Die Natur als Vorbild für zukünftige Biomaterialien
Eine flexible Klasse von Biopolymeren (Chitosane) verfügt über herausragende strukturelle Eigenschaften und über natürlich aktive Komponenten für die positive Biokontrolle. Diese sind jedoch immer noch unklar definierte Mischungen, was das Fehlen einer Reproduzierbarkeit in biomedizinischen und pharmazeutischen Anwendungen erklärt, dies verhindert ihren potenziellen Erfolg im Rahmen einer kommerziellen Anwendung. Das NANOBIOSACCHARIDES-Projekt ("Nanotechnologies for bio-inspired Polysaccharides: Biological Decoys designed as knowledge-based, multifunctional Biomaterials") konzentrierte sich auf die medizinische und pharmakologische Anwendung von Chitosan im Nanomaßstab sowie auf chitosanbasierte Nanopartikel und physikalische Hydrogele. Die Herangehensweise des Projekts basierte auf der Entwicklung von biologischen Ködern basierend auf natürlich vorkommenden Polysacchariden. Inspiriert durch ein natürliches Material ähnelt der Köder einer natürlichen Struktur, kopiert diese aber nicht einfach und ahmt sie auch nicht nach. Der positive Aspekt hiervon ist, dass er verwendet werden kann, um lediglich die gewünschten natürlichen Reaktionen auszulösen, ohne dass auch unerwünschte Reaktionen erfolgen. Polysaccharide sind informationstragende Moleküle, welche eine vielseitige und diverse Klasse von Biopolymeren darstellt. Das tief greifende molekulare Verständnis ihrer biologischen Aktivität und ihrer komplexen diversen Zusammensetzung macht ihre Analyse und Synthese extrem anspruchsvoll. Die Nanotechnologie verfügt jedoch über das Potenzial verbesserter Analysen und Manipulationen auf molekularer Ebene, auf Nanoebene und eventuell sogar auf Ebene einzelner Moleküle. Das EU-finanzierte Projekt hatte zum Ziel, Nanotechnologien und Biotechnologien zur Herstellung, Modifikation und Charakterisierung von bioinspirierten Polysacchariden der nächsten Generation zu verwenden. Wissen, das im Rahmen dieser Aktivitäten gesammelt wurde, war darauf ausgerichtet, diese in nützliche, nachhaltige, umweltfreundliche und für Verbraucher ungefährliche Biomaterialien umzuwandeln. Forscher auf dem Gebiet der Nanobiosaccharide erzeugten Chitosane, Nanopartikel und Hydrogele unter Verwendung moderner chemischer und enzymatischer Verfahren mit bekannten Reaktionen, hiermit sollten Produkte mit definierten physio-chemischen Eigenschaften und biologischer Aktivität erstellt werden. Die Untersuchungsergebnisse führten zur Formulierung eines universellen Verhaltensgesetzes für polyelektrolyte Polysaccharide in wässrigen Lösungen. Dies führt zu einem besseren Verständnis von Polysaccharidlösungen, Nanopartikeln und physikalischen Hydrogelen, was die Entwicklung von zuverlässigen, wissensbasierten Anwendungen im Bereich der Materialwissenschaften und den Lebenswissenschaften ermöglicht. Andere Bemühungen während des Projekts verfolgten einen praktischen Ansatz bei der Untersuchung der biologischen Eigenschaften von Polysaccharid-Nanopartikeln und untersuchten ihre Verwendungsmöglichkeit als Medikament-, Gen- oder Impfstoffträger. Die Partner des Projekts NANOBIOSACCHARIDE waren daher in der Lage, die viel versprechendsten Arten von Nanopartikel für verschiedene Anwendungen zu identifizieren. Dieses umfassendere Verständnis der Struktur-Funktions-Beziehung kann die Entwicklung von Nanopartikeln aus Köder-Chitosanen erleichtern. Dies wiederum hilft bei der Überwindung biologischer Barrieren und bei der Herstellung komplexer Medikamente. Arbeiten zur enzymatischen Nanostrukturierung von Polysacchariden resultierten in einem Machbarkeitsnachweis bezüglich ihrer biologischen Aktivität, ihre physio-chemischen Eigenschaften sind eventuell sogar abhängig von der Nanostruktur. Das Projekt kann im Rahmen der Grundlagenforschung und der angewandten Entwicklung viele Erfolge aufweisen, die Projektaktivitäten und die nutzbaren Ergebnisse werden in internationalen wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht. Indem der Weg für die Entwicklung von Nanotechnologien geebnet wurde, die für Polysaccharide geeignet sind, kann die EU in diesem vielversprechenden Bereich der funktionalen bioinspirierten Materialien Fortschritte machen.
