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Optimierung der Wundheilung mit Chitosan-basierten Hybriden

Eine optimale Wundheilung erfordert die Wiederherstellung des beschädigten Gewebes durch Bildung von Bindegewebe und Epithelisierung. Um nach einer Verletzung diesen Vorgang zu unterstützen braucht es geeignete Wundauflagen, um die Entstehung einer chronischen Wunde zu vermeiden. In diesem Artikel präsentieren wir zwei kürzlich publizierte in vivo Studien, die sich mit dem Einsatz von Chitosan-Silica-Hybriden im Bereich der Wundheilung beschäftigen.

Tags: Wundheilung, Wundauflage

Regeneration des Schädelknochens nach Langzeitimplantation von porösen Chitosan-Siloxan-Hybriden.

Skull Bone Regeneration Using Chitosan-Siloxane Porous Hybrids-Long-Term Implantation. Shirosaki Y., Furuse M., Asano T., Kinoshita Y., Kuroiwa T. Pharmaceutics. 2018 Jun 8; 10(2). pii: E70. doi: 10.3390/pharmaceutics10020070.

Bei einer Kraniotomie müssen Bohrungen am Kopf des Patienten durchgeführt werden, um neurochirurgische Eingriffe am Gehirn durchzuführen. Um die Regeneration des Knochengewebes nach der Operation zu unterstützen, ist der Einsatz von geeigneten Gerüstmaterialien (Scaffolds) notwendig. Frühere Studien zeigten die Biokompatibiltät von Kieselsäure oder Silikaten und einen positiven Effekt auf die Knochenbildung. Die Autoren aus Japan fanden in einer vorherigen in vitro Studie heraus, dass ein Hybrid aus Chitosan-gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Chitosan-GPTMS) die Zellmigration und –proliferation von humanen Knochenmarkszellen induziert.

In der vorgestellten Studie wurde die Regeneration des Schädelknochens nach Implantation eines porösen Hybriden aus Chitosan und Siloxan nach 2 bzw. 3 Jahren in vivo untersucht. Dafür wurden an 10 adulten Beagles jeweils vier 10 mm große Bohrungen durchgeführt und diese mit Hybridmaterial (mit/ohne Calcium bzw. Hyxroxyapatitbeschichtung) oder kommerziellem Knochenzement als Kontrolle gefüllt. Die Forscher verwendeten Chitosan mit hohem Molekulargewicht und einem Deacetylierungsgrad von 79%.

Ergebnisse:

  • Erfolgreiche Implantierung der Scaffolds, keine Wundinfektion
  • Migration von Zellen und Ausbildung von Gewebe und Blutgefäßen
  • Knochenbildung aus umgebenden Blutgefäßen, Abbau des Chitosan-Hybrid-Materials
  • Verbesserte Knochenregeneration durch Zugabe von Calciumionen und Beschichtung mit Hydroyapatit
  • Verkleinerung des Loches im Schädel und teilweise vollständige Ausbildung von Knochengewebe
  • Bohrungen gefüllt mit kommerziellem Knochenzement waren 2 bzw. 3 Jahre nach Implantation unverändert

Schlussfolgerung: Der Einsatz von Chitosan-Siloxan-Hybriden bewirkte die Langzeit-Regeneration der Bohrungslöcher im Schädelknochen, im Gegensatz zum Knochenzement. Die Scaffolds wurden durch neugebildetes Gewebe ersetzt und die zugesetzten Calciumionen sowie die Oberflächenbeschichtung mit Hydroxyapatit beschleunigten die Knochenbildung.

Quelle: https://www.mdpi.com/1999-4923/10/2/70

Beschleunigung des Wundheilungsprozesses durch Verwendung eines hydrophilen Chitosan-Silica-Hybrid-Schwamms im Schweinemodel.

Acceleration of the healing process of full-thickness wounds using hydrophilic chitosan-silica hybrid sponge in a porcine model. Park J.U., Jeong S.H., Song E.H., Song J., Kim H.E., Kim S. J Biomater Appl. 2018 Mar; 32(8):1011-1023. doi: 10.1177/0885328217751246. Epub 2018 Jan 22.

Eine optimale Wundauflage ist wichtig für die richtige Versorgung von Brandwunden, Hautdefekten oder chronischen Wunden, um Infektion zu verhindern und die funktionelle Integrität zu gewährleisten. Die Autoren aus Korea entwickelten eine Hybridmembran aus Chitosan und Kieselsäure und untersuchten deren Wirkung auf die Wundheilung. Dafür wurden neun Yorkshire Schweinen unter Narkose Wunden von je 3x3 cm zugefügt und diese mit Verbandsmull, Polyurethanschaum, reinem Chitosan oder dem Chitosan-Silica-Hybrid versorgt.

Ergebnisse:

  • chemische Kopplung führte zu einem kondensierten Netzwerk aus Chitosan und Silica, welches auch im nassen Zustand stabil war
  • Unterstützung der Wundheilung durch die Kombination aus Chitosan und Silica im Schwein
  • verbesserter Wundverschluss durch Wundkontraktion und Reepithelialisierung (Zellmigration, Neovaskularisation und Bildung von Granulationsgewebe) im Vergleich zu reinem Chitosan oder anderen Verbandsmaterialien

Schlussfolgerung: Die in vivo Studie zeigte, dass die Chitosan-Silica-Membran mit der Wundoberfläche interagiert und im Vergleich zu den anderen getesteten Verbandsmaterialien (inklusive reinem Chitosan) die effizienteste Wundheilung, mit der höchsten Dichte an Kollagenablagerung und Angiogenese, erwirkt.

Quelle: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29357774

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