Kitozán nanorészecskék-tulajdonságok és alkalmazások

írta: will SoutterMay 2 2013

a kitozán egy érdekes polimer, amelyet széles körben használtak az orvosi területen. Részben vagy teljesen dezacetilezett kitin. Mivel a kitin természetesen előfordul (például gombás sejtfalakban és rákhéjakban), a kitozán teljesen biológiailag lebontható és biokompatibilis, ragasztóként és antibakteriális és gombaellenes szerként használható.

a kitozánt biokompatibilis tulajdonságai miatt széles körben vizsgálták potenciális gyógyszerhordozóként. Egyes tanulmányok azt javasolták, hogy a kitozánt más anyagokból készült nanorészecskék bevonására használják, hogy csökkentsék a testre gyakorolt hatásukat és növeljék biológiai hozzáférhetőségüket.

a kitozán deacetilezésének és molekulatömegének mértéke módosítható különböző fizikai-mechanikai tulajdonságok elérése érdekében. A kitozán polimer elemi összetétele szén (44,11%), hidrogén (6,84%) és nitrogén (7,97%). A kitozán viszkozitási átlagos molekulatömege ~5.3 x 105 Dalton.

kitozánnal bevont nanorészecskék letapogató elektronmikroszkópos felvétele docetaxellel töltve.
kép jóváírások: s Saremi, teheráni Orvostudományi Egyetem Az Open-i-n keresztül, az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtára.

a kitozán nanorészecskék képződését

a kitozánt biokompatibilis tulajdonságai miatt széles körben vizsgálták potenciális gyógyszerhordozóként. Egyes tanulmányok azt javasolták, hogy a kitozánt más anyagokból készült nanorészecskék bevonására használják, hogy csökkentsék a testre gyakorolt hatásukat és növeljék biológiai hozzáférhetőségüket.

a kitozán deacetilezésének és molekulatömegének mértéke módosítható különböző fizikai-mechanikai tulajdonságok elérése érdekében. A kitozán polimer elemi összetétele szén (44,11%), hidrogén (6,84%) és nitrogén (7,97%). A kitozán viszkozitási átlagos molekulatömege ~5,3 x 105 Dalton.

a kitozán gombaellenes tulajdonságai

szabad polimer formájában a kitozán gombaellenes hatást mutat az Alternaria alternata, Rhizopus oryzae, Aspergillus niger, Phomopsis asparagi és Rhizopus stolonifer ellen. A kitozán gombaellenes aktivitása a koncentrációjától, molekulatömegétől, a szubsztitúció mértékétől és a kitozánhoz hozzáadott funkcionális csoportok típusától, valamint a gomba típusától függ.

míg a polimer származékai specifikus kórokozók megcélzására hozhatók létre, a kitozán természetes gombaellenes hatást mutat kémiai módosítás nélkül.

kitozán nanorészecskék a Gyógyszeradagolásban

számos kutatócsoport tanulmányozta a kitozán nanorészecskék tulajdonságait azzal a céllal, hogy gyógyszeradagoló szerként használják őket. Az anyag biokompatibilitása és nem toxicitása vonzóvá teszi semleges hatóanyagként a hatóanyagok szállításához.

a 2005-ös kutatások megerősítették, hogy az ionos gélezés felhasználható a klinikai alkalmazásokhoz megfelelő minőségű kitozán-TPP nanorészecskék előállítására. A kutatók meghatározták bizonyos gyártási paraméterek hatását a részecske tulajdonságaira is, hogy biztosítsák a gyártási folyamat megismételhető eredményeit.

a 2006-ban végzett kutatás ezután a kitozán nanorészecskék (CSNPs) in vitro és in vivo kölcsönhatására összpontosított, mint új szemcsés gyógyszerhordozó, amelynek hámsejtjei vannak a szem felületén. Ionotróp gélesítést használtunk a fluoreszcein izotiocianát-szarvasmarha szérum albuminnal jelölt Csnp-k előállításához.

három különböző CSNP-koncentrációt vettünk, és a humán conjunctiva epiteliális sejteket (Ioba-NHC) 15, 30, 60 és 120 percig kitettük ezeknek. Az életképességet és a sejtek túlélését a táptalajon végzett 24 órás felépülési periódus után és közvetlenül a kezelés után mértük.

konfokális mikroszkópiát alkalmaztak a CSNPs és az Ioba-NHC sejtek közötti kapcsolat mérésére. Fluorometriát alkalmaztak a hőmérséklet és a metabolikus gátlás hatásának tanulmányozására. Nyulakon tanulmányozták a Cnsp-kkel szembeni akut toleranciát és a szemfelszín in vivo felvételét.

megfigyelték, hogy a Csnp-k felvétele folyamatos volt a kísérlet ideje alatt, és a hőmérséklettől függött. A nátrium-azid metabolikus gátlása miatt nem volt hatással a CNSP felvételére.

a nyúl szemfelszínén a CSNP expozíció után nem volt változás vagy gyulladás jele. A fedőszelvények és a nyúl szemgolyó fluoreszcens mikroszkópos vizsgálata in vivo megerősítette a szaruhártya és a conjunctiva hámszövet felvételét. Ezeket a nanorészecskéket a szem felszíni szövetei jól elfogadták.

a nyálkahártya-helyekre történő nem injekció útján történő gyógyszerszállításhoz az egyik legfontosabb kihívás a gyógyszerek felszívódása ezeken a helyeken. A gyógyszeradagoló rendszernek mucoadhesive részecskékkel kell rendelkeznie, és idővel fel kell szabadítania a gyógyszert.

a kitozán pozitív töltése miatt kötődhet a negatív töltésű nyálkahártyához. Így a kitozán kiváló hordozóként szolgálhat a mucoadhesive gyógyszerek számára. Kitozán alapú nanorészecskéket használtak a gyógyszerek tüdőbe juttatására, a kitozán segít a tüdő nyálkahártyájához kapcsolódni.

a rifampicin, egy anti-tuberculer gyógyszer száraz por belégzése, amelyet kitozánnal, mint polimer hordozóval állítottak elő, 24 órán keresztül tartós gyógyszer-felszabadulást mutatott. Hasonlóképpen, az itrakonazol, egy gombaellenes gyógyszer pulmonalis lerakódása megnövekedett, ha kitozán nanorészecskékkel töltött itrakonazol porlasztva szárított mikrorészecskéként formulázták.

arany-kitozán részecskék nehézfém érzékeléshez

egy másik 2005-ös kutatásban egy innovatív stratégiát javasoltak a kitozánnal lezárt arany nanorészecskék nehézfém-ionok érzékelésére. A kitozán polikationikus, ezért elektrosztatikus kölcsönhatások révén rögzíthető a negatív töltésű arany Nanorészecske felületekhez.

a kitozán használata elegendő szterikus akadályt biztosít a kolloid stabilitás és a szenzorként használható nanorészecskék funkcionalizálásához. A kitozán kelátképző tulajdonságait és az arany nanorészecskék optikai tulajdonságait a vízben lévő nehézfém-ionok alacsony koncentrációjának kimutatására használták.

kitozán részecskék vízkezeléshez

az orvosi alkalmazásokon kívül a kitozánt vízkezelésben is alkalmazták. A funkcionális csoportok, például a hidroxil és az amino jelenléte a kitozánban kiváló adszorbens. Egy tanulmány arról számolt be, hogy a kitozánnal bevont Nanorészecske membránok sokkal jobban képesek eltávolítani a baktériumokat, mint a bevonat nélküli membránok.

egy másik tanulmány 2015-ben kitozán-cink-oxid nanorészecskék használatáról számolt be a Textil szennyvíz körülbelül 99% – ának eltávolítására. Ha a kitozánt mágnesessé teszik, akkor az adszorbeált színezékekkel együtt mágneses erők segítségével könnyen visszanyerhető, lehetővé téve a víz jó újrafelhasználhatóságát.

Alkalmazások kitozán nanorészecskék

Alkalmazások kitozán nanorészecskék alább felsorolt:

• antibakteriális szerek, génszállítási vektorok és hordozók a fehérje felszabadulásához és a gyógyszerekhez.
• potenciális adjuváns olyan vakcinákhoz, mint az influenza, hepatitis B és malac paratífoid vakcina.
• új orradagoló rendszer vakcinákhoz. Ezek a nanorészecskék javítják az antigén felvételét a nyálkahártya limfoid szöveteiben, és erős immunválaszt váltanak ki az antigénekkel szemben.
• A Kitozánról azt is kimutatták, hogy megakadályozza a sebek fertőzését és felgyorsítja a sebgyógyulási folyamatot a bőrsejtek növekedésének fokozásával.
• a kitozán nanorészecskék tartósítószerként használhatók élelmiszerek csomagolásakor és fogászatban.
• antimikrobiális textíliák adalékanyagaként is használható egészségügyi és más szakemberek számára készült ruhák gyártásához.
• a kitozán nanorészecskék hatékony antimikrobiális aktivitást mutatnak a Staphylococcus saprophyticus és az Escherichia coli ellen.
• ezek az anyagok sebgyógyító anyagként is felhasználhatók az opportunista fertőzések megelőzésére és a sebgyógyulás elősegítésére.
• a nanorészecskék bőrregeneráló tulajdonságokat is bizonyítottak, amikor laboratóriumban bőrsejt fibroblasztokon és keratinocitákon tesztelték az anyagokat, megnyitva az utat az öregedésgátló bőrápoló termékek felé.

források és további olvasmányok

• a kitozán nanorészecskék gombaellenes aktivitása és fizikai tulajdonságaikkal való korreláció-International Journal of Biomaterials
• Ultra-kis vízben diszpergálható fluoreszcens kitozán nanorészecskék: szintézis, jellemzés és specifikus célzás – a Royal Society of Chemistry
• nehézfém ion érzékelők segítségével kitozán-sapkás arany nanorészecskék-IOP tudomány
• kitozán orvosbiológiai alkalmazások –University of Iowa
• legújabb előrelépések kitozán alapú Nanorészecskés pulmonalis gyógyszer szállítás – nanoméretű
• textil festék eltávolítása szennyvíz efuents segítségével kitozán-ZnO nanokompozit. Journal of Textile Science and Engineering
• festék eltávolítása és kinetikája adszorpció mágneses kitozán nanorészecskék. Desalin Water Treat

ezt a cikket 2nd szeptember 2019-én frissítették.

írta:

will Soutter

Willnek van egy B.Sc. a Durhami Egyetem kémiájában és a M.Sc. zöld kémia a York-i Egyetemen. Természetesen, Will A rezidens kémiai szakértőnk, de, a tudomány és az internet szeretete teszi Willt a csapat mindenesévé. Szabadidejében will szeret dobolni, szakács és sört almabor.

hivatkozások