Veröffentlichungen im November & Dezember 2014

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.

Tabelle: Journale mit der höchsten Anzahl von Chitosan basierten Publikationen im November und Dezember 2014
Quelle:GoPubMed

Nahezu ein Drittel dieser Publikationen befasst sich mit Chitosan modifizierten Nanopartikeln. Zwei vielversprechende Artikel werde hier nachfolgend vorgestellt,  da  sie neue biotechnologische Ansätze und Anwendungsmöglichkeiten von Chitosan veränderte Nanopartikel aufzeigen.

Chitosan stabilized Prussian blue nanoparticles for photothermally enhanced gene delivery.

Li X.D., Liang X.L., Ma F. et al.; Colloids Surf B Biointerfaces. Vol. 123:629-38; Nov. 2014

Die Gentherapie ist eine vielversprechende Methode, welche klinische Erfolge bei der Behandlung von schwerwiegenden Erkrankungen vorweisen kann. Die Effizienz des Nukleinsäure (Gen)-Transportes zum Zielort, sowie die biologische Sicherheit der Transportmoleküle (Vektoren) ist hingegen häufig unzureichend.

In diesem Artikel wurde ein lichtgesteuertes Gentransfersystem entwickelt bei dem Nanopartikel aus Preußischblau Pigment mit Chitosan modifizierte wurden (CS/PB NPs). Die positiv geladenen Nanopartikel verfügen über sehr vorteilhafte Eigenschaften:

• ultra-kleine Partikelgröße (∼ 3nm)
• physiologisch stabil
• biokompatibel, bestätigt in in vitro und in vivo Experimenten
• gesteigerte Gentransfektionrate durch photothermale Eigenschaft
• nicht viraler Vektor

CS/PB NPs verfügen über eine starke Absorptionseffizienz von Wellenlängen im nahen Infrarotlichtbereich (NIR). Durch die Stimulation der Nanopartikel mit NIR Licht setzen diese Wärmestrahlung frei, wodurch die Partikelaufnahme in die Zellen gefördert wird. Im Gegensatz zu freien Polyethyleniminen (PEI), welche häufig als Transfektionreagenzien zu Einsatz kommen, haben CS/PB NPs eine überlegene Transfektionseffizienz. Aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften stellen CS/PB NPs Nanovektoren ein vielversprechendes Werkzeug darstellen, um sowohl den Transfer und die Freisetzung von Nukleinsäuren zu optimieren, als auch die biologische Sicherheit in der Gentherapie zu verbessern.

Quelle: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927776514005323

Phospholipase A2-responsive antibiotic delivery via nanoparticle-stabilized liposomes for the treatment of bacterial infection.

Thamphiwatana S., Gao W., Pornpattananangkul D. et al.; J Mater Chem B Mater Biol Med. Vol. 14;2(46):8201-8207; Dec. 2014

Liposomen sind intensive Forschungsobjekte, da sie in der Lage sind Arzneimittel zu transportieren und in Abhängigkeit von ihrer Umgebung abzugeben. Durch die Adsorption von geladenen Nanopartikeln an die Lipidoberfläche, können Liposomen gegen Fusionierung geschützt und stabilisiert werden, wodurch das Austreten von Medikamenten „drug leakage“ vermindert wird.

Das Ziel dieser Studie war es ein smartes „on-demand“ Antibiotika Abgabesystem zu entwickeln. Hierzu wurden Chitosan modifizierte Goldnanopartikel (AuChi) an die Oberfläche von Liposomen adsorbiert. Diese AuChi-Liposomen verloren deutlich weniger Arzneimittelladung und zeigen keine Fusionsaktivität.

Die Liposomen wurden aus Lipiden zusammengesetzt, welche durch das Bakterienenzym Phospholipase A2 (PLA2) abgebaut werden können. Pathologische Bakterienstämme wie Helicobacter pylori sezernieren PLA2, wodurch sie die Entzündungsantwort des Wirtsorganismus modifizieren können. AuChi-Liposomen, die auf H. pylori Kulturen appliziert wurden, zeigten eine schnelle Freisetzung der eingeschlossenen Arzneimittelfracht. Durch das Beladen von Liposomen mit Doxycyclin, einem Tetracyclin-basierten Antibiotikum für die Behandlung von Infektionskrankheiten, konnte das Wachstum von  H. pylori erfolgreich unterdrückt werden.

Schlussfolgerung:

Die Medikamentenfreisetzung am Infektionsort verhält sich proportional zu der Konzentration von extrazellulärem PLA2, welches von pathogenen Bakterien sezerniert wird. Chitosan modifizierte Nanopartikel stabilisieren arzneimittelumhüllende Liposomen.

Quelle: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25544886?dopt=Abstract