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Chitosan für die Impfstoffentwicklung gegen SARS-CoV-2

Die weltweite Verbreitung des SARS-CoV-2 kann nur durch die Entwicklung von Impfstoffen eingedämmt werden. Vektor-Impfstoffe (DNA und virale) können mit den heutigen Synthesetechnologien schnell und kostengünstig hergestellt werden. Herausforderungen bei DNA-Vakzinen ist die Degradation durch DNasen, die ineffiziente Aufnahme durch Antigen-präsentierende Zellen (APC) und die geringe Immunogenität. Das partikuläre Adjuvantsystem, mit Quil-A beladene Chitosan Nanopartikel (QAC), ermöglicht den Transport der Plasmid-DNA direkt zu den Zielzellen und die Freisetzung über die Zeit. Wir stellen Ihnen hier zwei Studien zum Potential von Chitosan in der Impfstoffentwicklung vor.

Lokalisierte und systemische Immunantworten gegen SARS-CoV-2 nach mukosaler Immunisierung

Localized and Systemic Immune Responses against SARS-CoV-2 Following Mucosal Immunization. Chandrasekar, S.S.; Phanse, Y.; Hildebrand, R.E.; Hanafy, M.;Wu, C.-W.; Hansen, C.H.; Osorio, J.E.; Suresh, M.; Talaat, A.M., Vaccines 2021, 9, 132. https://doi.org/10.3390/vaccines9020132

Die Autoren hatten bereits in einer früheren Studie mit Quil-A-beladenen Chitosan (QAC)-Nanopartikel in Kombination mit Plasmidimpfstoffen gegen das Vogel-Coronavirus untersucht und eine robuste Immunantwort zeigen können. In der vorgestellten Studie wurde die Immunantwort gegenüber einer mukosalen homologen Plasmid- und einer heterologen Immunisierungsstrategie bei Verwendung eines Plasmid-Impfstoffs und des modifizierten Vakzines Ankara (MVA), welcher SARS-CoV-2 Spike (S)- und Nukleokapsid (N)-Antigene exprimiert, in Mäusen untersucht. Das Modified-Vaccinia-Ankara-Virus (MVA) ist ein abgeschwächtes Kuhpockenvirus, welches als viraler Vektor eingesetzt wird. Die effiziente Produktion im großen Maßstab ist bereits möglich und könnte zur Bekämpfung der COVID-19 Pandemie genutzt werden. Die Autoren vermuten, dass eine Kombination aus einer 1. Impfung mit der QAC-verkapselten Plasmid-DNA (Primer) und einer 2. Impfung mit einem MVA-Boost eine breiter Immunantwort auslöst (heterologe Strategie).

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Abbildung 1: Virale Antigene, Vakzin Design und Versuchsplanung. Quelle: Localized and Systemic Immune Responses against SARS-CoV-2 Following Mucosal Immunization. Chandrasekar, S.S.; Phanse, Y.; Hildebrand, R.E.; Hanafy, M.;Wu, C.-W.; Hansen, C.H.; Osorio, J.E.; Suresh, M.; Talaat, A.M., Vaccines 2021, 9, 132. https://doi.org/10.3390/vaccines9020132

Ergebnisse

  • Neutralisierende Antikörper im Serum und in der bronchoalveolären Lavage von Mäusen nur bei der heterologen intranasalen Immunsierungsstrategie
  • Induktion von Typ-1 und Typ-17-T-Zell-Antworten
  • Induktion von Typ-17-T-Zell Antworten (Expression von Typ-1-Zytokinen) in Lunge und Milz
  • Die homologe Plasmid-Impfstrategie induzierte die Induktion von lokalen mono- und polyfunktionalen T-Zellen, welche IFN-γ sezernieren

Schlussfolgerung: Die Studienergebnisse unterstreichen das Potential der QAC-Nano-Impfstoffe, die eine Immunantwort gegenüber dem neuartigen Coronavirus hervorrufen. Die heterologe Impfstrategie scheint für die Erzeugung der Immunität besser geeignet zu sein. Die homologe Impfstrategie könnte eine SARS-CoV-2 Infektion wahrscheinlich nicht verhindern, jedoch vermutlich einen schweren Verlauf. Weiter Studien sind notwendig, um die Wirksamkeit und das Potential der Plasmid-DNA beladenen Quil-A-Chitosan Nanopartikel abschließend zu beurteilen.

Quelle: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33562141/

In vitro Charakterisierung von inhalierbaren kationischen Hybrid-Nanopartikeln als potentielle Vakzine Träger

In Vitro Characterization of Inhalable Cationic Hybrid Nanoparticles as Potential Vaccine Carriers. Alfagih, I.M.; Kaneko, K.; Kunda, N.K.; Alanazi, F.; Dennison, S.R.; Tawfeek, H.M.; Saleem, I.Y. Pharmaceuticals 2021, 14, 164. https://doi.org/10.3390/ph14020164

Durchführung von Impfungen über die Lunge würde den natürlichen Infektionsweg von pulmonalen Erregern nachahmen und könnte dadurch eine lokale Immunantwort auslösen. Die Lunge bietet Antigen-präsentierende Zellen, wie dendritische Zellen, und eine große Oberfläche für die Absorption von Medikamenten. Zur pulmonalen Impfstoffverabreichung braucht es geeignete Formulierungen die geeignete Verabreichbarkeit, Biokompatibilität und Immunogenität bieten. Nanopartikel aus Poly(glycerinadipat-co-ω-pentadecalacton) (PGAco- PDL) könnten als Transportvehikel dienen.

Die Autoren stellten mit Rinderserumalbumin (BSA) gefüllte PGA-co-PDL-Nanopartikel (NPs) mittels Verdampfung des Emulsionslösungsmittels her. Zusätzlich wurde Chitosan Hydrochlorid (HCL) in die äußere Phase zur Oberflächenabsorption an den Nanopartikeln eingebracht. Die BSA-befüllten, kationischen Chitosan HCl Nanopartikel wurden in Nanokomposit-Mikroträger (NCMPs) aus L-Leucin eingebracht und sprühgetrocknet. Die Chitosan HCl NPs/NCMPs wurden in verschiedenen Assays bezüglich in-vitro-Aerosolisierung, Freisetzung, Zellviabilität und Aufnahme durch die Zellen sowie Proteinstrukturstabilität untersucht. Die Autoren setzten Chitosan HCl mit einem Deacetylierungsgrad von 80-95% und einem Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 400 kDa von Heppe Medical Chitosan ein.

Ergebnisse

  • Erfolgreiche Herstellung von hybriden kationischen Chitosan HCl NPs mit Partikelgrößen von 480,2±32.2 nm, einer Ladung von +14,2±0,72 mV und einer Beladung mit BSA von 7,28±1,3 µg/mg
  • Bildung feiner Partikelfraktionen
  • Stabile BSA-Proteinstruktur nach Freisetzung aus den Chitosan HCl NPs/NCMPs
  • Nahezu vollständige Freisetzung nach 48h
  • Zellviabilität von 70% bei dendritischen Zellen und A549 Zellen bei einer Konzentration von 2,5 mg/ml nach 4-24h Exposition (MTT Assay)
  • Aufnahme der Chitosan HCl NPs durch die dendritischen Zellen innerhalb einer Stunde
  • Aktivierung von dendritischen Zellen durch die Chitosan HCl NPs (Expression von CD40, CD86 und MHC-II-Zelloberflächenmarkern)

Schlussfolgerung: Die Studienergebnisse zeigen das Potential der Chitosan HCl NPs/NCMPs-Plattform für den Transport und die Freisetzung von Proteinen in der Lunge für immunstimulierende Anwendungen wie Impfstoffe. Die mehrschichtige Oberflächenadsorption des Chitosan HCls ermöglicht die Herstellung von positiv geladenen Nanopartikeln. Weitere Studien sind notwendig, um das Wirkstofffreisetzungssystem im Tiermodel zu testen.

Quelle: https://www.mdpi.com/1424-8247/14/2/164

chitosan, Covid, Impfstoff

Kontakt

  • Heppe Medical Chitosan GmbH
    Heinrich-Damerow-Straße 1
    D-06120 Halle (Saale)
  • Tel.: +49 (0) 345 27 996 300
    Fax: +49 (0) 345 27 996 378
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Nanokomposite mit antioxidativen Eigenschaften für zahnmedizinische Anwendungen

Nanokomposite mit antioxidativen Eigenschaften gewinnen zunehmend an Bedeutung in der biomedizinischen und insbesondere in der zahnmedizinischen Forschung. Dabei handelt es sich um Werkstoffkombinationen, die klassische Materialien mit Nanopartikeln vereinen – mit dem Ziel, mechanische, chemische oder biologische Eigenschaften gezielt zu verbessern. [1]

Wie unsere Mundgesundheit profitiert

Zellschäden und oxidativer Stress – ausgelöst durch sogenannte freie Radikale – betreffen auch die Mundhöhle. Antioxidantien wirken diesen schädlichen Molekülen entgegen, indem sie sie neutralisieren, und leisten damit einen wertvollen Beitrag zur Erhaltung der Zahngesundheit.
Ein besonders spannender Wirkstoff in diesem Zusammenhang ist Vitamin K2: Es besitzt entzündungshemmende Eigenschaften und unterstützt den Knochenstoffwechsel. [2] Damit trägt es zur Vorbeugung von Osteoporose und Zahnverlust bei. Zusätzlich gibt es Hinweise darauf, dass Vitamin K2 auch der Gefäßverkalkung entgegenwirkt – ein Aspekt, der sich wiederum positiv auf die allgemeine Mundgesundheit auswirken kann. [3]
Neuere Erkenntnisse deuten zudem darauf hin, dass Vitamin K2 entzündliche Prozesse im Zahnfleisch beeinflussen und über immunregulatorische Mechanismen Entzündungen im Mundraum reduzieren kann [2].

Forschung zu antioxidativen Nanokompositen

In einer aktuellen Studie wurde die antioxidative Wirkung von Nanokompositen untersucht, die aus Hydroxyapatit, Chitosan und Vitamin K2 bestehen. Im Rahmen der Untersuchung wurden vier unterschiedliche Proben analysiert (Vitamin K2, Vitamin K2 kombiniert mit Chitosan, Vitamin K2 kombiniert mit Nano-Hydroxyapatit und Vitamin K2 mit Chitosan und Nano-Hydroxyapatit als vollständiges Nanokomposit). [1]

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Die antioxidative Aktivität wurde mithilfe des DPPH-Radikalfängertests gemessen – einem etablierten Verfahren zur Quantifizierung freier Radikale. Das Ergebnis: Die Kombination aus Vitamin K2, Chitosan und Nano-Hydroxyapatit zeigte die höchste antioxidative Wirkung. Dicht gefolgt von der Variante mit Vitamin K2 und Chitosan [1].

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Potenzial für die Zahnmedizin

Dank ihrer hohen antioxidativen Kapazität sind solche Nanokomposite vielversprechende Kandidaten für verschiedene zahnmedizinische Einsatzbereiche [4]. Denkbare Anwendungen sind:
• Schutzschichten für Füllungsmaterialien zur Reduktion oxidativer Schäden
• Implantatbeschichtungen zur Förderung der Heilung
• Innovative Mundpflegeprodukte zur Neutralisierung freier Radikale [5]
Die Forschung legt nahe, dass Nanokomposite mit Vitamin K2, Chitosan und Nano-Hydroxyapatit zur gezielten Optimierung zahnmedizinischer Materialien beitragen können. Weitere Studien werden benötigt, um die optimale Zusammensetzung und Anwendung dieser neuartigen Werkstoffe zu bestimmen. [1]
In unserem Onlineshop finden Sie eine breite Auswahl an Chitosanen, die sich für dentalmedizinische Anwendungen eignen. Sprechen Sie uns gern an – wir beraten Sie kompetent und finden gemeinsam das passende Produkt für Ihr Projekt!

Mehr als nur antioxidativ: Auch antimikrobiell wirksam

Neben ihren antioxidativen Eigenschaften zeigen Nanokomposite aus Vitamin K2, Chitosan und Nano-Hydroxyapatit auch ein vielversprechendes antimikrobielles Potenzial. In aktuellen Studien konnten diese Materialien das Wachstum klinisch relevanter Mikroorganismen deutlich hemmen. Insbesondere in der Beschichtung von Zahnimplantaten bieten sie damit einen doppelten Vorteil: Sie schützen vor oxidativem Stress und wirken gleichzeitig gegen bakterielle Besiedlung – ein entscheidender Faktor für die langfristige Osseointegration und den Erhalt periimplantärer Gewebe. [6]

Zusammenfassung:

Ein neu entwickelter Nanokomposit aus Vitamin K2, Chitosan und Nano-Hydroxyapatit zeigt in vitro signifikante antioxidative und antimikrobielle Eigenschaften. Besonders Chitosan trägt wesentlich zur bioaktiven Funktionalität des Materials bei.
Wesentliche Erkenntnisse:
• Höchste antioxidative Aktivität bei der Kombination Vitamin K2 + Chitosan + Nano-Hydroxyapatit
• Deutliche Hemmung mikrobieller Stämme, relevant für die orale Gesundheit
• Chitosan wirkt synergistisch und unterstützt zusätzlich die Osseointegration bei Implantaten
• Eignung für dentalmedizinische Anwendungen wie Implantatbeschichtungen, Füllungsschutz und bioaktive Mundpflege

 

Quellen
1. Free radical scavenging activity of nano-hydroxyapatite (HA)/chitosan/vitamin K2 for biomedical applications | AIP Conference Proceedings | AIP Publishing, abgerufen am 06.06.2025
2. Vitamin K2 als Mittel gegen Entzündungen? – Biochemie für dein genetisches Maximum, abgerufen am 10.06.2025
3. Torhaus – Ihre Zahnärzte | Warum sind K-Vitamine wichtig für die Zähne, abgerufen am 10.06.2025
4. A Review on Nanocomposite Coatings in Dentistry | Journal of Materials Science, abgerufen am 06.06.2025
5. Use of Antimicrobial Nanoparticles for the Management of Dental Diseases, abgerufen am 06.06.2025
6. Assessment of Antimicrobial Activity of Nanocomposites Based on Nano-Hydroxyapatite (HAP), Chitosan, and Vitamin K2

Stabilität, Herausforderungen und Perspektiven von Chitosan für die Delivery von Krebsmedikamenten und geweberegenerativen Wachstumsfaktoren

Im Review Artikel wurden verschiedene Plattformen auf Chitosanbasis zur Drug Delivery vorgestellt. Speziell wurden hier besonders Systeme zur Krebsbehandlung und zur Delivery von Wachstumsfaktoren, die die Geweberegeneration fördern beleuchtet.

 

 

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.

 

Treffen Sie uns in 2025

Im Jahr 2025 werden wir an mehreren Symposien oder Messen teilnehmen. Wir würden uns freuen, Sie bei der nächsten Veranstaltung begrüßen zu dürfen.

Merken Sie sich die Termine folgender Veranstaltungen vor:

Startup Innovation Exhibition
25. - 27. June 2025 | Seoul, Korea
 
International Polysaccharide Conference
25. - 28. August 2025 | Sundsvall, Schweden
 
Asia-Pacific Chitin and Chitosan Symposium
26. - 29. August 2025 | Taipei, Taiwan
 
International Conference on Chitin and Chitosan
26. - 29. Oktober 2025 | Hermosillo, Mexiko
 
28. - 30. Oktober 2025 | Frankfurt, Deutschland
 
17. - 20. November 2025 | Düsseldorf, Deutschland
 
International Conference on Biopolymers and Polymer Science
04. - 06. Dezember 2025 | Paris, Frankreich

 

Wir suchen SIE - Mitarbeiter in der Produktion (m/w/d)

Keine Lust auf Langeweile? Für die Verstärkung unseres Teams suchen wir ab sofort Produktionsmitarbeiter (m/w/d) im Bereich Pharma- und Medizintechnik

Pharmakant (m/w/d) für ProduktioN

Die Heppe Medical Chitosan GmbH (HMC) ist ein mittelständisches Chemie-/Pharma-Unternehmen, das sich als Weltmarktführer im Bereich Chitosan und Chitosan-Derivate etabliert hat. Unser Bioprodukt wird in chemischen Verfahren im kg-Maßstab als innovativer Rohstoff für die Pharmaindustrie und Medizintechnik hergestellt. Chitosane sind unsere Passion.

Wir suchen Mitarbeiter (m/w/d), die Lust darauf haben, langfristig an der Herstellung dieser einzigartigen Rohstoffe mitzuwirken.

Zu Ihren Aufgaben gehören:

  • Betreuung verschiedener Produktionsabläufe, teilweise in Teamarbeit aber auch in Eigenverantwortung
  • Herstellung unserer Produkte durch chemische Synthese nach Rezeptur
  • Bedienung und Überwachung von Reaktoren und Mühlen
  • Abfüllung von Zwischen- und Endprodukten
  • Mitarbeit bei Syntheseentwicklungen
  • Arbeiten teilweise im GMP Umfeld (Reinraum Klasse C)
  • Dokumentation der durchgeführten Arbeiten
  • Wartung und Reinigung von Reaktoren und Arbeitsmaterialien

Es wäre super, wenn Sie Folgendes mitbringen:

  • Eine erfolgreich abgeschlossene Berufsausbildung zum Pharmakanten, Chemikanten, eine vergleichbare Ausbildung oder einen Bachelor in Chemie
  • Eine saubere, zuverlässige, strukturierte und sorgfältige Arbeitsweise
  • Erfahrungen in der Medizinprodukte- oder Pharmaindustrie von Vorteil
  • Gute Deutschkenntnisse in Wort und Schrift
  • Flexibilität, Teamfähigkeit und Qualitätsbewusstsein

Was wir Ihnen bieten:

  • Eine klasse Arbeitsatmosphäre in einem freundlichen und kollegialen Team
  • Umfassende Einarbeitung sowie Schulungen
  • Ein abwechslungsreiches Tätigkeitsfeld
  • Perspektiven für Ihre persönliche Weiterentwicklung
  • 40 Wochenstunden mit flexibler Arbeitszeit, Arbeitszeitrahmen: 07:00-18:00 Uhr
  • KEINE Wochenend- oder Schichtarbeit
  • Unbefristeter Arbeitsvertrag
  • Sehr gute Verkehrsanbindung
  • Kaffee, Tee und Wasser inklusive

Wir freuen uns auf Ihre aussagekräftige Bewerbung. Teilen Sie uns in dieser Ihren möglichen Eintrittstermin und Ihre Gehaltsvorstellung mit. Die Bewerbungsunterlagen mit Motivationsschreiben senden Sie bitte als PDF-Dokument per E-Mail an Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.. Ihre Ansprechpartnerin unsere Geschäftsführerin Frau Katja Richter.


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