Wirkstofftransport

Augenerkrankungen sind durch natürliche Faktoren wie der Blut-Augen-Barriere, Hornhaut oder dem Tränenfilm schwer zu behandeln. Helfen können dort polymerbasierte Nanopartikel u.a. aus Chitosan um den Wirkstofftransport zu verbessern. In diesem Artikel wollen wir Ihnen eine Review zu diesem Thema zusammenfassen.

Berlin, Halle, 16.03.2023: Seit Januar dieses Jahres wird im Projekt „Zielwirk“ eine neue Chitosan-Technologie zur effizienten Freisetzung von mRNA-Wirkstoffen entwickelt. Die Technologie soll dafür sorgen, dass Medikamente zur Behandlung schwerer Krankheiten besser vom Körper aufgenommen sowie verarbeitet werden können. Die beteiligten Projektpartner Heppe Medical Chitosan GmbH, FDX Fluid Dynamix GmbH, die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg sowie das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) werden dabei vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) über drei Jahre mit sechs Millionen Euro gefördert.

Small interfering RNAs (siRNAs) können als in Gentherapien für z.B. Krebserkrankungen wie Leukämie genutzt werden. Allerdings ist die Anwendung dieser durch einen fehlenden, effizienten Wirkstofftransport limitiert. In der vorgestellten Studie wurde daher Chitosan mit Arginin zu Nanopartikeln funktionalisiert, mit siRNA beladen und deren Eigenschaften als siRNA-Vektor untersucht.

Mehr als 5 Millionen Menschen weltweit sind von entzündlichen Darmerkrankungen betroffen. Um eine gute Behandlung zu ermöglichen, ist ein zielgerichteter und effizienter Wirkstofftransport notwendig. In der vorgestellten Studie wurde dafür ein Chitosan-basiertes, Vancomycin-beladenes Mikrogel untersucht.

Small interferring RNAs (siRNAs) können durch sogenanntes Gen Silencing Viren inaktivieren. Um diesen Prozess in der Biomedizin nutzen zu können, muss der Transport der instabilen siRNAs verbessert werden. In der vorgestellten Studie werden dafür siRNAs an Chitosan Mikropartikel gekoppelt und für die Inaktivierung von viralen Proteinen in HIV-1 infizierten C8166-Zellen untersucht.

Die weltweite Verbreitung des SARS-CoV-2 kann nur durch die Entwicklung von Impfstoffen eingedämmt werden. Vektor-Impfstoffe (DNA und virale) können mit den heutigen Synthesetechnologien schnell und kostengünstig hergestellt werden. Herausforderungen bei DNA-Vakzinen ist die Degradation durch DNasen, die ineffiziente Aufnahme durch Antigen-präsentierende Zellen (APC) und die geringe Immunogenität. Das partikuläre Adjuvantsystem, mit Quil-A beladene Chitosan Nanopartikel (QAC), ermöglicht den Transport der Plasmid-DNA direkt zu den Zielzellen und die Freisetzung über die Zeit. Wir stellen Ihnen hier zwei Studien zum Potential von Chitosan in der Impfstoffentwicklung vor.

Chitosan und Chitosan Derivate sind vielversprechende Biopolymere für die nasale oder vaginale Verabreichung von Wirkstoffen mittels Mikro- oder Nanopartikel. Problematisch ist jedoch die pH-abhängige Löslichkeit von Chitosan und der übermäßigen Wasseraufnahme in Anwesenheit von Ionen. Durch die Wasseraufnahme kann es zu einer schnellen initialen Freisetzung des Wirkstoffs durch den Zerfall des Chitosan-basierten Transportvehikels kommen. Zur Stabilisierung der Wirkstofffreisetzung wird an der Modifikation der Polymerstruktur durch physikalische Vernetzung geforscht. Das Ziel der hier vorgestellten Studie war die Untersuchung des Einflusses der Mikropartikelzusammensetzung, insbesondere der Menge des eingebrachten Ionenvernetzer (CF) auf das Freisetzungsprofil von wasserlöslichen Wirkstoffen aus der Chitosan-Matrix.

In den letzten Jahrzehnten gab es große Fortschritte in der Regenerativen Medizin, wie der Behandlung von schwerwiegenden Nervenverletzungen. Implantate, die als Gerüste für die Regeneration von Nervenzellen eingesetzt werden, sind oftmals aus biologisch abbaubaren Polymeren, wie Chitosan. Im Folgenden stellen wir eine Studie vor, die den Abbau und die Stabilität von röhrenförmigen Chitosan-basierten Implantaten untersucht hat.

Unsere Chitosan und Chitosan Derivate kommen weltweit in der Forschung zum Einsatz. Wir haben eine Auflistung der im Jahr 2018 publizierten wissenschaftlichen Artikel zusammengestellt, bei denen Chitosan von HMC eingesetzt wurde. Am häufigsten wurden Nanopartikel mit Chitosan oder Chitosan Derivaten hergestellt und diese für verschiedenste Applikationen, hauptsächlich gerichteten Wirkstofftransport und Geweberegeneration, getestet. Neugierig wo überall HMC Chitosan drin steckt?

Biologische Barrieren können die Verfügbarkeit eines Therapeutikums im Zielgewebe stark einschränken. Wirkstofffreisetzungssysteme (Drug Delivery Systeme) überwinden diese Limitierungen, um den Wirkstoff in der gewünschten Dosis an seinen Bestimmungsort zu bringen. Das Biopolymer Chitosan birgt großes Potential zur Entwicklung innovativer Drug Delivery Systeme. Wir stellen Ihnen zwei Artikel vor, die die Behandlung von Krebs und lärmbedingtem Hörverlust mit Chitosan-basierten Drug Delivery Systemen erforschen.

Im März 2017 wurden 215 Artikel rund um Chitosan und Chitosan Derivate veröffentlicht. Die führenden Nationen in der Chitosan Forschung sind China (59), Indien (32) und USA (27). Die Veröffentlichungen beschäftigten sich überwiegend mit Nanopartikeln, Evaluierungsstudien und Pharmazeutischen Präparaten.