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Carboxymethyl-beta-Glucan/Chitosan Nanopartikeln zur Übertragung von Antigenen

Verschiedene Polysaccharide wie Chitosan und β-Glucan besitzen immunologische Eigenschaften, die von Vorteil sind für Impfstoffadvujantien. Aus dem Grund wurden in der präsentierten Studie Chitosan und Carboxymethyl-β-Glucan als Nanopartikel kombiniert, als Impfstoffadvujant an das Modelantigen Ovalbumin gekoppelt und in vivo an einem Mausmodel untersucht.

CARBOXYMETHYL-BETA-GLUCAN/CHITOSAN-NANOPARTIKEL: NEUE THERMOSTABILE UND EFFIZIENTE TRÄGER FÜR DIE ÜBERTRAGUNG VON ANTIGENEN

Cordeiro AS, Farsakoglu Y, Crecente-Campo J, de la Fuente M, González SF, Alonso MJ. Carboxymethyl-β-glucan/chitosan nanoparticles: new thermostable and efficient carriers for antigen delivery. Drug Deliv Transl Res. 2021 Aug;11(4):1689-1702. doi: 10.1007/s13346-021-00968-9. Epub 2021 Apr 1. PMID: 33797035; PMCID: PMC8015750.

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Impfstoffentwicklung hauptsächlich auf die Entwicklung von sicheren Antigenen und effizienteren Adjuvantien konzentriert. Adjuvantien werden benötigt um die Immunantwort des Körpers auf den Impfstoff zu verstärken. Die in der Covid-19 Pandemie genutzten RNA bzw. DNA Impfstoffe zum Beispiel benötigen Übertragungssysteme um das genetische Antigenmaterial den Immunzellen präsentieren. Aktuell werden in Impfstoffen vor allem Aluminium (alum) oder lipidbasierte Adjuvantien bzw. eine Kombination aus beiden benutzt.
Eine Alternative können partikelbasierte Adjuvantien bieten, die Antigene über lipidbasierte Mikro- und Nanopartikel übertragen. Diese haben die Vorteile Schutz gegen Abbau der Antigene, eine kontrollierte Übertragung und eine verbesserte Erkennung der Antigene über Antigen-präsentierende Zellen zu ermöglichen. Zudem können Träger auch so designt werden, dass sie Adjuvantien in ihrer Struktur einschließen um die Immunantwort zu erhöhen.
Verbessert kann die Erkennung der Immunzellen durch das Nutzen von natürlichen Polysacchariden wie z.B. β-Glucan und Chitosan. Durch das Vorkommen ähnlicher Strukturmuster wie in Bakterien und Viren können diese die Erkennung des Impfstoffes durch Immunzellen verbessern. Aus dem Grund wurden in der hier präsentierten Studie an der Entwicklung von Carboxylmethyl-β-Glucan/Chitosan-Nanopartikeln (CS:CMβG) gearbeitet und deren Fähigkeit zur Antigenübertragung untersucht. Dafür wurde das Modelantigen Ovalbumin (OVA) an die erzeugten Nanopartikel gebunden und in vivo in Mäusen injiziert um die Interaktion mit Immunzellen zu untersuchen. Zudem wurde die Immunantwort der OVA-NP im Mausmodell analysiert. Als Chitosan wurde hierfür das GMP-Chitosan HCl mit einem Deacetylierungsgrad von 80-95 % und einem Molekulargewicht von 47 kDa der Heppe Medical Chitosan GmbH verwendet.

ERGEBNISSE

  • Die Menge des Chitosan beeinflusste Partikelgröße, Polydispersionsindex (PdI) und Zeta-Potential, nur Partikel mit einem Überschuss an Chitosan (4:1, 2:1) hatten einen PdI˂0,2, eine kleine Größe und positive Ladungen
  • Produktionsausbeute von 85 %→ beide Polysaccharide sind erfolgreich in Nanopartikeln integriert wurden
  • CS:CMβG 2:1 wurde erfolgreich mit bis zu 6,7 % OVA gekoppelt, die OVA-NP wiesen eine Größe von 160-170 nm auf, ein Zeta-Potential von 30 mV und eine spherische Struktur
  • Nachweis über Western Blot, dass das Antigen nicht über die Bindung mit den NP beeinflusst wurde
  • Die Nanopartikel waren 2 Monate stabil bei 4 °C und wiesen keine Veränderung in der Antigenaktivität auf nach Gefriertrocknung und anschließender Lagerung bei 40 °C und 75 % Feuchtigkeit für 28 Tage
  • In vivo: ungeladene und geladene OVA-NP erreichten die Lymphknoten und aktivierten dendritische Zellen (DCs)
  • Im Vergleich mit freiem OVA, OVA-NP und alum-OVA wurden keine Unterschiede in der T-Zellaktivierung, der Interaktion mit antigenpräsentierenden Zellen und der Antikörperlevel beobachtet
  • Höhere Immunantwort bei antikörpersekretierenden Zellen für die OVA-NP im Vergleich zu freiem OVA

Zusammenfassung: In der präsentierten Studie wurden Chitosan und Carboxylmethyl-β-Glucan, zwei Polysaccharide mit immunologischen Eigenschaften, als Nanopartikel kombiniert und erfolgreich mit OVA gekoppelt. Diese konnten in vivo erfolgreich Lymphknoten, dendritische Zellen und T-Zellen aktivieren. Zudem wurde gezeigt, dass die Nanopartikel stabil bei einer Gefriertrocknung und einer anschließenden Lagerung über 28 Tage bei 40 °C blieben, was vorteilhaft ist bei einer späteren Lagerung und Verteilung des Impfstoffes. Link zu Artikel: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33797035/

chitosan, Nanopartikel, impfstoffe

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

  • 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.

  • Arginin-Chitosan Nanopartikel für siRNA Transport

    Small interfering RNAs (siRNAs) können als in Gentherapien für z.B. Krebserkrankungen wie Leukämie genutzt werden. Allerdings ist die Anwendung dieser durch einen fehlenden, effizienten Wirkstofftransport limitiert. In der vorgestellten Studie wurde daher Chitosan mit Arginin zu Nanopartikeln funktionalisiert, mit siRNA beladen und deren Eigenschaften als siRNA-Vektor untersucht.

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