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Publikationen im März 2015

Im März 2015 wurden insgesamt 201 Artikel über Chitosan und seine Derivate veröffentlicht. Die Hauptthemen adressierten Chitosane in Evaluationsstudien, Nanopartikel, pharmazeutischen Präparaten und Geweben. Die führenden Nationen in der Chitosan-Forschung waren wieder: China (51 Artikel), Indien (23) und die USA (21).

Top Journale    Publikationen
Carbohydrate polymers 25
International journal of biological macromolecules    22
ACS applied materials & interfaces 10
Materials science & engineering. C, Materials for biological applications 6
International journal of pharmaceutics 5

Tabelle: Führende Fachzeitschriften, welche die höchsten Anzahl von Chitosan-bezogene Artikeln im März 2015 veröffentlichten. Quelle: GoPubMed

In zahlreichen Publikationen wurden Chitosan modifizierte Gerüste zur Gewebezüchtung bereits intensiv untersucht. Für einige medizinische Anwendungen ist sowohl ein definierter Grad an Elastizität als auch mechanischer Belastbarkeit erforderlich. In den beiden folgenden Studien wurden neue Chitosan modifizierte Substrate entwickelt, die als zelluläre Matrize für die Kultivierung von spezifischem Gewebe geeignet waren.

Incorporation of chitosan in biomimetic gelatin/chondroitin-6-sulfate/hyaluronan cryogel for cartilage tissue engineering.

Kuo C.Y., Chen C.H, Hsiao C.Y. et al.; Carbohydrate Polymers. Vol. 117:722-30. März 2015

In der vorliegenden Studie wurde ein Kryogel-Gerüst entwickelt, dass für die Züchtung von Knorpelgewebe geeignet ist. Um die extrazelluläre Matrix des Knorpelgewebes nachzuahmen wurden das Gerüst aus Gelatine, Chondroitin-6-Sulfat und Hyaluronsäure gefertigt. Kryogele werden bei Temperaturen unter null Grad synthetisiert, um eine gefrorene und flüssige Lösungsmittelphase zu erhalten. In der flüssigen Mikrophase konzentrieren sich gelöste Stoffe und bilden durch chemische Reaktionen eine gelartige Struktur aus. Die makroporösen Strukturen entstehen durch das Auftauen von Lösungsmittelkristallen.
Gelatine besteht aus denaturiertem Kollagen, welches ein Hauptbestandteil von Knorpel ist. Chondroitin-6-sulfat ist ein Glycosaminoglycan und liefert die Druckfestigkeit im Knorpelgewebe. Hyaluronan ist ein wichtiger Bestandteil der extrazellulären Matrix und fördert die Zellproliferation und Migration. Das Gerüst wurde zusätzlich durch Chitosan (0,20 Acetylierungsgrad) modifiziert, um die Zelladhäsion und allgemeine Matrixeigenschaften zu verbessern.

Ergebnisse für GCH-Chitosan-Kryogel verglichen mit GCH-Kryrogel:

  • Höhere Porosität und größere Porengröße
  • Höhere Belastbarkeit und Elastizität
  • Weniger Spannungsrelaxation
  • Vermindertes Chondrozyten-Wachstum und Proliferation  
  • Hochregulierte Sekretion von Glykosaminoglykanen und Kollagen Typ II
  • GCH-Chitosan Transplantate unterstützen Regeneration von Gelenkknorpeldefekten in vivo     

Schlussfolgerungen: GCH-Chitosan-Kryogele verfügen im Vergleich zu GCH-Kryogelen über verbesserte physikalische und mechanische Eigenschaften und besitzen ähnliche biomechanische Eigenschaften wie Knorpel. Die Wachstumshemmung von Chondrozyten und die verstärkte Sekretion von Glykosaminoglykanen und Kollagen Typ II weist auf einen zellulären Redifferenzierungsprozess hin. GCH-Chitosan-Transplantate könnten für die Knorpelgewebszüchtung nützlich sein, da sie auch in vivo in der Lage sind Gelenkknorpeldefekte von Kaninchen funktionell zu reparieren.

Quelle: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25498693

Bacterial Cellulose As a Support for the Growth of Retinal Pigment Epithelium.

Gonçalves S., Padrão J., Rodrigues I.P. et al.; Biomacromolecules. [Epub ahead of print] März 2015

Makuladegeneration ist eine Erkrankung, die eine verschwommene Sicht oder sogar irreversible Blindheit verursachen kann. In dieser Studie wurde ein neuartiges Substrat aus bakterieller Zellulose (BC) entwickelt, dass als Matrize für retinale Pigmentepithel (RPE) Zellen dienen sollte. Mit Transplantate aus RPE-Zellen beladenen BC-Gerüsten könnten beschädigte Photo-Rezeptoren in der Netzhaut des Auges ersetzen werden.
BC-Nanofasern wurden durch Gluconacetobacter xylinus Bakterien synthetisiert und verfügen über vorteilhafte Eigenschaften für biomedizinische Anwendungen. Das nicht-toxische, elastische Polymer ist durchlässig für Gase und Flüssigkeiten, es ist hydrophil und wird im menschlichen Körper nicht abgebaut. Um die Adhäsion von RPE-Zellen zu verbessern, wurde die Oberfläche der BC-Fasern zusätzlich durch Acetylierung oder Polysaccharid-Adsorption, unter Verwendung von Chitosan oder Carboxymethylcellulose, modifiziert.

Ergebnisse:

  • Alle oberflächenmodifizierte Substrate BC zeigen:
    • ähnliche poröse Struktur
    • ähnliche Permeationskoeffizienten für Lösungen
    • verstärkte Zelladhäsion und Proliferation
  • Acetylierte BC:
    • verringerte Hydrophilie und Schwellungskapazität
    • geringere Zugfestigkeit und Bruchdehnung
  • Polysaccharid BC
    • hohen hydrophilen Grad
    • erhöhte Protein-Adsorption

Schlussfolgerung: Alle oberflächenmodifizierten BC-Gerüste zeigten eine deutlich verbesserte Adhäsions- und Proliferationsrate der Zellen. Acetylierte oder Chitosan modifizierte BC-Substrate waren der Carboxymethylcellulose-Modifizierung jedoch etwas überlegen. Die RPE-Zellen hafteten als einschichtiges Epithel an der BC-Oberfläche und wanderten nicht in die Poren. Da sich BC-Substrate als geeignete RPE-Trägerstoffe erwiesen haben, sind BC-RPE-Transplantate vielleicht auch in der Lage degenerierten Photo-Rezeptoren in vivo zu ersetzen.

Quelle: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25748276

chitosan, Geweberegeneration, scaffold, tissue engineering

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