Hydrogele mit Chitosan von HMC

Die Anwendungsbereiche für Chitosan-basierte Hydrogele sind vielfältig. Die Herstellung der Hydrogele erfolgt durch chemische oder physikalische Vernetzung. Die hydrophilen Gruppen von Chitosan ermöglichen die Absorption von großen Mengen Wasser. Chitosan Hydrogele eignen sich sehr gut als Scaffold-Material für die Gewebezüchtung, da sie die Extrazelluläre Matrix nachahmen. Des Weiteren ist der Einsatz als Freisetzungssystem für Medikamente, Proteine oder Wachstumsfaktoren möglich[1]. Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick über neuere Publikationen, die sich mit der Entwicklung und Anwendung von Chitosan Hydrogelen unter Verwendung von Chitosan, hergestellt durch HMC, beschäftigen.

Thermosensitive Hydrogele als in situ gelierende antimikrobielle okulare Wundauflagen

Thermosensitive hydrogel as an in situ gelling antimicrobial ocular dressing. Mohammeda S., Chouhan G., Anuforom O., et al. (2017) Materials Science and Engineering: C, 78, 203-209.

Zur Behandlung mikrobieller Hornhautentzündungen wurden Chitosan/ß-Glycerolphosphat Hydrogele als okulare Wundauflagen für eine anhaltende Freisetzung von Antibiotika entwickelt. Moxifloxacin und Gentamicin wurden in die Chitosan/ ß-Glycerolphosphat Gele eingebettet und die Wirksamkeit wurde getestet. Die Gele waren nicht toxisch für Ocularzellen (in vitro). Durch die Freisetzung der Antibiotika konnten die Bakterien in Einzelkultur und in Co-Kultur mit humanen Okularzellen erfolgreich zerstört werden. Wirkstoffbeladene Chitosan Hydrogele könnten als Augentropfen verabreicht werden und die Behandlung von mikrobieller Hornhautentzündung verbessern und vereinfachen.

Quelle: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493117308342

Herstellung Chitosan-basierter Hydrogele als Wundauflagen mittels Bestrahlungstechnik

Chitosan-containing hydrogel wound dressings prepared by radiation technique. Mozalewska W., Czechowska-Biskup R., Olejnik A. K. et al. (2017), Radiation Physics and Chemistry, 134, 1-7.

In dieser Studie wurden bioaktive Hydrogele als Wundauflagen durch Bestrahlungs-initiierte Quervernetzung hergestellt. Dafür wurde Chitosan mit niedrigem Molekulargewicht mit Milchsäure gemischt und zu einem konventionellen Hydrogel aus PVP (Polyvinylpyrrolidon) und Agar gegeben. Mittels Strahlungs-initiierten Abbaus wurde das Molekulargewicht des Chitosans im Hydrogel verändert (39-132 kg/mol). Mikrobielle Studien zeigten den antimikrobiellen Effekt des Chitosan-haltigen Hydrogels.

Quelle: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969806X16306077

Effekt der Quervernetzung von Chitosan mit ß-Glycerophosphat auf die Zytotoxizität und Eigenschaften von Hydrogelen für vaginale Anwendungen

The effect of β-glycerophosphate crosslinking on chitosan cytotoxicity and properties of hydrogels for vaginal application. Szymanska E., Sosnowska K., Miltyk W. et al. (2015) Polymers, 7 (11)

Entwicklung von mucoadhäsiven Chitosan/ß-Glycerophosphat Hydrogelen für die Freisetzung von Clotrimazol zur vaginalen Anwendung. Die mechanischen Eigenschaften der Hydrogele konnten durch die Quervernetzung verbessert werden. Im Vergleich zum mucoadhäsiven Referenzgel Replens™, war die Mucoadhäsivität der Chitosan/ß-GP Hydrogele höher. Für die Herstellung der Hydrogele wurde Chitosan mit niedrigem und mittlerem Molekulargewicht verwendet (Chitosan 80/50 und Chitosan 80/200).

Quelle: http://www.mdpi.com/2073-4360/7/11/1510

Parodontale Geweberegeneration unter Verwendung enzymatisch verfestigter Chitosan Hydrogele mit Zellen besiedelt oder unbesiedelt

Periodontal Tissue Regeneration Using Enzymatically Solidified Chitosan Hydrogels With or Without Cell Loading. Yan X.Z., van den Beucken J.J., Cai X., Yu N., Jansen J.A., Yang F. (2015) Tissue Engineering Part A. 21 (5-6):1066-76.

Die Studie beschäftigt sich mit dem Potential und der in vivo Biokompatibilität von enzymatisch behandelten Chitosan Hydrogelen (mit oder ohne fluoreszenzmarkierter Parodontalligament-Zellen (PDLCs)) zur Behandlung von Parodontalerkrankungen. Die hergestellten Chitosan (Chitosan 85/500) Hydrogele wurden in Ratten mit intraossären Parodontaldefekten transplantiert. Nach 4 Wochen wurden die Oberkiefer der Tiere histologisch und immunohistochemisch untersucht. Die Chitosan Hydrogele waren biokompatibel in vivo und nach Ablauf der 4 Wochen überwiegend abgebaut. Außerdem wurde das Längenwachstum von Ligamenten durch die Chitosan Hydrogele induziert und die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Gelenkversteifungen im Rattenmodel war verringert.

Quelle: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25345525

Xylan Hemicellulose verbessert Chitosan Hydrogele für die Regeneration von Knochengewebe

Xylan hemicellulose improves chitosan hydrogel for bone tissue regeneration. Bush J.R., Liang H., Dickinson M., Botchwey E.A. (2016) Polymers for Advanced Technologies. 27 (8): 1050-1055.

Die Forscher aus den USA kombinierten die Hemicellulose Xylan mit Chitosan zur Herstellung eines Hydrogels für die Behandlung von Knochenbrüchen. Das injizierbare Hydrogel geliert bei physiologischen Temperaturen. Im Maus (Tibiafraktur) und Ratten (Femurfraktur) Modell wurde getestet, ob das Xylan/Chitosan Hydrogel die Regeneration schlecht heilender Knochenbrüche positiv beeinflusst. Der Einsatz des Xylan/Chitosan Hydrogels verbesserte die Heilung im Vergleich zum reinen Chitosan Hydrogel deutlich. Die Knochenverletzungen wurden geschlossen und osteogene Differenzierung, sowie Mineralisierung fanden im Tibiafraktur-Modell statt. Im Femurfraktur-Modell konnte gezeigt werden, dass auch ohne Zusatz von Wachstumsfaktoren oder Zellen der normale Heilungsprozess eines schwerwiegenden Knochenbruchs durch das Xylan/Chitosan Hydrogel ermöglicht wird. Die Studie zeigt, dass der Verbundstoff aus Xylan und Chitosan ein bestens geeignetes Knochenersatzmaterial ist.

Für die Herstellung der Hydrogele verwendeten die Forscher Chitoceutical Chitosan 85/1500.

Quelle: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27587941

Literatur:
[1] Chitosan based hydrogels: characteristics and pharmaceutical applications. Ahmadi F., Oveisi Z., Samani S. M. et al. Res Pharm Sci. 2015 Jan-Feb; 10(1):1-16.