung eines 3D Netzwerkes vielseitig in der Biomedizin eingesetzt werden. In der hier präsentieren Studie wurde ein antibakterielles, adhäsives, selbstreparierendes Hydrogel aus Carboxymethylchitosan (CMC) und oligomeren Polycyanidin (OPC) hergestellt und der Einfluss des OPC-Gehaltes untersucht.

EINFACHE HERSTELLUNG EINES ANTIBAKTERIELLEN, MULTIFUNKTIONELLEN HYDROGELS AUF BASIS VON CARBOXYMETHYLCHITOSAN UND OLIGOMEREN PROCYANIDIN

He Y, Guo S, Chang R, Zhang D, Ren Y, Guan F, Yao M. Facile preparation of antibacterial hydrogel with multi-functions based on carboxymethyl chitosan and oligomeric procyanidin. RSC Adv. 2022 Jul 21;12(32):20897-20905. doi: 10.1039/d2ra04049b. PMID: 35919176; PMCID: PMC9301940

Als Hydrogele bezeichnet man wasserlösliche Polymere, die eine einzigartige 3D Struktur besitzen. Dadurch besitzen sie eine große Ähnlichkeit zu biologischen Geweben sowie der extrazellulären Matrix, was sie interessant für biomedizinische Anwendungen macht.

Insbesondere sich in situ ausbildende, selbstheilende, adhäsive Hydrogele sind dafür interessant. Sie sind injizierbar, füllen irreguläre Strukturen auf, können sich im Fall eines Defekts selbst reparieren und haften über einen längeren Zeitraum an einer Oberfläche. Dies ist zum Beispiel für Hydrogele mit einer antimikrobiellen Wirkung essentiell, die genutzt werden können um längerfristig Infektionen zu vermeiden. Insbesondere vor dem Hintergrund einer wachsenden Anzahl mikrobieller Resistenzen müssen neue alternative Strategien zu Antibiotika gefunden werden.

Eine natürliche antimikrobielle Wirkung besitzt das Chitosan Derivat Caboxymethylchitosan (CMC). CMC besitzt im Vergleich zu herkömmlichen Chitosan eine verbesserte Löslichkeit und eine bessere Biokomptabilität. Zudem bildet CMC ein 3D Netzwerk aus, dass durch crosslinking Agenzienverbessert werden kann. Genutzt werden dafür können phenolreiche Verbindungen, wie die aus Weintrauben stammende oligomere Polycyanidin (OPC).

In der vorgestellten Studie soll ein schneller, einfacher Ansatz entwickelt werden um ein injizierbares, selbstheilendes, adhäsives und antibakterielles Hydrogel basierend auf CMC und OPC herzustellen. Die Eigenschaften des Hydrogels wurden durch den OPC-Gehalt (2, 4, 6 % → CMC/OPC2, CMC/OPC4, CMC/OPC6) eingestellt. Der CMC-Gehalt betrug 3 %.

ERGEBNISSE

  • Erfolgreiche Herstellung Hydrogel durch Mischen der CMC und OPC-Lösungen
  • Nachweis Ausbildung H-Brücken zwischen CMC und OPC mittels FTIR
  • Gelationszeit von 125,3 s für CMC/OPC2, 18,7 s für CMC/OPC4 und 5,3 s für CMC/OPC6 →sinkt mit steigendem OPC-Gehalt
  • Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Hydrogele mit steigendem OPC-Gehalt
  • Steigendes Schwellvermögen mit wachsendem OPC-Gehalt (CMC/OPC2: 153,1 %, CMC/OPC4: 180,6 %, CMC/OPC6: 219,1 %)
  • Abbau von CMC/OPC-Hydrogelen nach 11 Tagen in vitro
  • Alle Hydrogele wiesen eine gut definierte, 3D vernetzte Struktur via SEM auf
  • Beobachtung einer guten Selbstheilungsfähigkeit für alle hergestellten Hydrogele
  • CMC/OPS Hydrogele sind in der Lage an verschiedene Oberflächen z.B. Metall, Kunststoff oder Glas zu haften
  • Einfache Adhäsion an biologischen Geweben wie Herz, Leber, Lunge oder Haut
  • Adhäsionsstärke von bis zu 17,7 kPas für CMC/OPC6
  • Bei direktem Kontakt: Inhibition von S. aureus für CMC/OPC4 und CMC/OPC6 größer als 95 %, für CMC/OPC2 nur 81 %, für E. coli alle mehr als 95 %

Schlussfolgerungen: In der präsentierten Studie wurde erfolgreich mittels einer einfachen Methode ein antibakterielles, adhäsives, selbstheilendes Hydrogel aus CMC und OPC hergestellt. Der OPC Gehalt hatte dabei Einfluss auf die Gelationszeit, die mechanischen Eigenschaften und das Schwellvermögen. Zudem zeigten alle hergestellten Hydrogele gute antibakterielle Eigenschaften. Dadurch besitzen die CMC/OPC-Hydrogele ein großes Potential für antibakterielle Anwendungen.

Link zum Artikel: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ra/d2ra04049b 

Hydrogel, antibakteriell, CMC, Crosslinking

Kongresse und Messen

Treffen Sie uns 2023 auf folgenden Messen:

  • EASO Winterschool 2023, Wittenberg, Deutschland, 15.02.-18.02.2023
  • EUCHIS 2023, Siglufjörður, Island, 11.-14.09.2023
  • EPNOE 2023, Graz, Österreich, 18.09.-22.09.2023
  • Asia Pacific Chitin and Chitosan Symposium 2023, Juju, Süd-Korea, 31.10.-03.11.2023

Zur Vereinbarung von Terminen, bitte kontaktieren Sie Frau Richter über sales(at)medical-chitosan.com

Kontakt

  • Heppe Medical Chitosan GmbH
    Heinrich-Damerow-Straße 1
    D-06120 Halle (Saale)
  • Tel.: +49 (0) 345 27 996 300
    Fax: +49 (0) 345 27 996 378
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News

  • Rückblick auf drei Tage des wissenschaftlichen Austausches bei der EUCHIS in Siglufjörður

    HMC war vom 11. bis zum 14. September auf der EUCHIS 2023 in Siglufjörður im Norden Islands vertreten. Falls Sie uns dort nicht treffen konnten, lesen Sie hier unsere Highlights der Konferenz oder besuchen Sie uns noch bis zum 22. September auf der EPNOE in Graz.

  • Weltneuheit Chitosan Molekulargewichtsstandards!

    Auf der EUCHIS 2023 stellt HMC zum ersten Mal Chitosan-Standards vor. ,,Wir sind stolz darauf, endlich einen zuverlässigen Standard für die Molekulargewichtsanalyse anbieten zu können", sagt Katja Richter, Geschäftsführerin von Heppe Medical Chitosan. Das bedeutet, dass Forscher und Kunden Chitosane nicht mehr mit anderen Substanzen wie Pullulan oder PEG/PEO für die Molekulargewichtsanalyse vergleichen müssen. Jetzt können zuverlässige Chitosane verwendet werden. Keine Näherungswerte. Kein Nachdenken darüber, ob es die richtigen, zuverlässigen Ergebnisse sind. Verlässliche Chitosane für exzellente Forschung und hervorragende pharmazeutische Produkte. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.

  • Aromatisches Derivat von Chitosan verbessert regenerative Eigenschaften

    Die antioxidativen, bakteriostatischen und antientzündlichen Eigenschaften von Chitosan sorgen dafür, dass es sehr gut für Anwendungen in der regenerativen Medizin wie Wundauflagen geeignet ist. In der präsentierten Studie wird ein über eine Schiffsche Base derivatisiertes Chitosan vorgestellt, welches diese Eigenschaften weiter verbessert.

  • Los geht’s mit der EUCHIS 2023!

    Nachdem unsere Chitosan-Krabbe die wunderschöne Landschaft Islands bereist hat, ist sie nun unterwegs Richtung Siglufjörður zur EUCHIS 2023. Wir freuen uns schon sehr darauf alle wiederzusehen und sind gespannt auf den wissenschaftlichen Austausch. Neben Chitosan und unserer Krabbe haben wir großartige Neuigkeiten im Gepäck. Seid gespannt!

  • Chitosan-Implantate zur Nervenregeneration

    Künstliche Nervenröhrchen werden bei Schäden an peripheren Nerven eingesetzt, weisen gegenüber autologen Zellen aber noch einige Nachteile wie fehlende neurotrope Faktoren auf. In der präsentierten Studie wird mit einem Nervenröhrchen aus Chitosan, Kollagen sowie Schwann-Zellen versucht, Schäden am Ischiasnerv von Mäusen zu reparieren und somit eine simplere Alternative zur aufwändigen autologen Nerventransplantation zu schaffen.

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