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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

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    Heinrich-Damerow-Straße 1
    D-06120 Halle (Saale)
  • Tel.: +49 (0) 345 27 996 300
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News

  • Mikrofluidik als Plattformtechnologie für die Herstellung von Chitosan Nanopartikeln

    Die Herstellung von Chitosan-basierten Nanopartikeln mittels ionotropher Gelierung führt häufig zu einer hohen Batch-zu-Batch Variabilität sowie in einer geringen Reproduzierbarkeit. Eine mögliche Lösung dafür könnte ein kontrolliertes Mischen im mikrofluidischen Maßstab sein. In der hier präsentierten Studie sollen Chitosan-Tripolyphosphat-Nanopartikel mit siRNA, mRNA und β-Galactosidase als Cargo mittel Mikrofluidik hergestellt werden.

  • Chitosan in Polymer-basierten Nanopartikeln zum Wirkstofftransport ins Auge

    Augenerkrankungen sind durch natürliche Faktoren wie der Blut-Augen-Barriere, Hornhaut oder dem Tränenfilm schwer zu behandeln. Helfen können dort polymerbasierte Nanopartikel u.a. aus Chitosan um den Wirkstofftransport zu verbessern. In diesem Artikel wollen wir Ihnen ein Review zu diesem Thema zusammenfassen.

  • Presseinformation mRNA-Wirkstoffe: Geschützt zur optimalen Wirkung

    Berlin, Halle, 16.03.2023: Seit Januar dieses Jahres wird im Projekt „Zielwirk“ eine neue Chitosan-Technologie zur effizienten Freisetzung von mRNA-Wirkstoffen entwickelt. Die Technologie soll dafür sorgen, dass Medikamente zur Behandlung schwerer Krankheiten besser vom Körper aufgenommen sowie verarbeitet werden können. Die beteiligten Projektpartner Heppe Medical Chitosan GmbH, FDX Fluid Dynamix GmbH, die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg sowie das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) werden dabei vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) über drei Jahre mit sechs Millionen Euro gefördert.

  • Katja Richter im wissenschaftlichen Komitee der EUCHIS Konferenz 2023

    Wir freuen uns sehr zu verkünden, dass Katja Richter, CEO der Heppe Medical Chitosan GmbH, in das wissenschaftliche Komitee der EUCHIS 2023 berufen wurde. Die EUCHIS 2023, die internationale Konferenz der Europäischen Chitin-Gesellschaft (EUCHIS 2023) und die 15. Internationale Konferenz über Chitin und Chitosan (15. ICCC) wird vom 11. bis 14. September 2023 in Siglufjörður, Island, stattfinden.

  • HMC bei der ESAO Winterschool 2023 in Lutherstadt Wittenberg

    Vom 15.02. bis 18.02.2023 findet in Lutherstadt Wittenberg die ESAO Winterschool 2023 statt. Organisiert wird die Winterschool vom Fraunhofer Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) sowie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Neben Experten und Expertinnen aus der Wissenschaft, werden wir, die Heppe Medical Chitosan GmbH, ebenfalls vertreten sein.

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