Was ist Natriumalginat CAS-Nr. 9005-38-3 und welche Funktionen hat es?

Natriumalginat, auch als Kelp-Kleber oder Braunalgin bezeichnet, ist ein natürliches Polysaccharidpolymer mit hohem Molekulargewicht, das aus Kelp und Meeresalgen durch eine Reihe von Ionenaustauschprozessen gewonnen wird, darunter Verdauung, Filtration, Bleichen, Kalzifizierung, Entkalkung, Neutralisierung und Transformation.

Dieses natürliche polyanionische Polysaccharid, das aus Braunalgen gewonnen wird, bildet in Wasser eine hochviskose Lösung und kann unter milden Bedingungen schnell ein Gel bilden. Es ist für seine hervorragende Biokompatibilität bekannt und resistent gegen den Abbau durch spezifische Enzyme im menschlichen Körper, was es zu einem vielversprechenden Material im Bereich des Tissue Engineering macht.

Natriumalginat-Direktinjektionsprodukte

1. Materialien zur Behandlung von Herzinsuffizienz
Im Jahr 2012 gab es 290 Millionen Herz-Kreislauf-Patienten, davon 4,5 Millionen mit Herzversagen. Viele Herz-Kreislauf-Erkrankungen können letztlich zu Herzversagen führen, dessen Fünfjahresüberlebensrate mit der von Krebs vergleichbar ist. Alginatmaterialien zur Behandlung von Herzversagen gewinnen international an Bedeutung und werden zunehmend als neuer Forschungsschwerpunkt betrachtet. Zwei ausländische Produkte befinden sich in der klinischen Erprobung, während die inländische Forschung und Entwicklung noch in der Anfangsphase steckt.

2. Arzneimittel- und Wirkstoffträger
Aufgrund seines hervorragenden Biosicherheitsprofils spielt Natriumalginat eine entscheidende Rolle in der Forschung zu Arzneimittelträgern und intelligenten Hydrogelen. Natriumalginat und seine Derivate können zu Nanoträgern für den Transport einer Vielzahl von Medikamenten, darunter kleine Moleküle, Gene und Proteine, entwickelt werden. Die Forschung auf diesem Gebiet ist umfangreich und wächst stetig.

3. Materialien für die kosmetische und plastische Chirurgie
Natriumalginat bietet eine hervorragende Biokompatibilität und wird im menschlichen Körper nicht durch bestimmte Enzyme abgebaut, sodass es über längere Zeiträume sicher im Körper verbleibt. Calciumalginat-Gel wird häufig bei Brust- und Gesäßvergrößerungsoperationen sowie bei anderen Anwendungen der plastischen Chirurgie verwendet.

Emboliemittel auf Alginatbasis

Interventionelle Tumorbehandlung
Alginat bietet als Emboliematerial deutliche Vorteile gegenüber anderen häufig verwendeten Substanzen wie Gelatineschwämmen, Polyvinylalkohol (PVA)-Partikeln und Acryl-Mikrokugeln (TAGM). Es ist stabiler, sicherer und leichter zu funktionalisieren. Alginat-Mikrokugeln werden seit 2002 als Emboliemittel in interventionellen Behandlungen eingesetzt. Derzeit setzen über 20 Krankenhäuser der Tertiärversorgung in Städten wie Guangzhou, Tianjin, Shanghai und Yantai diese Methode ein und haben damit Zehntausende von Patienten erfolgreich behandelt, insbesondere bei Leberkrebs und gynäkologischen Tumoren, was ihr vielversprechendes Potenzial unterstreicht.

Embolische Hämostase
Alginat-Mikrokugeln sind bei der arteriellen Hämostase äußerst wirksam und liefern signifikante Ergebnisse bei verschiedenen Blutungsszenarien, darunter:

Akute Blutungen aufgrund traumatischer Verletzungen wie Leber- und Milzrupturen, Nasenbluten, Gebärmutterrupturen und -blutungen sowie Uterusatonie.

Tumorbedingte Blutungen wie Leberruptur, Leberhämangiomruptur und Ösophagusvarizenblutung werden häufig mit interventionellen Blutstillungsmethoden behandelt.

Embolisation bei Harninkontinenz
Harninkontinenz tritt bei älteren Frauen häufig auf, da der Harnröhrenschließmuskel erschlafft und die Elastizität der Harnröhrenschleimhaut mit zunehmendem Alter nachlässt. 40–50 % der Frauen sind davon betroffen. Herkömmliche Operationen bergen das Risiko einer Überkorrektur, die das Wasserlassen beeinträchtigt. Die Embolisation mit Alginat-Mikrosphären bietet eine sicherere und flexiblere Lösung für Harninkontinenz mit anpassbarer Embolisationsstärke, um den individuellen Behandlungsbedürfnissen gerecht zu werden.

Alginat-Zellgerüstmaterial

Bioartifizielles Leber-Mikrokapsel-Membranmaterial
Während die In-situ-Lebertransplantation nach wie vor die wirksamste Behandlung bei akutem Leberversagen darstellt, stellt der Mangel an Organspendern eine erhebliche Herausforderung dar. Das bioartifizielle Leberunterstützungssystem und die Hepatozytentransplantation zur Behandlung von akutem Leberversagen befinden sich noch in der frühen Forschungsphase, bergen jedoch großes Potenzial. Mikrokapseln mit Alginat als Membranmaterial verkapseln funktionelle Hepatozyten tierischen Ursprungs. Dieses System unterstützt die Leberfunktion durch extrakorporale Zirkulation, trägt dazu bei, das Leben des Patienten zu verlängern und mehr Zeit für die Beschaffung einer geeigneten Lebertransplantation zu gewinnen.

Membranmaterial zur Immunisolierung bei Zelltransplantationen
Die mikroverkapselte Zelltransplantation erhält die Zellfunktion durch Aufrechterhaltung der Zellaktivität. Der Erfolg einer solchen Transplantation hängt maßgeblich von der Entwicklung einer wirksamen Immunisolationsmembran ab. Natriumalginat spielt als Mikroverkapselungsmaterial eine wesentliche Rolle. Beispielsweise kann die Inselzelltransplantation zur Behandlung von Typ-1-Diabetes eingesetzt werden, während die Transplantation boviner chromaffiner Nebennierenzellen potenzielle Behandlungen für chronische Schmerzen und die Parkinson-Krankheit bietet. In Neuseeland entwickelte mikroverkapselte Schweinehirnzellen durchlaufen derzeit klinische Phase-IIb-Studien der FDA zur Behandlung von Parkinson, und mikroverkapselte Schweineinselzellen aus Japan befinden sich ebenfalls in Phase-II-Studien der FDA zur Behandlung von Diabetes.

3D-Druckmaterialien für das Tissue Engineering
Bei der Gewebezüchtung von Knochen und Knorpel müssen Gerüstmaterialien so geformt werden, dass sie das Wachstum neuen Gewebes nach der Einführung von Keimzellen unterstützen. Die rasante Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie ermöglicht die Herstellung von Gerüsten in unterschiedlichsten Formen und Ausführungen. Natriumalginat hat neben Materialien wie PLGA, PCL, PLLA, Kollagen und Seidenfibroin vielversprechendes Potenzial im 3D-Druck für die Gewebezüchtung gezeigt. Verunreinigungen in Natriumalginat, wie Proteine, Polyphenole und Endotoxine, die aus marinen Braunalgen gewonnen werden, stellen jedoch eine Herausforderung hinsichtlich der Biokompatibilität dar und schränken die klinische Anwendung ein. Diese Verunreinigungen neigen dazu, durch elektrostatische Wechselwirkungen Komplexe mit Polysacchariden zu bilden, was die wirksame Entfernung von Proteinen und Endotoxinen erschwert.