Nanopartikel

Chitosan-basierte nicht-partikuläre Impfstoff-Verabreichungssysteme

Die Entwicklung sicherer und wirksamer Impfstoffe stellt eine große Herausforderung dar. Neben der Erzeugung einer ausreichenden Immunantwort müssen Impfstoffe auch über längere Zeit stabil bleiben – sowohl innerhalb als auch außerhalb des Körpers. Masimov und Wasan stellen in ihrem Review-Artikel verschiedene Anwendungen von Chitosan und Chitosan-Derivaten als Adjuvans in der Entwicklung von partikulären und nicht-partikulären Impfstoffen vor.

Masimov R, Wasan EK. Chitosan non-particulate vaccine delivery systems. J Pharm Pharm Sci. 2024 Jul 24;27:12921. doi: 10.3389/jpps.2024.12921. PMID: 39114808; PMCID: PMC11303186.

Diabetes mellitus kann schwerwiegende Folgen wie Erblindung, Herzerkrankungen, Schlaganfälle oder Amputationen haben. In der vorliegenden Publikation sollen Chitosan-Nanopartikel synthetisiert werden um den Transport von APIs zu verbessern.

Krebs ist durch seine frühe Immuninvasion und Metastasierung schwer zu behandeln. In der hier vorgestellten Studie werden die oft genutzten Chemotherapeutika 5-Flourouracil und Cisplatin in TPP-quervernetzten Chitosan-Nanopartikeln verkapselt und ihr in vitro anti-Krebseffekt untersucht.

Die Herstellung von Chitosan-basierten Nanopartikeln mittels ionotropher Gelierung führt häufig zu einer hohen Batch-zu-Batch Variabilität sowie in einer geringen Reproduzierbarkeit. Eine mögliche Lösung dafür könnte ein kontrolliertes Mischen im mikrofluidischen Maßstab sein. In der hier präsentierten Studie sollen Chitosan-Tripolyphosphat-Nanopartikel mit siRNA, mRNA und β-Galactosidase als Cargo mittel Mikrofluidik hergestellt werden.

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 eine Review zu diesem Thema zusammenfassen.

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.

Glioblastome sind durch die Bluthirnschranke und Wirkstoffresistenzen nur schwer zu behandeln. Um die Wirksamkeit der Behandlung von Glioblastomen mit Selen Nanopartikeln (Se-NPs) zu verbessern, wurden in der präsentierten Studie Se-NPs mit Chitosan ummantelt.

Impfstoffstoffe basierend auf rekombinanten Proteinantigenen benötigen oft Immunistimulanzen. Sowohl Nanopartikel als auch Chitosan und seine Derivate können die Immunogenität verstärken.  Aus dem Grund wurden in der präsentierten Studie PLGA-Nanopartikel mit verschiedenen Chitosan Derivaten funktionalisiert und als Wirkverstärker für das Pneumokokkenprotein-Antigen PspA4Pro optimiert.

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.

Medizinische Masken haben sich während der Covid-19 Pandemie als effektiver Schutz gegen das Virus bewährt. Allerdings sind herkömmliche Masken nur schlecht biologisch abbaubar. Aus dem Grund wurden in dem vorgestellten Paper umweltfreundliche Chitosan/Silber/Pflanzenfasermembranen für Masken hergestellt, die zudem noch antibakterielle und thermische Eigenschaften besitzen.

Brustkrebs wird eine von acht Frauen im Laufe ihres Lebens betreffen. Besonders metastasierender Brustkrebs weißt nur eine geringe Überlebensrate auf. In diesem Artikel stellen wir Ihnen eine Review vor, die sich mit aktuellen Forschungen zu der Anwendung von Chitosan in der Brustkrebs Therapie und Diagnostik beschäftigt.

Pilze der Gattung Candida können vor allem als Biofilme für schwerwiegende Hautinfektionen verantwortlich sein. Um eine alternative Behandlungsmethode gegen fungale Biofilme zu finden, wurden in der vorgestellten Studie Chitosan-Gold-Nanopartikel mit dem Quorum Sensing Molekül Tyrosol gekoppelt.

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.

Verschiedene Polysaccharide wie Chitosan und β-Glucan besitzen immunologische Eigenschaften, die von Vorteil sind für Impfstoffadvujantien. Aus dem Grund wurden in der präsentierten Studie Chitosan und Carboxymethyl-β-Glucan als Nanopartikel kombiniert, als Impfstoffadvujant an das Modelantigen Ovalbumin gekoppelt und in vivo an einem Mausmodel untersucht.

Rund ein Drittel aller Diabetes Typ-2 Betroffenen entwickeln im Laufe ihrer Erkrankung diabetische Fußgeschwüre. Durch Biofilmbildung und multiresistente Keime kommt es bei 50 % der Betroffenen zu Entzündungen. In diesem Artikel wird eine Studie vorgestellt, die sich mit der Behandlung dieser mit chitosanhaltigen, metallischen Nanopartikeln beschäftigt, die an Toluidinblau als Photosensitizer gekoppelt wurden.

Die globale Corona-Pandemie erfordert effektive Impfstoffe um eine Herdenimmunitiät zu erreichen. In der hier vorgestellten Studie wurde daher ein inhalierbarer chitosanbasierter Nanoimpfstoff mit dem viralen Spikeprotein (S) entwickelt, der gezielt Immunität an den Schleimhäuten der Atemwege auslösen soll.

Chitosan zeigt großes Potential als Teil von Wirkstofffreisetzungssystemen oral verabreichter Arzneimittelformulierungen. Eine weitere interessante Verwendungsmöglichkeit ist der Einsatz von Chitosan als Antigenplattform für Impfstoffe. Wir stellen Ihnen einen Artikel vor in dem Pneumokokken-Membranproteinbeladene Chitosannanokapseln hergestellt und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit für einen nasal verabreichten Impfstoff untersucht wurden.

Chitosan und Chitosan Derivate sind vielversprechende Biopolymere für die nasale oder vaginale Verabreichung von Wirkstoffen mittels Mikro- oder Nanopartikel. Problematisch ist jedoch die pH-abhängige Löslichkeit von Chitosan und der übermäßigen Wasseraufnahme in Anwesenheit von Ionen. Durch die Wasseraufnahme kann es zu einer schnellen initialen Freisetzung des Wirkstoffs durch den Zerfall des Chitosan-basierten Transportvehikels kommen. Zur Stabilisierung der Wirkstofffreisetzung wird an der Modifikation der Polymerstruktur durch physikalische Vernetzung geforscht. Das Ziel der hier vorgestellten Studie war die Untersuchung des Einflusses der Mikropartikelzusammensetzung, insbesondere der Menge des eingebrachten Ionenvernetzer (CF) auf das Freisetzungsprofil von wasserlöslichen Wirkstoffen aus der Chitosan-Matrix.

Grüner Star (Glaukom) ist eine Gruppe von Erkrankungen des Auges, bei der im fortgeschrittenen Stadium Sehnerv und Netzhaut geschädigt werden, was bis zur Erblindung führen kann. Verursacher ist unter anderem ein erhöhter Augeninnendruck. Wir stellen hier zwei Veröffentlichungen vor, die die Kombination von Chitosan und Curcumin für die Behandlung von Glaukom und Krebspatienten erforscht haben.

In der aktuellen Corona Pandemie ist der Schutz von medizinischem Personal, mit Kontakt zu Covid-19-Infizierten, wichtig, auch um die adäquate Versorgung von Patienten und Patientinnen zu gewährleisten. Zur Schutzausrüstung von Klinikmitarbeitern gehören partikelfilternde Atemschutzmasken. Ab Anfang 2021 soll in Brasilien in einer klinischen Studie die Schutzwirkung einer neuartigen Atemschutzmaske mit einem Filterelement mit Chitosan-Nanopartikeln untersucht werden. Mehr zu dieser geplanten Studie und anderen aktuellen klinischen Studien mit Chitosan erfahren Sie in diesem Artikel.

Chitosan Nanopartikel können Medikamente zielgerichtet an ihren Wirkort transportieren und diese dort über einen längeren Zeitraum freisetzen. Auch in der aktuellen Corona-Krise könnten Chitosan Nanopartikel ein Weg sein, um potenzielle COVID-19 Medikamente spezifisch in der Lunge von schwer erkrankten Patienten freizusetzen. Ein potenzielles Drug Delivery System zur Behandlung von SARS-CoV-2 Infizierten ist Novochizol™, bestehend aus Chitosan-basierten Nanopartikel.

Adjuvantien (Hilfsstoffe) in Impfstoffen sind Wirkverstärker, die dafür sorgen, dass auch geringe Mengen an Erregerpartikeln eine dauerhafte Immunantwort auslösen. Besonders bei Totimpfstoffen und Impfstoffen, die aus einzelnen Antigen-Untereinheiten bestehen, sind die Hilfsstoffe notwendig. Bereits in vielen Studien wurde Chitosan als Adjuvants oder Antigen-Freisetzungssystem in verschiedensten Formen (Gel, wässrige Dispersion, Mikro- und Nanopartikel) erforscht. Im folgenden stellen wir Ihnen zwei Veröffentlichungen aus dem Jahr 2020 vor.

Die Einsatzmöglichkeiten von Gold im Nanomaßstab in der Medizin sind vielfältig. Bereits heute sind Gold-Nanopartikel in der Diagnostik in Schwangerschafts- und HIV-Schnelltests im Einsatz [1]. Geforscht wird an der Anwendung als Kontrastmittel zur Lokalisierung von Krebszellen und als Wirkstofffreisetzungssystem um Medikamente gezielt an ihrem Wirkungsort abzugeben. Die Oberflächeneigenschaften von Gold sind optimal für eine Funktionalisierung, beispielsweise mit Chitosan.

Biologische Barrieren können die Verfügbarkeit eines Therapeutikums im Zielgewebe stark einschränken. Wirkstofffreisetzungssysteme (Drug Delivery Systeme) überwinden diese Limitierungen, um den Wirkstoff in der gewünschten Dosis an seinen Bestimmungsort zu bringen. Das Biopolymer Chitosan birgt großes Potential zur Entwicklung innovativer Drug Delivery Systeme. Wir stellen Ihnen zwei Artikel vor, die die Behandlung von Krebs und lärmbedingtem Hörverlust mit Chitosan-basierten Drug Delivery Systemen erforschen.

Zum Jahresende geben wir Ihnen einen Überblick der Veröffentlichungen mit Chitosanen und beleuchten die Verwendung von Chitosan mal in einem anderen Zusammenhang – als Hilfsstoff für Impfstoffe. Von der Anwendung von Chitosan könnten Humane- und Veterinärimpfstoffe profitierten.

• Überblick über 2016
• Direkt zu Impfstoffen mit Chitosan

Das Thema des heutigen Beitrags ist der Einsatz von Chitosan für Wirkstoff-Freisetzungsysteme in der Krebstherapie. Im Juli und August 2016 sind 33 Artikel erschienen, die sich mit Chitosan und Drug Delivery Systemen beschäftigen. Wie auch in der allgemeinen Chitosan-Forschung sind China (13 Artikel), die USA (5) und Indien (4) Spitzenreiter hinsichtlich der Anzahl an Veröffentlichungen. Die Artikel beschäftigen sich mit der Freisetzung von Medikamenten durch Chitosan-basierte Mikro- oder Nanopartikel, Hydrogele und Nanoverbundstoffe. Dabei wird meist die kontrollierte Abgabe von Zytostatika, Proteinen oder Peptiden untersucht (Quelle: www.gopubmed.org).

70 Publikationen zum Thema Chitosan erschienen im Februar. Die Nation mit den meisten Veröffentlichungen war China (14) gefolgt von Iran (8) und Indien (8). Das Fachjournal Scientific Report – Nature veröffentlichte den Artikel von Kamat V. et al. vom Agharkar Research Institute in Indien.

Im Januar erschienen bereits 77 Publikationen zum Thema Chitosan. Neben China (26) und den USA (11), liegt Ägypten (6) auf dem dritten Platz der Länder mit den meisten Veröffentlichungen.

Im April wurden 139 Publikationen zum Thema Chitosan veröffentlicht, welche sich vorwiegend mit Evaluationsstudien, pharmazeutische Präparate und Nanopartikeln beschäftigten. Die führenden Nationen auf dem Gebiet der Chitosan Forschung waren China (48 Artikel), Indien (18) und die USA (13).

Zum Jahresende 2014 wurden zahlreiche Artikel über Chitosan und Chitosanderivate publiziert. Insgesamt wurden im November und Dezember 325 Publikationen durch führende Wissenschaftler aus China (89 Artikel), USA (35), Indien (28) und Süd Korea (21) veröffentlicht.

Im September und Oktober 2013 wurden insgesamt 290 Publikationen über Chitosan und dessen vielfältige Derivate veröffentlicht. Hierin wurden neue Kompositionen zu Chitosan basierten Nanopartikeln und pharmazeutischen Präparaten vorgestellt und Tier- und Humanstudien durchgeführt. Die führenden Nationen in der Chitosan Forschung sind China (75 Artikel), Indien (37) und die USA (27).

Im Mai und Juni 2013 wurden insgesamt 231 Artikel über Chitosan und Chitosan-Derivate veröffentlicht. Die zentralen Themenbereiche umfassten Tier- und Humanstudien sowie Chitosan basierte Nanopartikel und pharmazeutische Präparate. Darüber hinaus wurden die physikalisch-chemischen Eigenschaften und die pH-Empfindlichkeit verschiedener Chitosan Derivate intensiv untersucht. Unter den Top-Nationen in der Chitosan Forschung waren wieder China (76 Artikel), USA (30) und Indien (14).

Im März und April wurden 262 Publikationen über Chitosan veröffentlicht, welche sich vorwiegend mit Tier- und Humanstudien, Nanopartikeln und pharmazeutischen Präparaten beschäftigten. Die erfolgreichsten Nationen auf dem Gebiet der Chitosan-Forschung waren: China (83 Artikel), Indien (31) und die USA (22).

Die antimikrobielle Wirkung von Chitosan ist allgemein bekannt und wurde bisher in der Zahnmedizin zur Vorbeugung von Karies sowie in der Lebensmittel-Verpackungsindustrie zur Konservierung von Nahrungsmitteln genutzt.

Im März 2012 wurden insgesamt 131 Artikel zum Thema Chitosan und Chitosan-Derivate veröffentlicht. Wie auch in den Vormonaten, steht China mit insgesamt 35 Artikeln wieder an der Publikationsspitze, gefolgt von den USA mit 14 sowie Indien mit 9 und Taiwan mit 8 Artikel.

Der Monat Januar eröffnet das Publikationsjahr 2012 mit insgesamt 159 Artikeln zum Thema Chitosan. Fast ein Drittel der Artikel stammt dabei aus China.

Zum Thema Chitosan wurden im September insgesamt 62 Artikel veröffentlicht. Die meisten Publikationen kamen in diesem Monat mit 10 Artikeln aus China. Indien steht mit 7 Artikeln an zweiter Stelle. Gefolgt von den USA mit insgesamt 6 Veröffentlichungen.

Im Februar dieses Jahres wurden 81 Paper über Chitosan und seine Derivate veröffentlicht. Wie in den Monaten zuvor war auch im Februar China mit 21 Publikationen das aktivste Land in diesem Forschungsgebiet gefolgt von den USA mit 12 und Indien mit 4 Publikationen.

Beginnend mit dem neuen Jahr wurden im Januar 2011 92 Artikel über Chitosan und seine Derivate publiziert. Die Topthemen im letzten Monat waren Evaluierungsstudien, Studien im Gewebe und über Nanopartikel mit 26, 25 und 21 Publikationen.

Im Dezember 2010 wurden 116 Artikel über das Thema Chitosan oder Chitosan-Derivate veröffentlicht. Mit 31 Publikationen über Chitosan ist China das Land, das die meisten Artikel publizierte, gefolgt von den USA mit 10 Publikationen und Indien mit 9. Dabei waren Chitosan-Nanopartikel, Evaluierungsstudien und pharmazeutische Entwicklungen von größtem Interesse (37, 34 und 33 Publikationen).

Die große Herausforderung im Bereich medizinischer Innovationen ist so klein, dass sie mit bloßem Auge nicht wahrgenommen werden kann.  Nanotechnologie – vielversprechend und zukunftsweisend, um u. a. Medikamente mithilfe von Drug-Delivery-Systemen im Körper genau an den gewünschten Ort zu bringen. Auch Chitosan bildet Nano-Partikel.  Die Heppe Medical Chitosan GmbH forscht derzeit an optimierten Herstellungsverfahren. Welche Vorteile bringt diese Methode?

Der Sommer neigt sich zum Ende – das heißt aber nicht, dass die News rund um Chitosan nicht heiß sind. Hier der Review der Chitosan Veröffentlichungen im August. 97 wissenschaftliche Artikel wurden veröffentlicht, in denen mit Chitosan gearbeitet wurde. Im Int J Biol Macromol wurden 8 Artikel veröffentlicht. Die Top drei Nationen bezogen auf die Anzahl der Artikel sind China, USA und Indien, gefolgt von Portugal auf Platz 4.

In diesem Monat wurden weltweit  wieder viele bemerkenswerte Artikel über Chitosan veröffentlicht. Alles in allem erschienen 122 Publikationen in 67 verschiedenen Journals. In Hinblick auf die Anzahl der publizierten Artikel gehören China (31), die USA (20) und Süd Korea (10) zu den führenden Ländern.

Am 21. Oktober 2009 veröffentlichte das Umweltbundesamt die Pressemitteilung 75/2009: "Nanotechnik für Mensch und Umwelt – Chancen fördern und Risiken mindern" - Anlass die Verbraucher zu informieren. Als Produzent für Materialien, die zur Herstellung von Nanopartikeln verwendet werden können, war die ARD zu Gast bei der Heppe Medical Chitosan GmbH.

Neben dem Event des ersten Halbjahres 2009 - der Europäischen Chitin und Chitosan Konfernez Ende Mai in Venedig, gab es auch wieder vielseitige Artikel der Chitin und Chitosan Forschung in den wissenschaftlichen Zeitungen zu lesen.

NanoBioSaccharides - ein Projekt, zur Enträtselung der Wirkung eines scheinbaren Wundermittels, ist abgeschlossen. Forscher aus sieben Nationen rund um Prof. Bruno Moerschbacher der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster erforschten in den letzten drei Jahren intensiv die Fähigkeiten von Chitosan und seinem Einsatz in der Humanmedizin. In der Nanobiotechnologie wird ein Durchbruch erwartet, der zu signifikanten Veränderungen im Feld des Transports von medizinischen Bio-Materialien, Medikamenten und Genen, sowie im Bereich des Zell- und Tissue-Engineering führt.