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Chitosan für pulmonale Anwendungen

Chitosan ist ein aussichtsreiches Wirkstofftransportsystem für pulmonale Anwendungen und ist dadurch besonders in der Corona Pandemie für den Wirkstofftransport von besonderem Interesse. Nützlich sind dabei die mukoadhäsiven, permeationssteigernden und orts-/zellspezifischen Eigenschaften des biologisch abbaubaren und biokompatiblen Polymers. Entwickelt wurden bereits Nanocarrier basierend auf verschiedenen Mikroverkapselungs- und Mikro-Nano-Mischsystemen. Der aerodynamischen Charakter ist dabei wichtig um eine effiziente pulmonale Aerosolbildung und Inhalation zu ermöglichen. In diesem Artikel geben wir Ihnen einen Einblick in einen Artikel über Chitosan und seine Entwicklung als Lungenpartikel-Antiinfektiva.

Ein Überblick über Chitosan und seine Entwicklung als Lungenpartikel-Antiinfektiva und Anti-Krebs-Medikamententräger

A review on chitosan and its development as pulmonary particulate anti-infective and anti-cancer drug carriers. Ruhisy Mohd Rasul, M. Tamilarasi Muniandy, Zabliza Zakaria, Kifayatullah Shah, Chin Fei Chee, Ali Dabbagh, Noorsaadah Abd Rahman, and Tin Wui Wong. Carbohydr Polym. 2020 Dec 15; 250: 116800. Published online 2020 Aug 18. doi: 10.1016/j.carbpol.2020.116800

Durch Inhalation ist es möglich Therapeutika auf nicht-invasive, organspezifische Art und Weise direkt in der Lunge zu verabreichen. Durch die Ausstattung des Wirkstofffreisetzungssystems mit speziellen Liganden können bestimmte Zelltypen spezifisch angesprochen werden. Da die Lunge im Gegensatz zum Magen-Darm-Trakt nur begrenzt Enzyme für eine Metabolisierung von Medikamenten besitzt, ist der Einsatz protein- und genbasierter Therapeutika möglich. Eine große Herausforderung bei der pulmonalen Medikamentenverabreichung ist der hohe Verzweigungsgrad der Atemwege mit unterschiedlichen Längen und Durchmessern.

In der Lungenheilkunde sind derzeit folgende Inhalationsgeräte in Verwendung:

  • Druck-Dosier-Inhalatoren
  • Pulverinhalatoren
  • Vernebler

Erforscht wird unter anderem die Behandlung von Tuberkulose mit Chitosan-basierten Wirkstofftransportsystemen. Tuberkulose ist eine chronische, bakterielle Infektion, die durch durch M. tuberculosis verursacht und über die Luft übertragen wird. Die Erkrankung betrifft hauptsächlich die Lunge und die Behandlung ist durch Einschränkungen bei der Medikamentendosierung, Nebenwirkungen und schlechte Penetration der Wirkstoffe an die Infektionsherde erschwert. Verschiedenste Chitosan-basierte Nano- und Mikrofreisetzungssysteme wurden bereits für die pulmonale Verabreichung von Tuberkulose Medikamenten untersucht (siehe Tabelle). Die Herstellung von Nanopartikeln erfolgt durch die Lösungsmittelverdunstung-Emulgiertechnik oder mittels ionischer Gelierung von gegensätzlich geladenen Materialien im flüssigen Zustand, mit anschließender Gefriertrocknung oder Sprühtrocknung. Alternativ werden die Systeme direkt durch Sprühtrocknung unter Variation der Parameter hergestellt. Um die Aggregation der Nanopartikel zu verhindern kommen Füllstoffe/Dispergiermittel wie Laktose, Mannitol oder Maltodextrin zum Einsatz. Es wurde festgestellt, dass bei Vermischung von Chitosan-Nanopartikeln mit Laktose-Mikropartikeln die Größe, Form und spezifische Oberfläche der Nanopartikel einen starken Einfluss auf die Inhalationseffizienz der Nanopartikel haben (Alhajj et al., 2020).

Tabelle: Beispiele für erforschte pulmonale Chitosan-basierte Transportsysteme für die Behandlung von Infektionskrankheiten.

Formulierung und Herstellung Testung Quelle
Chitosan Nanopartikel beladen mit „Prothionamide“ (Tuberkulose Wirkstoff), ionische Vernetzung und Gefriertrocknung, Puderformulierung In vivo: Verlängerung der Wirkstoffverfügbarkeit durch die Nanopartikel Debnath et al., 2018
Isoniazid und Rifampin beladene Genipin-vernetzte Carboxymethyl-Chitosan Nanogele In vivo: Erfolgreicher Transport in die Lunge, in vitro: starke anti-bakterielle Wirkung Wu et al.,
2018
Rifampicin beladene Octanoyl-Chitosan-Nanopartikel, Lösungsmittelverdunstung und Gefriertrocknung, mit 1 %w/v Trehalose Dehydrat als Gefrierschutz In vitro: keine Zelltoxizität festgestellt Petkar et al.,
2018
Isoniazid und Rifampicin beladene Chitosan Nanopartikel, Ionische Gelierung und Sprühtrocknung In vitro: Verabreichung von M. tuberculosis-infizierter Mäuse mit vernebelten Nanopartikeln über 28 Tage,  nach Behandlung keine nachweisbaren mykobakteriellen koloniebildenden Einheit in Lungen- und Milzhomogenaten Garg et al.,
2015

Schlussfolgerung: Chitosan und seine Derivate eignen sich ausgezeichnet als Trägermaterial für die pulmonale Verabreichung von Medikamenten zur Behandlung von Atemwegsinfektionen. In Zukunft wären sie eine geeignete Alternative für Lactose, welches bisher oft als Hauptwirkstoffträger eingesetzt wird. Die Nutzung von Chitosan und Derivaten erfordert eine eingehende Analyse einschließlich der aerodynamischen in vitro-Charakterisierung und in vivo-Untersuchung der Pharmakokinetik und Funktionalität dieser Partikel um die therapeutische Leistung bewerten zu können.

Quellen: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861720309735

Alhajj, N., Zakaria, Z., Naharudin, I., Ahsan, F., Li, W., & Wong, T. W. (2020). Critical physicochemical attributes of chitosan nanoparticles admixed lactose-PEG 3000 microparticles in pulmonary inhalation. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, 15(3), 374–384.

Garg, T., Rath, G., & Goyal, A. K. (2015). Inhalable chitosan nanoparticles as antitubercular drug carriers for an effective treatment of tuberculosis. Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology, 44(3), 1–5.

Petkar, K. C., Chavhan, S., Kunda, N., Saleem, I., Somavarapu, S., Taylor, K. M. G., & Sawant, K. K. (2018). Development of novel octanoyl chitosan nanoparticles for improved rifampicin pulmonary delivery: Optimization by factorial design. AAPS PharmSciTech, 19(4), 1758–1772.

Wu, T., Liao, W., Wang, W., Zhou, J., Tan, W., Xiang, W., & Cai, X. (2018). Genipincrosslinked carboxymethyl chitosan nanogel for lung-targeted delivery of isoniazid and rifampin. Carbohydrate Polymers, 197, 403–413.

Debnath, S. K., Saisivam, S., Debanth, M., & Omri, A. (2018). Development and evaluation of chitosan nanoparticles based dry powder inhalation formulations of prothionamide. PloS One, 13(1), Article e0190976.

 

 

Nanopartikel, Corona, Covid, Atemwegsinfektion, Tuberkulose

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

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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News

  • Rückblick auf drei Tage des wissenschaftlichen Austausches bei der EUCHIS in Siglufjörður

    HMC war vom 11. bis zum 14. September auf der EUCHIS 2023 in Siglufjörður im Norden Islands vertreten. Falls Sie uns dort nicht treffen konnten, lesen Sie hier unsere Highlights der Konferenz oder besuchen Sie uns noch bis zum 22. September auf der EPNOE in Graz.

  • Abbaubare Körperelektroden aus carboxyliertem Chitosan und Sulfobetain-Methacrylat

    Tragbare Elektroden, über welche vielfältige Körperfunktionen gemessen werden, verursachen elektronischen Abfall und müssen im Fall von Implantaten aufwändig entfernt werden. In der präsentierten Studie wird ein vollständig zersetzbares Materialgemisch mit Chitosan vorgestellt, welches auch bei hoher körperlicher Belastung Bewegung und Schweiß standhält.

  • Weltneuheit Chitosan Molekulargewichtsstandards!

    Auf der EUCHIS 2023 stellt HMC zum ersten Mal Chitosan-Standards vor. ,,Wir sind stolz darauf, endlich einen zuverlässigen Standard für die Molekulargewichtsanalyse anbieten zu können", sagt Katja Richter, Geschäftsführerin von Heppe Medical Chitosan. Das bedeutet, dass Forscher und Kunden Chitosane nicht mehr mit anderen Substanzen wie Pullulan oder PEG/PEO für die Molekulargewichtsanalyse vergleichen müssen. Jetzt können zuverlässige Chitosane verwendet werden. Keine Näherungswerte. Kein Nachdenken darüber, ob es die richtigen, zuverlässigen Ergebnisse sind. Verlässliche Chitosane für exzellente Forschung und hervorragende pharmazeutische Produkte. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.

  • Aromatisches Derivat von Chitosan verbessert regenerative Eigenschaften

    Die antioxidativen, bakteriostatischen und antientzündlichen Eigenschaften von Chitosan sorgen dafür, dass es sehr gut für Anwendungen in der regenerativen Medizin wie Wundauflagen geeignet ist. In der präsentierten Studie wird ein über eine Schiffsche Base derivatisiertes Chitosan vorgestellt, welches diese Eigenschaften weiter verbessert.

  • Los geht’s mit der EUCHIS 2023!

    Nachdem unsere Chitosan-Krabbe die wunderschöne Landschaft Islands bereist hat, ist sie nun unterwegs Richtung Siglufjörður zur EUCHIS 2023. Wir freuen uns schon sehr darauf alle wiederzusehen und sind gespannt auf den wissenschaftlichen Austausch. Neben Chitosan und unserer Krabbe haben wir großartige Neuigkeiten im Gepäck. Seid gespannt!

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