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Synthese und Charakterisierung von neuartigen, antibakteriellen Chitosan-AgIO3-Bionanokomposits

Durch die Zunahme von Infektionskrankheiten und der Ausbildung von Antibiotikaresistenzen werden neue antibakterielle Substanzen notwendig. In der vorgestellten Studie wurden neuartige Chitosan-AgIO3-Bionanokomposits synthetisiert und ihre antibakteriellen Eigenschaften untersucht.

ENTWURF, SYNTHESE UND CHARAKTERISIERUNG EINES NEUEN UMWELTFREUNDLICHEN CHITOSAN-AgIO3-BIONANOKOMPOSITS UND UNTERSUCHUNG SEINER ANTIBAKTERIELLEN AKTIVITÄT

Ahghari, M.A., Ahghari, M.R., Kamalzare, M. et al. Design, synthesis, and characterization of novel eco-friendly chitosan-AgIO3 bionanocomposite and study its antibacterial activity. Sci Rep 12, 10491 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14501-6

Die Zunahme bakterieller Infektionskrankheiten mit einem parallelen Anstieg von Antibiotikaresistenzen machen die Entwicklung und Synthese neuer antibakterieller Agenzien notwendig. Pathogene Mikroorganismen wie z.B. Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus aureus oder Escherichia coli werden herkömmlich mit Antibiotika wie Penicillin behandelt. Eine alternative Möglichkeit z.B. als Wundauflage kann Silberhydrazin sein.

Ein hohes Potential zur Bekämpfung von pathogenen Bakterien haben ebenfalls Nanomaterialien. Diese besitzen durch ihr hohes Oberflächen zu Volumen-Ratio eine große Kontaktoberfläche für Mikroorganismen. Bei einer Synthese durch Green Chemistry können Bionanomaterialien umweltfreundlich unter milden Reaktionsbedingungen synthetisiert werden. Als Materialien sind dabei Biopolymere wie z.B. Chitosan besonders interessant. Zum einen sind diese biologisch abbaubar und im Fall von Chitosan sorgt die Vielzahl von Hyroxid- und Amingruppen für eine hohe Modifikationsfähigkeit der Bionanokomposits.

Ein anderes Material was für seine antimikrobiellen Fähigkeiten bekannt ist, sind Silber-Nanopartikel (AgNPs). Diese Nanopartikel können durch die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies Zellmembranen von Mikroorganismen angreifen und sie dadurch eliminieren. Um all diese Fähigkeiten auszunutzen, wurden in der vorgestellten Studie Chitosan-AgIO3 Bionanokomposits hergestellt. Anschließend wurden diese analysiert und hinsichtlich ihrer antibakteriellen Fähigkeiten gegenüber verschiedenen Mikroorganismen (Staphylococcus aureus und Escherichia coli) charakterisiert. Dabei wurden die Bionanokomposits mit Penicillin und Silberhydrazin verglichen.

ERGEBNISSE

  • Veränderung FTIR-Spektrum von Chitosan nach Synthese mit AgIO3-NPs, Anwesenheit von Peaks bei 1072 cm-1 und 748 cm-1 weisen auf Bindung mit AgIO3-NPs hin
  • Nachweis von C, O, N, Ag und I über Röntgenspektroskopie → weitere Bestätigung der Kopplung von Chitosan mit AgIO3-NPs
  • Über SEM Beobachtung das AgIO3-NPs die Chitosanoberfläche bedecken, Nachweis einer Partikelgröße von 57 nm
  • Über Plattenauszählmethode wurden alle bakteriellen Kolonien von E. coli und St. aureus mit dem Chitosan- AgIO3-Bionanokomposits abgetötet
  • Bei Messung der optischen Dichte nach 3 h, 6 h und 18 h wurde die E. coli Zahl um 71,96 % (3 h), 84,37 % (6 h) und 85,1 % (18 h) verringert, die Anzahl von St. aureus um 64,7 % (3 h), 71,88 % (6 h) und 75,69 % (18 h)
  • Nachweis über Durchflusszytometrie, dass Mikroorganismen durch Chitosan-AgIO3-Bionanokomposits mittels ROS abgetötet werden → drei Mal höhere ROS-Werte als in der Kontrollgruppe

Zusammenfassung: In der vorgestellten Studie wurden erfolgreich Chitosan-AgIO3-Bionanokomposits synthetisiert. Dabei lagerten sich die AgIO3-NPs gleichmäßig auf der Chitosanoberfläche ab. Zudem wurde die antibakterielle Wirkung der Chitosan-AgIO3-Bionanokomposits über die Plattenauszählmethode und die optische Dichte bestätigt, die zum Teil mit herkömmlichen Wirkstoffen mithalten konnte. Insgesamt sind daher Chitosan-AgIO3-Bionanokomposits ein vielversprechender neuer Ansatz zur Bekämpfung mikrobieller Infektionen.

Link zum Artikel: Design, synthesis, and characterization of novel eco-friendly chitosan-AgIO3 bionanocomposite and study its antibacterial activity | Scientific Reports (nature.com)

chitosan, antibakteriell, Nanopartikel

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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  • 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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