Anwendung von Chitosan in der elektrophoretischen Abscheidung

Die elektrophoretische Abscheidung bekommt in den vergangenen Jahren immer mehr Aufmerksamkeit. Sie ist kostengünstig und kann vielseitig angewendet werden um eine Vielzahl von Verbundstoffen zu erzeugen. Im Folgenden stellen wir Ihnen einen Artikel vor, der den Einfluss der Ausgangskonzentrationen und Prozessparameter auf die Abscheidung von Chitosan-Hydroxyapatit Strukturen beleuchtet. Weiterhin wurden auch die Bindungen und Interaktionen in den abgeschiedenen Strukturen untersucht.

ELEKTROPHORETISCHEN ABSCHEIDUNG VON CHITOSAN-HYDROXYAPATIT STRUKTUREN FÜR DIE REGENERIERUNG VON SCHLAUCHFÖRMIGEN GEWEBEN UND ORGANEN

Understanding Electrodeposition of Chitosan–Hydroxyapatite Structures for Regeneration of Tubular-Shaped Tissues and Organs. Katarzyna Nawrotek and Jacek Grams. Materials 2021, 14, 1288. https://doi.org/10.3390/ma14051288

Die elektrophoretische Abscheidung umfasst zwei Vorgänge. Die Elektrophorese, die Wanderung der geladenen Teilchen einer Lösung zu einer gegensätzlich geladenen Elektrode und der Abscheidungsprozess selbst. Dort werden die geladenen Teilchen an der Elektrode in Form von Monolithen und Filmen abgegeben. Durch die Anpassung der Prozessparameter und Lösungszusammensetzung können dabei die mikrostrukturelle Homogenität und Dicke der erzeugten Strukturen kontrolliert werden.
Diese Parameter spielen vor allem im tissue engineering eine wichtige Rolle. Dort kann die elektrophoretische Abscheidung genutzt werden um multifunktionale Beschichtungen und bioaktive, dreidimensionale Gerüststrukturen zu erzeugen. Häufig verwendete Ausgangsstoffe sind dabei natürliche Polymere und Makromoleküle unter anderem auch Chitosan.
In dem vorgestellten Artikel wurden schlauchförmige Strukturen aus Chitosan, Hydroxyapatit und wässriger Milchsäure mittels elektrophoretischer Abscheidung erzeugt. Diese wurden anschließend über Rasterelektronenmikroskopie, Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie und Time-of-Flight-Sekundärionen-Massenspektrometrie untersucht.

ERGEBNISSE

• Durch Erhöhung der Chitosankonzentrationen und Molekulargewichte wurden größere Massen und kompaktere Abscheidungen erzeugt
• Bei der Erhöhung der Milchsäurekonzentration kam es zu geringeren Massen der Abscheidungen, sowie einem höheren Chitosananteil 
• Bei einer höheren Hydroxyapatitkonzentration nahm die Masse und Porosität der Abscheidungen zu
• Erhöhung der Masse der Abscheidung durch Erhöhung der Spannung und Versuchsdauer

Fazit: In der vogestellten Studie wurde gezeigt, dass die Anpassung der Zusammensetzung der Ausgangslösung und Prozessparameter einen direkten Einfluss auf die Zusammensetzung sowie Struktur der abgeschiedenen Strukturen haben. Außerdem beeinflusste das Molekulargewicht des eingesetzten Chitosans die Masse und Porosität der Abscheidungen. Die elektrophoretische Abscheidung von Chitosan und Hydroxyapatit könnte eine Alternative zu bisher verwendeten Methoden in der Regeneration und dem Ersatz von schlauchförmigen Geweben und Organen bieten: Sie kann schnell und bei Raumtemperatur durchgeführt werden und eine Anreicherung mit biologisch aktiven Substanzen ist einfach zu erreichen.
Quelle: https://www.mdpi.com/1996-1944/14/5/1288