Publikation im Juli & August 2014

In den Sommermonaten Juli und August 2014 wurden 246 Artikel über Chitosan und Chitosan Derivate veröffentlicht. Diese Artikel wurden überwiegend durch Wissenschaftler aus China (59 Artikel), USA (31) und Indien (30) publiziert. Die Topthemen adressierten die Bereiche: Nanopartikel, pharmazeutische Präparate und Tierstudien.

Tabelle: Führende wissenschaftliche Journale mit den meisten Chitosan-bezogenen Publikationen im Juli und August 2014. Quelle: GoPubMed

Natürliche Polymere wie Chitosan, Alginat und Collagen sind für den Bereich des Tissue-Engineerings von großem Interesse. Da diese Biomaterialen von lebenden Organismen stammen sind sie biologisch abbaubar, nicht toxisch und könne das Anheftung und Wachstum von Zellen fördern. Im Juli und August wurden 18 Artikel über Chitosan-modifizierte Biopolymere veröffentlicht. Zwei vielversprechende Artikel werden nachfolgend detaillierter vorgestellt.

A simple material model to generate epidermal and dermal layers in vitro for skin regeneration.

Tsao C.T., Leung M., Chang J.Y., Zhang M.; Journal of materials chemistry. B, Materials for biology and medicine. Vol. 2 (32): 5256-5264; August 2014

Die Entwicklung von zellulären Hauttransplantaten ist eine vielversprechende Technologie, um schwerwiegenden Hautdefekten wie chronischen Wunden oder Verbrennungen zu behandeln. Die Autoren dieser Studie entwickelten ein Chitosan-basiertes, zweischichtiges Hautäquivalent und untersuchten verschiedene Transplantatzusammensetzungen hinsichtlich der Zellteilungsrate und Zellreifung in Wunden.

Der Kern des Transplantats wurde aus porösem Chitosan-Alginat (CA) gebildet, welches als mechanisches Stützelement diente. Das CA-Gerüst wurde mit einem thermisch reversiblen Gel aus Chitosan Poly(ethylenglyocol) (C-PEG) imprägniert. Das Gel diente der Umhüllung von Fibroblasten und ahmte die Hautschicht der Dermis nach. Die Epidermis wurde durch eine Schicht aus Keratinozyten gebildet, welche auf die CA/C-PEG Oberfläche ausgebracht wurde. Drei verschiede experimentelle Ansätze wurden getestet.

Fig. a: CA-Transplantate ohne C PEG Gel, in Zellmedium kultiviert Fig. b: CA/C-PEG-Transplantate in  Medium ohne Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche Fig. c: CA/C-PEG-Transplantate mit Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche

Ergebnisse:

• CA/C-PEG-Transplantate steigern die Keratinozyten und Fibroblasten Zellteilung
• Die Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche fördert die Keratinozytenreifung  
• CA/C-PEG-Transplantate ahmt die Mikroumgebung der Haut nach

Quelle: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25147728

Comparison of biomaterial delivery vehicles for improving acute retention of stem cells in the infarcted heart.

Roche E.T., Hastings C.L., Lewin S.A. et al.; Biomaterials. Vol. 35 (25): 6850-8, August 2014.

Ein myokardialer Infarkt (Herzinfarkt; MI) ist ein lebensbedrohliches Ereignis, welches durch eine lokale Durchblutungsstörung des Herzmuskels verursacht wird. Da MI weltweit zu den Haupttodesursache gehört, werden neue Behandlungsmöglichkeiten dringend benötigt.

Das Ziel dieser Studie war es verschiedene natürliche Polymere (Chitosan, Alginat, Collagen) hinsichtlich ihrer Fähigkeit das Überleben, die Applikation und Speicherung von eingeschlossenen Zellen zu unterstützen, untersucht. Humane mesenchymale Stammzellen (hMSCs) wurden in injizierbare Hydrogele aus Chitosan/β-Glycerophosphat oder Alginat inkorporiert. Des Weiteren wurden epikardiale Patches aus Alginat oder Collagen mit hMSCs beladen. Als Referenz für den gegenwärtigen klinischen Standard, wurden in einer Salzlösung gelöste Zellen verwendet.

Ergebnisse:

• In vitro: Die Vitalität von hMSCs war in allen Biomaterialen unter hypoxischen Bedingungen (Nachahmung der Infarktumgebung) reduziert. Die Biomaterialen waren jedoch einschichtigen Kulturen hinsichtlich der Zellvitalität überlegen.
• In vivo: Die Experimente wurden an einem Ratten myokardialen Infarktmodel durchgeführt. hMSCs-beladenen Proben wurden in die Infarktrandzone appliziert. Nach 24 wurde die Zellspeicherfähigkeit durch Fluoreszenzbildgebung  (GFP-hMSCs) und immunhistochemische Analysen untersucht.

(*)   x-facher Anstieg gegenüber Salzlösung

Schlussfolgerung: Alle untersuchten Polymere, einschließlich Chitosan, verbesserten die Vitalität, Zustellbarkeit und Speicherung von Zellen im Vergleich zur standardisierten Zell-Salzlösung. Die untersuchten Biomaterialen sind auf Grund ihrer positiven Eigenschaften sehr gut für in vivo Zell-Applikations-systemen geeignet.