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Chitosan als Helfer für pCRISPR-Übertragung

CRISPR/Cas ist ein vielversprechendes Werkzeug zur Bekämpfung von genetischen Krankheiten. Allerdings haben nicht virale-Vektoren mit einer guten Transfektionseffizienz oft mit einer hohen Zytotoxizität zu kämpfen. In dem vorgestellten Paper wurden Ca-Nanopartikel mit Chitosan modifiziert. Anschließend wurden die Effekte auf Transfektionseffizienz und Zytotoxizität untersucht.

CHITOSAN-BASIERTE NANOMATERIALIEN UND IHRE WECHSELWIRKUNG MIT CHITOSAN: OPTIMIERUNG FÜR PCRISPR -TRANSPORT

Calcium‑based nanomaterials and their interrelation with chitosan: optimization for pCRISPR delivery, Rabiee, N.; Bagherzadeh, M.; Ghadir, A.M.; Kiani, M.; Ahmadi, S.; Jajarmi, V.; Fatahi, Y.; Aldhaher, A.; Tahriri, M.; Webster, T.J.; Mostafavi, E., 2021, Journal of Nanostructure in Chemistry, https://doi.org/10.1007/s40097-021-00446-1

CRISPR/Cas gilt als vielversprechendes Werkzeug zur Bekämpfung genetischer Krankheiten. Um CRISPR und das zu übertragende Gens in eine Zelle als Plasmid (pCRISPR) einzubringen, wird ein Träger bzw. Vektor benötigt. Neben viralen Vektoren, die zum einen teuer sind und zum anderen in vivo immunologische Reaktionen auslösen könnten, stellen nicht-virale Vektoren eine Alternative dar. Diese sind oft günstig in der Synthese und Produktion. Außerdem bieten sie viel Spiel für Optimierung um z.B. Anwendungen in der Krankheitsprävention, Diagnose und Behandlung zu ermöglichen. Allerdings wiesen in bisherigen Studien nicht-virale Vektoren einen Zusammenhang zwischen Zytotoxizität und Transfektionseffizienz auf. Bei Vektoren mit einer hohen Transfektionseffizienz wie z.B. das synthestische Polymer PEI (Polyethylenamin), wurde oft eine relativ hohe Zytotoxizität beobachtet. Dagegen wiesen Nanopartikel die Kationen wie z.B. Mg2+, Ca2+, Ba2+ oder Mn2+ enthalten, zwar eine geringe Zytotoxizität auf, allerdings auch eine niedrige Transfektionsrate.

Nanopartikel wie z.B. Calcium Phosphat (CaP) sind in der Lage stabile Komplexe mit dem DNA Rückgrat zu bilden und diese zusätzlich zu stabilisieren. Während der Transfektion können die Nanopartikel-DNA-Komplexe über Ionenkanäle in die Zellen eingeschleust werden. Nach dem Einbringen in die Zelle wird die exogene DNA allerdings schnell abgebaut, weshalb es hier eine geringe Transfektionrate der Zellen beobachtet wird.

Interessante Ergebnisse wurden auch für den Einsatz von natürlichen, kationischen Polysaccaride mit Glucosamin-Untereinheiten, wie z.B. Chitosan, als Vektoren erzielt. Die unacetylierte Form kann stabile Komplexe mit der einzubringenden DNA zu bilden. Ist dabei das Chitosan kleiner als 90 nm, ist es in der Lage DNA zu effektiv zu kondensieren.

Um die Transfektionseffizienz von Calcium-Nanopartikeln, CaP und in Pflanzen hergestellte Calcium-Nanopartikel (CaNPs) zu verbessern, wurden diese in der vorgestellten Studie mit Chitosan modifiziert. Anschließend wurden die Chitosan-Nanopartikel genutzt um pCRISPR mit EGFP gekoppelt in HEK-293 Zellen einzubringen. Neben der Bestimmung der Transfektionseffizienz durch EGFP Fluoreszenz, wurde die Zytotoxizität der Vektoren untersucht.

ERGEBNISSE

  • Die mit Chitosan behandelten Nanopartikel wiesen ein höheres Zeta-Potential auf, was zu einer verbesserten Bindung von genetischen Material an die Partikel führte
  • Alle Nanopartikel zeigten in Assays eine gute Zellviabilität für HEK-Zellen (mehr als 85 %)
  • Transfektionseffizienz verbesserte sich mit steigenden Ratio zwischen Nanopartikel und pCRISPR DNA
  • Beste EGFP-Expression von 25 % der  HEK-293 Zellen wurde für CaP-Chitosan beobachtet, für CaNPs-CaP-Chitosan mehr als 14 %  
  • Verbesserung der DNA-Kondensation durch synergetischen Effekt zwischen CaP und Chitosan
  • Geringere Aggregation der Nanopartikel bei Chitosananwesenheit führte zu einer kleineren Partikelgröße und somit zu einer verbesserten Transfektion

Zusammenfassung: In der Studie wurde gezeigt, dass mit Chitosan gekoppelte CaP und CaNP-Nanopartikel in der Lage sind humane HEK-293 Zellen mit pCRISPR zu transfizieren. Neben einer Transfektionseffizienz bis zu 25 % für CaP-Chitosan, wurde mit diesen nicht-viralen Vektoren auch gute Zellviabilitäten über 85 % beobachtet. Link zum Artikel: https://link.springer.com/article/10.1007/s40097-021-00446-1

chitosan, Nanopartikel

Kontakt

  • Heppe Medical Chitosan GmbH
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Treffen Sie uns in 2025

Im Jahr 2025 werden wir an mehreren Symposien oder Messen teilnehmen. Wir würden uns freuen, Sie bei der nächsten Veranstaltung begrüßen zu dürfen.

Merken Sie sich die Termine folgender Veranstaltungen vor:

International Polysaccharide Conference
25. - 28. August 2025 | Sundsvall, Schweden
 
Asia-Pacific Chitin and Chitosan Symposium
26. - 29. August 2025 | Taipei, Taiwan
 
International Conference on Chitin and Chitosan
26. - 29. Oktober 2025 | Hermosillo, Mexiko
 
28. - 30. Oktober 2025 | Frankfurt, Deutschland
 
17. - 20. November 2025 | Düsseldorf, Deutschland
 
International Conference on Biopolymers and Polymer Science
04. - 06. Dezember 2025 | Paris, Frankreich

 

Wir suchen SIE - Mitarbeiter in der Produktion (m/w/d)

Keine Lust auf Langeweile? Für die Verstärkung unseres Teams suchen wir ab sofort Produktionsmitarbeiter (m/w/d) im Bereich Pharma- und Medizintechnik

Pharmakant (m/w/d) für Produktion

Die Heppe Medical Chitosan GmbH (HMC) ist ein mittelständisches Chemie-/Pharma-Unternehmen, das sich als Weltmarktführer im Bereich Chitosan und Chitosan-Derivate etabliert hat. Unser Bioprodukt wird in chemischen Verfahren im kg-Maßstab als innovativer Rohstoff für die Pharmaindustrie und Medizintechnik hergestellt. Chitosane sind unsere Passion.

Wir suchen Mitarbeiter (m/w/d), die Lust darauf haben, langfristig an der Herstellung dieser einzigartigen Rohstoffe mitzuwirken.

Zu Ihren Aufgaben gehören:

  • Betreuung verschiedener Produktionsabläufe, teilweise in Teamarbeit aber auch in Eigenverantwortung
  • Herstellung unserer Produkte durch chemische Synthese nach Rezeptur
  • Bedienung und Überwachung von Reaktoren und Mühlen
  • Abfüllung von Zwischen- und Endprodukten
  • Mitarbeit bei Syntheseentwicklungen
  • Arbeiten teilweise im GMP Umfeld (Reinraum Klasse C)
  • Dokumentation der durchgeführten Arbeiten
  • Wartung und Reinigung von Reaktoren und Arbeitsmaterialien

Es wäre super, wenn Sie Folgendes mitbringen:

  • Eine erfolgreich abgeschlossene Berufsausbildung zum Pharmakanten, Chemikanten, eine vergleichbare Ausbildung oder einen Bachelor in Chemie
  • Eine saubere, zuverlässige, strukturierte und sorgfältige Arbeitsweise
  • Erfahrungen in der Medizinprodukte- oder Pharmaindustrie von Vorteil
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  • Flexibilität, Teamfähigkeit und Qualitätsbewusstsein

Was wir Ihnen bieten:

  • Eine klasse Arbeitsatmosphäre in einem freundlichen und kollegialen Team
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Wir freuen uns auf Ihre aussagekräftige Bewerbung. Teilen Sie uns in dieser Ihren möglichen Eintrittstermin und Ihre Gehaltsvorstellung mit. Die Bewerbungsunterlagen mit Motivationsschreiben senden Sie bitte als PDF-Dokument per E-Mail an Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.. Ihre Ansprechpartnerin unsere Geschäftsführerin Frau Katja Richter.


Wenn´s passt, können Sie sofort bei uns anfangen.

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?

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