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Chitosan und aktuelle Herausforderungen in der Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen

Die Bedeutung von Antibiotika ist auch heute noch unvermindert hoch. Allerdings treten vermehrt Antibiotikaresistenzen auf und nur wenige neue Wirkstoffe werden entdeckt, die diese umgehen können. In dem vorgestellten Artikel wurde deshalb ein chitosanbasiertes Nanomaterial entwickelt, dass die antimikrobielle Wirkung von Chitosan ausnutzt um Salmonella typhimurium zu eliminieren.

ELIMINIERUNG VON INTRAZELLULÄREN SALMONELLA TYPHIMURIUM MIT ACID-TRANSFORMING CHITOSAN UND FRAGMENT DNA POLYPLEXEN

Eradication of Intracellular Salmonella Typhimurium by Polyplexes of Acid-Transforming Chitosan and Fragment DNA. Julius A. Edson, Weiping Chu, Steffen Porwollik, Kaycee Tran, Nathalie Iribe, Michael McClelland, and Young Jik Kwon. Macromolecular Bioscience, Volume 21, Issue 7, 2000408, https://doi.org/10.1002/mabi.202000408

Aktuell stoßen die bisherigen Strategien der Identifizierung und Verwendung antimikrobieller Substanzen von Mikroorganismen an ihre Grenzen. Eine neue Strategie zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen ist die Verwendung von Materialien mit einzigartigen biophysikalischen Eigenschaften wie Chitosan. Mit den Entwicklungen in der Nanotechnologie könnten aus diesen Materialien Nanoantibiotika hergestellt werden. Chitosan weist eine antimikrobielle Wirkung gegen ein breites Spektrum Gram-positiver und Gram-negativer Bakterien auf. Allerdings ist seine Anwendung bisher durch die geringe Löslichkeit in Wasser bei pH-Werten über 6 beschränkt.

Intrazellulär pathogene Mikroben wie Salmonella Typhimurium vermehren sich im Inneren von Wirtszellen. Dadurch umgehen sie das humorale Immunsystem des Wirtsorganismus. Die Gram-negativen S. Typhimurium Bakterien infizieren Menschen und andere Säugetiere, indem sie das Zytoskelett der Wirtszellen verändern und in leicht saure Endosomen (pH ca. 5) eindringen.

In dieser Studie wurde Chitosan am Sauerstoff des C6-Atoms mit Diglycolamin modifiziert, um ein Acetal zu bilden. Das erzeugte Acid-Transforming Chitosan (ATC) weist eine stark verbesserte Wasserlöslichkeit auf. In einer sauren Umgebungen wird die Acetalgruppe hydrolysiert und setzt Chitosan frei, dass dort seine antimikrobielle Wirkung entfalten kann. Zur Verbesserung der Aufnahme in die Zielzellen wurden Nanopartikel aus kationischem ATC und anionischer Fragment DNA (fDNA) gebildet. Diese Nanopartikel sind beim physiologischen pH-Wert von 7,4 stabil, werden aber im sauren Milieu der Lysosomen schnell abgebaut und setzen dadurch das ATC frei.

ERGEBNISSE

Die Wirksamkeit der ATC/fDNA Nanosphären wurde mit S. Typhimurium und RAW264.7 Makrophagen untersucht. Bei pH-Werten von 5,5 und 7,4 überlebten weniger als 50% der S. Typhimurium Bakterien. Die Wirkung der ATC/fDNA Polyplexe war bei hohen Dosen beim pH-Wert von 5,5 am besten. Im Vergleich zu Chitosan zeigten die ATC/fDNA Nanopartikel auch beim pH-Wert von 7,4 eine antimikrobielle Wirkung. Chitosan und die Nanopartikel wiesen keine akute Toxizität für die Makrophagen auf.

Schlussfolgerung: Die untersuchten ATC/fDNA Nanopartikel waren in der Lage intrazelluläre S. Typhimurium Bakterien zu eliminieren, ohne giftig für die Wirtszellen zu sein. Durch die hohe Stabilität und Löslichkeit beim physiologischen pH-Wert von 7,4 kann eine systematische Verabreichung ermöglicht werden. Aber es sind weitere Versuche hinsichtlich einer möglichen chronischen Toxizität und der Nutzbarkeit des Nanoantibiotikums in vitro nötig. Link zum Artikel: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mabi.202000408

chitosan, antibakteriell, Nanopartikel, antibiotika

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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    Heinrich-Damerow-Straße 1
    D-06120 Halle (Saale)
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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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