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Chitosan als Antigenplattform für Pneumokokken Impfstoffe

Chitosan zeigt großes Potential als Teil von Wirkstofffreisetzungssystemen oral verabreichter Arzneimittelformulierungen. Eine weitere interessante Verwendungsmöglichkeit ist der Einsatz von Chitosan als Antigenplattform für Impfstoffe. Wir stellen Ihnen einen Artikel vor in dem Pneumokokken-Membranproteinbeladene Chitosannanokapseln hergestellt und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit für einen nasal verabreichten Impfstoff untersucht wurden.

CHITOSANBASIERTES NANOSYSTEM ALS PNEUMOKOKKEN IMPFSTOFFPLATTFORM

A chitosan‑based nanosystem as pneumococcal vaccine delivery platform. Sandra Robla, Maruthi Prasanna, Rubén Varela‑Calviño, Cyrille Grandjean, Noemi Csaba. Drug Delivery and Translational Research, 11, 581–597, 2021, https://doi.org/10.1007/s13346-021-00928-3.

Streptococcus pneumoniae befällt die oberen Atemwege und kann dabei eine Pneumonie, Meningitis oder Sepsis hervorrufen. Besonders Säuglinge, Senioren und immungeschwächte Personen sind dabei einem hohen Risiko durch Pneumokokken ausgesetzt.
Angriffsfläche für Impfstoffe bieten die auf der Zellmembran sitzenden Oberflächenproteine und Kapselpolysaccharide von S. pneumoniae. Durch verschiedene Kapselpolysaccharide kann man zwischen mehr als 96 Serotypen von S. pneumoniae unterscheiden. Die Proteine auf der Zelloberfläche dagegen sind weniger variabel als die Kapselpolysaccharide.
Bisherige Impfstoffe basieren auf den Kapselpolysacchariden und führen nur zu einer Immunisierung gegen bestimmte Serotypen. Alternativ könnten Impfstoffe auf den weniger variablen Membranproteinen basieren, wie dem pneumococcal surface adhesin A (PsaA). Intranasale Immunisierungen können nicht mucosale und systemische Immunantworten auslösen. Durch seine gute Mucoadhäsion, Biokompatibilität und biologische Abbaubarkeit verspricht Chitosan ein hohes Potential als Impfstoffplattform.

In der vorgestellten Studie wurden dafür Nanokapseln aus Öl und oberflächenaktiven Substanzen hergestellt und mit Chitosan ummantelt. Dieses kann durch elektrostatische Wechselwirkungen an der Oberfläche haften. Neben einer kovalenten Verknüpfung von Chitosan mit dem Antigen PsaA auf der Nanokapseloberfläche, wurde das Antigen in einen zweiten Typ der Nanokapseln nicht kovalent gebunden. Als Referenz wurde Chitosan Nanokapseln ohne PsaA hergestellt.

Die Nanokapseln wurden auf ihre physikochemischen Eigenschaften und die Effizienz der Assoziation bei der Herstellung untersucht. Anschließend wurde die Morphologie der Partikel elektronenmikroskopisch analysiert und die Stabilität der Nanokapseln in vitro mit simulierter Nasenflüssigkeit untersucht. Zudem wurde ebenfalls die Freisetzung des Antigens von den Nanokapseln und die Toxizität in vitro analysiert. Abschließend wurden die Interaktionen mit Immunzellen untersucht.

ERGEBNISSE

  • Hergestellte Nanokapseln waren monodispers und zwischen 245 - 266 nm groß
  • Assoziation von mehr PsaA-Antigenen durch kovalente Bindung an Chitosananokapseln
  • Nanokapseln waren stabil in simulierter Nasenflüssigkeit
  • keine Veränderung der physikochemischen Eigenschaften der Nanokapseln nach Lyophilisierung mit anschließender Rekonstitution
  • Antigen-Freisetzung in zwei Phasen, zuerst schnelle Freisetzung der Hälfte der geladenen Antigene, danach verzögerte und langsame Freisetzung der übrigen Ladung
  • Antigen-Freisetzung erfolgte durch kovalente Bindung an Chitosannanokapseln über längeren Zeitraum als ohne kovalente Bindung
  • Keine Toxizität bei einer Konzentration von bis zu 150 μg/ml
  • Erfolgreiche Aktivierung und Reifung von dendritischen Zellen durch Chitosannanokapseln mit kovalent gebundenem PsaA-Antigen
  • Erfolgreiche Aktivierung und Differenzierung von Lymphozyten nach Präsentation durch dendritische Zellen
  • Auslösung der Ausschüttung von TNFα und erfolgreiche Aktivierung von CD4 und CD8 T-Lymphozyten

Fazit: Die Verwendung von Chitosannanokapseln ist vielversprechend um eine gezielte Aktivierung der Immunzellen der Nase zu erreichen. Grund dafür ist eine erhöhte Verweilzeit im Nasensekret durch eine hohe Mucoadhäsion. Durch die kovalentene Bindung des PsaAs an die Chitosannanokapsel konnte eine hohe Beladung mit dem Antigen erreicht werden. Es wurde zudem gezeigt, dass die beladenen Nanokapseln mit Immunzellen interagieren und eine stärkere Reaktion auslösen als die Membranproteine allein. Auch die hohe Stabilität und Erhaltung der Eigenschaften der Nanokapseln bei der Gefriertrocknung ist vielversprechend für die Verwendung als Vakzin. Zuletzt kann durch die Verwendung des Membranproteins PsaA ein Serotypen unabhängiges Vakzin erzeugt werden, da das Protein im Gegensatz zu den Polysaccariden nicht stark zwischen den Serotypen variiert. Quelle: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13346-021-00928-3

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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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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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