Chitosan Mikropartikel als Drug Delivery System gegen Atemwegserkrankungen

Atemwegserkrankungen (Respiratory tract infections; RTIs) sind ein global auftretendes Ge-sundheitsproblem. Diese umfassen ein breites Spektrum von Krankheiten, von Erkältungen bis zu schweren Lungenentzündungen. Ein neuartiges chitosanhaltiges Mikropartikel wurde als potenzielles Drug Carrier System für die Behandlung von RTIs entwickelt.

Valentino, C., Perucchini, M., Vigani, B., Ruggeri, M., Pellegrini, A., Pietrocola, G., Varacca, G., Bettini, R., Milanese, C., Sandri, G., Rossi, S., 2025. Development of chitosan/hydrolyzed collagen interaction product-based microparticles for the treatment of respiratory tract infec-tions. International Journal of Biological Macromolecules 288.

Atemwegsinfektionen (RTIs) stellen eine erhebliche Gesundheitsbedrohung dar, insbesondere für gefährdete Bevölkerungsgruppen wie Kinder und ältere Menschen. Daher sind neue therapeutische Ansätze dringend erforderlich. Herkömmliche Arzneimittelformulierungen leiden oft unter schlechter Bioverfügbarkeit, unzureichender Verweildauer am Infektionsort und schneller Ausscheidung, was ihre Wirksamkeit einschränkt. Die Entwicklung innovativer Arzneimittelverabreichungssysteme könnte dazu beitragen, diese Probleme zu überwinden und die Behandlungsergebnisse zu verbessern.

In den letzten Jahren wurden Fortschritte bei der Entwicklung von Arzneimittelträgersystemen erzielt, die Biopolymere wie Chitosan enthalten. In dieser Studie wurden Mikropartikel auf Basis von Interaktionsprodukten unter Verwendung von hydrolysiertem Kollagen und Chitosan hergestellt und charakterisiert.
Die Entwicklung pulmonaler Wirkstoffträgersysteme ist von großem Interesse, insbesondere für die Behandlung von Atemwegsinfektionen (RTI). Bei diesem Ansatz wird die große Oberfläche der Lunge genutzt, die die Aufnahme von Medikamenten verbessert. Darüber hinaus bietet die Verabreichung über die Lunge mehrere Vorteile: Sie kann selbst verabreicht werden, ist nicht invasiv und bietet eine hervorragende Vaskularisierung und Permeabilität, was sie zu einer effektiven und patientenfreundlichen Methode der Arzneimittelverabreichung macht.

Zur Herstellung der Mikropartikel wurde ein Chitosan mit einem Molekulargewicht von 190-310 kDa und einem Deacetylierungsgrad von 85 % verwendet. Ähnliches und noch genauer spezifiziertes Chitosan finden Sie in unserem Shop.

Ergebnisse

Die Mikropartikel des Chitosan-Kollagen-Interaktionsprodukts zeigten eine hohe Stabilität, da keine signifikante Änderung des Zetapotenzials im Laufe der Zeit gemessen wurde. Der mittlere aerodynamische Massedurchmesser der Partikel lag unter 5 µm. Daher sind die Mikropartikel für die pulmonale Verabreichung geeignet, da sie die Bronchien und den Alveolarbereich erreichen können. Die Verkapselungseffizienz der Partikel wurde mit einer Tracer-Substanz nachgewiesen. Die Mikropartikel wiesen Quellungseigenschaften auf, die für die pulmonale Verabreichung von Vorteil sein könnten. Durch das Quellverhalten wird die Verweildauer des in den Partikeln enthaltenen Wirkstoffs verlängert, was eine kontrollierte Wirkstofffreisetzung ermöglicht. Außerdem verringert die Quellung die Clearance durch Makrophagen, was das therapeutische Potenzial weiter verbessert.
Eine Lungenepithelzelllinie wurde verwendet, um die geringe Zytotoxizität der Partikel in vitro nachzuweisen. Die Mikropartikel verfügen über antibakterielle Eigenschaften. Das Wachstum von S. aureus und P. aeruginosa wurde nach der Anwendung der Mikropartikel gehemmt. Außerdem hemmte die Behandlung von Epithelzellen die Adhäsion von Bakterien an den Zellen. Die antimikrobielle Aktivität der Mikropartikel selbst könnte die Wirkung eines darauf geladenen Arzneimittels verstärken.

Zusammenfassung
Es wurde ein Mikropartikel auf der Basis der Interaktion von Chitosan und hydrolysiertem Kollagen. Die Bildung der Partikel erfolgte durch Sprühtrocknung. Daher waren keine toxischen Vernetzungsmittel oder andere raue Reaktionsbedingungen erforderlich. Antimikrobielle Aktivität und geringe Zytotoxizität in vitro chitosanhaltige Mikropartikel könnten aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften wie geringe Zytotoxizität und Biokompatibilität vielversprechende Kandidaten für die Entwicklung neuartiger pulmonaler Arzneimittelabgabesysteme sein.