Publikationen im Januar 2017 - Layer-by-Layer Beschichtung mit Chitosan

Das Jahr 2017 startete im Januar mit vielen neuen Publikationen über Chitosan  und Chitosan Derivative (383 Artikel). Die meisten Veröffentlichungen kamen aus China (75), den USA (39) und Indien (25). Heute beschäftigen wir uns mit der Layer-by-Layer (LbL) Beschichtung mit Chitosan, meist in Kombination mit anderen Biomaterialien, und möglichen Anwendungen.

Gemäß gopubmed wurden im Januar 2017 16 Artikel über Chitosan und Layer-by-Layer Beschichtung veröffentlicht. Die Publikationen sind überwiegend mit folgenden Schlagwörtern verbunden:

Tabelle: Mit Chitosan und Layer-by-Layer verknüpfte Schlagwörter im Januar 2017. Quelle: gopubmed

Das Interesse am Design und der Herstellung von nanostrukturierten Materialien für Anwendungen in der Biomedizin ist groß. Zur Funktionalisierung von Materialien wird häufig die Layer-by-Layer Technik eingesetzt. Dabei werden Filme aus Schichten gegensätzlich geladener Materialien aufgebaut. Wir haben zwei Artikel über die Funktionalisierung mit Chitosan mittels LbL Methode vom Januar 2017 ausgewählt, die wir Ihnen vorstellen möchten.

Beeinflussung der Zelladhäsion durch Schicht für Schicht Aufbau von Chitosan und Alginat

Tuning cell adhesive properties via layer-by-layer assembly of chitosan and alginate. Silva J. M., Garcia J. R., Reis R. L. et al. Acta Biomaterialia 51, 279-293. Epub Januar 2017

Um geeignete Beschichtungen zu entwickeln, ist es wichtig die Mechanismen zwischen Zellen und Multilayern zu verstehen. Die Autoren untersuchen inwiefern die Zelladhäsion durch eine Quervernetzung oder zusätzliche Beschichtung der Multilayer beeinflusst werden kann. Die mehrlagigen Beschichtungen wurden aus Chitosan mit mittlerem Molekulargewicht (MW 150-300 kDa, 90% DDA, Heppe Medical Chitosan) und Alginat mit geringer Viskosität hergestellt.

Ergebnisse:

• Quervernetzung verbesserte mechanische Eigenschaften
• Quervernetzung veränderte das Adhäsionsverhalten von humanen umbilikalen venösen Endothelzellen (HUVECs)
• Zusätzliche Beschichtung mit Chitosan/Alginat auf bereits quervernetzte Filme verminderte die Zelladhäsion, -ausbreitung und –differenzierung

Schlussfolgerung: Die Multilayer aus Chitosan/Alginate konnten erfolgreich mittels Layer-by-Layer Technik hergestellt werden. Außerdem zeigten die Autoren aus Portugal wie die Zelladhäsion durch die Veränderung  der funktionalisierten Beschichtung beeinflusst werden kann.

Quelle: www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28126597

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Chitosan verändert die Organisation von Seidenfibroin in layer-by-layer filmen: Anwendung als Matrix für Biosensoren

Silk fibroin organization induced by chitosan in layer-by-layer films: Application as a matrix in a biosensor. Delezuk J. A. M., Pavinatto A., Moraes M. L. et al. Carbohydrate Polymers, 155: 146-151. doi: 10.1016/j.carbpol.2016.08.060. Januar 2017

Brasilianische Forscher entwickelten Chitosan/Seidenfibroin Layer-by-Layer Filme als Matrices für die Immobilisierung des Enzyms Phytase. Sie testeten drei verschiedene Chitosane mit bestimmten Molekulargewichten für die Herstellung von LbL Filmen. Phytase wird zur Detektion von Phytinsäure genutzt, eine bioaktive Subsanz die zB. In Nahrungsmitteln enthalten ist und die Aufnahme von Mineralien wie Magnesium oder Calcium im Dünndarm verhindern kann.

Ergebnisse:

• Hoch molekulares Chitosan (CHH) bewirkte Strukturänderung von Seidenfibroin (SF) von random coils zu β-Faltblättern
• Erfolgreiches Auftragen der CHH/SF LbL Filme auf interdigitale Goldelektroden und Funktionalisierung mit Phytase
• Detektion von Phytinsäure (10^-9) mittels Impedanzspektroskopie
• Hohe Sensitivität des Messsystems wird durch die CHH/SF Matrix unterstützt

Schlussfolgerung: Chitosan/Seidenfibroin layer-by-layer Filme konnten erfolgreich entwickelt und getestet werden. Die CHH/SF LbL Filme wurden als Matrix für die Immobilisierung von Phytase eingesetzt. Die hoch sensitive Detektion von Phytinsäure über immobilisierte Phytase wurde von den CHH/SF layer-by-layer Filmen unterstützt und bieten deshalb eine vielversprechenden Ansatz zur Verbesserung von Biosensoren und anderen Geräten.

Quelle: www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27702498