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Einfluss verschiedener Chitosanderivate auf die Immunogenität von PLGA-Nanopartikel

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.

BEWERTUNG DES EINFLUSSES DER POLYMERWAHL AUF DIE IMMUNOGENITÄT VON MIT CHITOSAN BESCHICHTETEN PLGA-NANOPARTIKEL MIT DER AN DER OBERFLÄCHE ADSORBIERTEN PNEUMOKOKKENPROTEIN-ANTIGEN PSPA4PRO

Kan Kaneko, Eliane N. Miyaji, Viviane M. Gonçalves, Daniela M. Ferreira, Carla Solórzano, Ronan MacLoughlin, Imran Saleem, Evaluation of polymer choice on immunogenicity of chitosan coated PLGA NPs with surface-adsorbed pneumococcal protein antigen PspA4Pro, International Journal of Pharmaceutics, Volume 599, 2021, 120407, ISSN 0378-5173, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.120407

Neuartige Pathogene und die wachsende Zahl mikrobieller Resistenzen sind nach wie vor Haupttreiber für die Entwicklung neuer Impfstoffe. Häufig basieren diese auf rekombinanten Proteinantigenen, die eine hohe Sicherheit und Präzision bieten. Allerdings sind sie oft limitiert durch eine schwache intrinsische Immunogenität, die den Einsatz von Immunostimulanzien notwendig macht.

Nanopartikel (NPs) können die Immunogenität von Impfstoffen durch ein verbessertes Targeting, Aufnahme und Transport der Antigene und Adjuvanten erhöhen. Poly(milch-co-glykolsäure) (PLGA) gilt als besonders biokompatibles Polymer für NPs, dass bereits erfolgreich in zahlreichen Therapeutika eingesetzt wird. Durch elektrostatische Wechselwirkungen können die rekombinanten Antigene recht unkompliziert auf die Oberfläche der NPs platziert werden. Die Immunogenität der Impfstoffe kann zudem durch das Einkapseln der Antigen-NPs mit Chitosan (CS) verbessert werden. CS hat eine erhöhte Immunogenität durch die positiven Ladungen der Aminogruppen. Außerdem ist es in der Lage eine Immunantwort durch den TLR-Weg als auch den cGAS-Sting-Weg auszulösen. Zusätzlich kann CS durch deine mucoadhäsiven Eigenschaften die Präsentation und Residenzzeit von Antigenen auf Schleimhäuten verbessern, was ebenfalls einen positiven Effekt auf die Immunogenität de NPs besitzt.

Um die optimale Immunantwort von Impfstoffen durch CS-PLGA-NPs zu erhalten wurden in der präsentierten Studie verschiedene PLGA Polymere und Chitosanderivate zu CS-PLGA-NPs synthetisiert, charakterisiert und mit dem Pneumokokkenprotein-Antigen PspA4Pro gekoppelt. Zudem wurde die Immunogenität der NPs an einem dendritischen JAWSII-Zellmodell untersucht. Neben PLGA-Polymeren mit verschiedenen Milch- und Glycolsäure-Ratios (50:50, 75:25), terminalen Endgruppen (Säure, Ester) und Molekulargewichten (7-17 kDa, 24-38 kDa, 4-15 kDa) wurden folgende Chitosanderivate der Heppe Medical Chitosan GmbH getestet:

Chitosan Derivat

Molekulargewicht (Mw)

Deacetylierungsgrad (DA)

Viskosität

Chitosan HCl

30-400 kDa

88,7 % 3,5 mPas

Carboxylmethylchitosan (CMC)

30-500 kDa

94,1 %

12 mPas

Oligomer

≤ 5 kDa

78 %

2 mPas

Glutamat

30–200 kDa

88,6 % 22 mPas

Zusätzlich dazu wurde noch Chitosan mit einem geringen Molekulargewicht (LMW, 50-190 kDa, DA: 75-85 %), Trimethylchitosan (TMC, 50-190 kDa, DA: NA) und Chitosanglycol (400 kDa) untersucht.

ERGEBNISSE

  • Für das Einkapseln von CS wurde REF-PLGA (Milch- und Glycolsäure-Ratio 50:50, terminale Säuregruppe, MW: 7-17 kDa) verwendet
  • 55-70 % CS-Absorption auf der PLGA-NP Oberfläche für CS HCl, TMC, CMC und Glycol CS, für LMC, Oligomer und CS Glutamat lag sie nur unter 45 %
  • Große Variation des Zeta-Potentials von CS-PLGA-NPs von -30 mV (Glycol CS) und +30 mV (CMC)
  • Große Unterschiede in Absorptionseffizienz von PspA4Pro abhängig vom CS: unter 10 % für CMC und Oligomer, über 90 % für CS HCl, Glutamat und Glycol CS
  • Verschiedene Expressionen von CD40 und CD86 in JAWSII-Zellen: größte Steigerung bei CS HCl im Vergleich zu reinen PLGA-NPs, wenig Unterschiede bei CMC und Oligomer → vermutlich eine geringere intrinsische Immunogenität
  • Abhängig von CS Ausgangskonzentration (0,2 – 2 mg/mL) kam es zu keiner Veränderung der Partikelgröße für CS HCl, TMC und zu einer Vergrößerung von bis zu 120 nm für LMC, Glycol CS, vergleichbare Beobachtungen im Bezug auf den PDI
  • CS HCl zeigte die höchste Absorptionseffizienz, sowie den höchsten CS Gehalt bei jeder verwendeten Konzentration
  • CD40/86 Expression gemischt abhängig von der eingesetzten CS Konzentration, nur LMC proportional von Konzentration abhängig, bei CS HCl kommt es zu einer Plateaubildung

Zusammenfassung: In der Studie wurde festgestellt, dass PLGA-NPs mit negativ geladenen Chitosanen und Chitosanderivaten eine generell schlechtere Immunogenität besaßen als die mit einer positiven Ladung. Große Variationen zwischen den Chitosanen und den Chitosanderivaten gab es sowohl bei der CS-Absorption auf der PLGA-NP Oberfläche, der Absorptionseffizienz von PspA4Pro und der Expression von CD40 und CD86 in JAWSII-Zellen. Insgesamt zeigte sich, dass CS HCl am immunogensten ist, und zudem eine hohe Adsorptionseffizienz sowie eine hohe PspA-Adsorption besitzt.

Link zum Artikel: Evaluation of polymer choice on immunogenicity of chitosan coated PLGA NPs with surface-adsorbed pneumococcal protein antigen PspA4Pro - ScienceDirect

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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

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:

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.


Wenn´s passt, können Sie sofort bei uns anfangen.

Aufpassen und nicht aus Versehen Äpfel mit Birnen vergleichen

Immer wieder findet man Publikationen in denen Chitosane miteinander verglichen werden. Zum Beispiel sind wir letztens auf ein Paper gestoßen, das Chitosan von Crustacea mit dem von Pilzen in Anwendungen im Bereich Knochen-Gewebe-Engineering vergleichen soll (Iqbal et al. 2024). Aber inwieweit war das überhaupt aussagekräftig?

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