Aufpassen und nicht aus Versehen Äpfel mit Birnen vergleichen

Immer wieder findet man Publikationen in denen Chitosane miteinander verglichen werden. Zum Beispiel sind wir letztens auf ein Paper gestoßen, dass Chitosan von Crustacea mit dem von Pilzen in Anwendungen im Bereich Knochen-Gewebe-Engineering vergleichen soll (Iqbal et al. 2024). Aber inwieweit war das überhaupt aussagekräftig?

Verglichen wurden zwei Chitosane, die von ihrem jeweiligen Hersteller als hochmolekular bezeichnet wurden und somit vom Autor angenommen wurde, dass beide Chitosane dadurch vergleichbar wären. Aber stimmt das? Anhaltspunkte dafür findet man, wenn man sich das Molekulargewicht, die Viskosität und den Deacetylierungsgrad (DDA) genauer anschaut. Die Spezifikationen beider Chitosane war wie folgt:

Das Molekulargewicht gibt Aufschluss über die Kettenlänge des Chitosans. Abhängig von dem Molekulargewicht des Chitosans variiert die Viskosität des Chitosans in Lösung stark. Während in dieser Publikation das Pilz-Chitosan mit einem Molekulargewicht von 200-300 kDa eine Viskosität von 600 mPas besaß, hatte das Crustacean-Chitosan eine deutliche höhere Viskosität von 2000 mPas bei einem Molekulargewicht von 330-375 kDa. Da das Crustacea-Chitosan eine mehr als doppelt so hohe Viskosität in Lösung aufwies als das Pilz-Chitosan sind beide Chitosane bereits dadurch schwer vergleichbar.

Wenn man den DDA beider Chitosane anschaut, ergibt sich dort die nächste Hürde in der Vergleichbarkeit. Der DDA sagt aus, wie viel Prozent der Amingruppen im Chitosan deacetyliert ist, also de facto wie viele positive Ladungen sich an dem Molekül befinden. Betrachtet man die beiden verwendeten Chitosane fällt auf, dass das Pilz-Chitosan einen sehr hohen DDA von 98,1 % besitzt, während beim Crustacea-Chitosan lediglich ein Bereich angegeben ist. Mit ≥ 75 % kann das bedeuten, dass er entweder viel niedriger ist als der des Pilz-Chitosans oder aber auch sehr hoch und somit vergleichbar. Wissen tut man das aber nicht, solange dieser nicht bestimmt ist. Dadurch zeigt sich ebenfalls wieder, wie wichtig es ist als Hersteller genaue Angaben über sein Chitosan zu machen.

Laut Aranaz et al. (2009) beeinflussen das Molekulargewicht, der DDA und beides in Kombination maßgeblich die biologischen Eigenschaften von Chitosanen, wie z.B. die Biokomptabilität, Bioabbaubarkeit, die antibakterielle Wirkung oder die hämostatischen Eigenschaften. Das heißt, dass die in der Publikation betrachteten Chitosane nicht nur hinsichtlich ihrer physiochemischen Eigenschaften unterschiedlich sind, sondern dadurch auch andere biologische Eigenschaften aufweisen können.

Demnach ist es eigentlich unmöglich die Unterschiede beider Chitosane in der Publikation im Knochengewebsengineering nur anhand ihrer Quelle festzumachen. Denn alleine die Unterschiede im Molekulargewicht und dem Deacetylierungsgrad unabhängig ob Pilz- oder Crustacea -Chitosan können bereits einen Maßgeblichen Einfluss auf ihre physiochemischen und biologischen Eigenschaften haben.

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Literaturquellen:

Iqbal, N.; Ganguly, P.; Yildizbakan, L.; Raif, E.M.; Jones, E.; Giannoudis, P.V.; Jha, A. Chitosan Scaffolds from Crustacean and Fungal Sources: A Comparative Study for Bone-Tissue-Engineering Applications. Bioengineering 2024, 11, 720. https://doi.org/10.3390/bioengineering11070720

Aranaz, Inmaculada & Mengíbar, Marian & Harris, Ruth & Panos, Ines & Miralles, Beatriz & Acosta, Nick & Galed, Gemma & Heras, Angeles. (2009). Functional Characterization of Chitin and Chitosan. Current Chemical Biology. 3. 203-230. 10.2174/187231309788166415.