Chitosan-basierte Wundauflagen durch 3D-Bioprinting-Technologie

3D-Bioprinting kann die Behandlung von Wunden durch die Herstellung multifunktioneller, personalisierten Wundauflagen verbessern. In der hier vorgestellten Studie sollen darüber Hydrogelwundauflagen basierend auf Gelantine, Natrium Alginat, Dopamin und quaternisierten Chitosan mit effektiven antioxidativen, antibakteriellen und biokompatiblen Eigenschaften hergestellt werden.

Lu Y, Xu J, Su Y, et al., 2023, A biocompatible double-crosslinked gelatin/sodium alginate/dopamine/quaterniazed chitosan hydrogel for wound dressings based on 3D bioprinting technology. Int J Bioprint. https://doi.org/10.18063/ijb.689

EIN BIOKOMPATIBLES, DOPPELT VERNETZTES GELANTINE/NATRIUMALGINAT/DOPAMIN/QUATERNISIERTES CHITOSAN-HYDROGEL FÜR WUNDAUFLAGEN AUF DER BASIS VON 3D-BIOPRINTING-TECHNOLOGIE

Die Haut ist das größte Organ des menschlichen Körpers und anfällig für äußere Verletzungen. Neben z.B. Schnittwunden durch Unfälle spielen ebenfalls chronische Infektionen eine große Rolle. Diese können zu Amputation des betroffenen Körperteils bzw. im schlimmsten Fall auch zum Tod führen. Wundauflagen bei der Behandlung schützen die verletzte Stelle und können ebenfalls die Heilung fördern. Hydrogele sind dort besonders interessant, da sie zum einen für ein feuchtes Wundheilungsklima sorgen und die Regeneration des Gewebes fördern. Zum anderen besitzen sie oft ähnliche Eigenschaften wie die extrazelluläre Matrix und schützen durch ihre Elastizität die heilenden Wunden vor erneuten Rissen. Durch gezielte Modifikationen können die Hydrogele antibakteriell, entzündungshemmend und antioxidativ wirken. Da Hydrogele direkt auf die Wunde aufgetragen werden, sollten sie besonders hautfreundlich sein. Bestandteile die die Hydrogel Eigenschaften verbessern können sind beispielweise Gelatine, Dopamin, Natrium Alginat oder Chitosan. Gelatine besitzt eine hervorragende Biokomptabilität und Viskoelastizität, während Natrium Alginat gut dafür geeignet ist über Crosslinking Gelnetzwerke aufzubauen. Dopamin ist in der Lage radikale Sauerstoffspezies abzufangen und somit entzündungshemmend zu wirken. Ebenfalls entzündungshemmend ist Chitosan. Zudem besitzt Chitosan antibakterielle Eigenschaften, die für Wundauflagen besonders interessant sind, da gegen Antibiotika oft bakterielle Resistenzen aufgebaut werden. Um die Wasserlöslichkeit von Chitosan zu verbessern, kann dieses derivatisiert werden. In der präsentierten Studie wurde Chitosan aus dem Grund quaternisiert.

3D-Bioprinting ermöglicht es individuell auf die Bedürfnisse des Patienten entwickelte Wundauflagen herzustellen. Im Vergleich zu herkömmlichen Wundauflagen sind diese hoch flexibel, besitzen eine gute Luftdurchlässigkeit und nehmen schnell austretende Wundflüssigkeit auf bei gleichzeitiger Beibehaltung eines feuchten Wundheilungsklimas.

In der hier vorgestellten Studie sollen mittels 3D-Bioprinting Hydrogelwundauflagen basierend auf Galantine, Natrium Alginat, Dopamin und quaternisierten Chitosan (QCTS) mit effektiven antioxidativen, antibakteriellen und biokompatiblen Eigenschaften hergestellt werden. Verwendet wurde dafür Chitosan mit einem Deacetylierungsgrad von 90 % und einem mittleren Molekulargewicht von 2 × 10⁵ g/mol. Wenn Sie vergleichbare Produkte suchen, besuchen Sie gerne unseren Chitosan Online Shop oder schreiben Sie uns eine Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein.. Hergestellt wurden Galantine/Natrium Alginat/Dopamin/QCTS -Hydrogele (GADQ-Hydrogele) mit unterschiedlichen Anteilen von QCTS: 0 % (GADQ0%), 0,5 % (GADQ0,5%), 1 % (GADQ1%) und 1,5 % (GADQ1,5%).

ERGEBNISSE

• Erfolgreiche Synthese von QCTS durch Modifizierung der quaternären Ammoniumgruppe an Chitosan
• Erfolgreiche Herstellung von GADQ-Hydrogelen mit einer guten Zugfestigkeit, Quellungsverhältnis und wirksame Antioxidationseigenschaften, beste Ergebnisse für GADQ1,5%
• GADQ1,5 % wies eine 93,17 % und 91,06 % antibakterielle Aktivität gegen Staphylococcus aureus Escherichia coli auf
• Relative Überlebensrate von mehr als 350 % für Fibroblastenzellen nach 7-tägiger Kultivierung auf den synthetisierten Hydrogelen

Schlussfolgerungen: In der Studie wurden gezeigt das GADQ-Hydrogele hergestellt durch 3D-Bioprinting geeignete Eigenschaften für multifunktionale Wundauflagen besitzen. Insbesondere Hydrogele mit eine QCTS Gehalt von 1,5 % zeigten die besten Dehnungseigenschaften, ein angemessenes Quellungsverhältnis, eine stabile antioxidative Leistung (über 70 %) und eine gute Biokompatibilität. Zudem wiesen sie die höchste antibakterielle Aktivität auf.

Link zum Artikel: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10132973/