Zielsetzung des BMBF-Verbundprojektes „Entwicklung von oral einnehmbaren Toxinadorbern zur Detoxifizierung bei bakteriellen Darmerkrankungen (AdsorbTox)“ ist es, effiziente, orale Toxinadsorber auf Basis von Aktivkohlen (Teilprojekt AdFiS products GmbH: Entwicklung speziell dotierter Pulveraktivkohle als Toxinadsorber) zur Behandlung von gastrointestinalen, bakteriellen Infektionen zu entwickeln. Als bakterielle Toxine werden pathogene Escherichia coli (Shiga-Toxine, Shiga-like Toxine) und Toxin A und B (C. difficile) für in-vitro Adsorptionsversuche verwendet, welche bereits vielfältige Antibiotikaresistenzen aufweisen.
Derzeitiger Stand von Wissenschaft und Technik:
Die adsorbierende Wirkung von Holzkohle für verschiedene bakterielle Toxine im Verdauungstrakt ist schon im Jahre 1914 publiziert worden, wobei erste Versuche mit bakteriellen Toxinen wie Clostridium tetani und Clostridium botulinum oder auch mit Diphtherie-Toxin durchgeführt worden sind (vgl. hierzu den Übersichtsartikel in Ref. 1). Im Jahre 2001 ist von K. Naka et al. [2] eine Arbeit zur in-vitro Adsorption von Verotoxin produzierende E. coli (VTEC) bei Verwendung von E. coli O157:H7 an Aktivkohle (activated charcoal) veröffentlicht worden. Nach einer Stunde Inkubationszeit mit 10 mg Aktivkohle konnten keine Bakterien mehr in der Suspension nachgewiesen werden. Des Weiteren sind in Ref. 2 Versuche zur Adsorption von Verotoxin beschrieben worden. Danach kann das Toxin von der Aktivkohle adsorbiert werden. Die Eigenschaften (z. B. Porenverteilung) der eingesetzten Aktivkohle (Ken-ei Pharmaceutical Co., Ltd, Osaka Japan) sind aber nicht weiter untersucht worden. Grundsätzlich gilt für alle im Abschlussbericht zitierten Studien, dass die verwendeten Aktivkohlen schlecht oder gar nicht spezifisch charakterisiert worden sind und keinerlei Informationen über die Herstellung oder den verwendeten Aktivierungsprozess vorliegen.
Literatur
[1] Biokohle – Herstellung, Eigenschaften und Verwendung von Biomassekarbonisaten: P. Quicker, K. Weber (Hrsg.), 2016, Abschnitt 5.4.5.2: Adsorption von Pathogenen (Bakterien, Parasiten, Viren) und deren Stoffwechselprodukten, H.-P. Schmidt, A. Gerlach, H. Gerlach, C. Kammann, Seite 323-326.
[2] Adsorption effect of activated charcoal on enterohemorrhagic Escherichia coli: K. Naka, S. Watarai, Tana, K. Inoue, Y. Kodama, K. Oguma, T. Yasuda, H. Kodama; J. Vet. Med. Sci. 63 (2001) 281-285.
Inhaltsverzeichnis
1. Erster-Teil – Kurzdarstellung
1.1 Aufgabenstellung
1.2 Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde
1.3 Planung und Ablauf des Vorhabens
1.4 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde
1.5 Angabe bekannter Konstruktionen, Verfahren und Schutzrechte, die für die Durchführung des Vorhabens benutzt wurden
1.6 Angabe der verwendeten Fachliteratur sowie der benutzten Informations- und Dokumentationsdienste
1.7 Zusammenarbeit mit anderen Stellen
2. Zweiter Teil – Eingehende Darstellung
2.1 Erzielte Ergebnisse
2.2 Voraussichtlicher Nutzen, insbesondere der Verwertbarkeit der Ergebnisse und der Erfahrungen
2.3 Fortschritte auf diesem Gebiet während der Durchführung des Vorhabens bei anderen Stellen
2.4 Erfolgte und geplante Veröffentlichungen der Ergebnisse
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel des Projekts besteht in der Entwicklung effizienter, oral einnehmbarer Toxinadsorber auf Basis von speziell dotierter Pulveraktivkohle und Tonmaterialien, um bakterielle Toxine bei gastrointestinalen Infektionen zu binden und deren schädigende Wirkung zu neutralisieren.
- Entwicklung optimierter Adsorber-Materialien auf Basis von Aktivkohle und Ton.
- Physikalisch-chemische Charakterisierung der Porengrößenverteilung und Adsorptionskapazität.
- Untersuchung der Adsorptionskinetik bakterieller Toxine (z.B. Shiga-Toxine) in in-vitro Modellen.
- Einfluss von Dotierungsstoffen wie SiO2 und Ton auf die Adsorptionsperformance.
- Bewertung der Verwertbarkeit der Adsorber als alternative Therapieoption.
Auszug aus dem Buch
1.1 Aufgabenstellung
Zielsetzung des BMBF-Verbundprojektes „Entwicklung von oral einnehmbaren Toxinadsorbern zur Detoxifizierung bei bakteriellen Darmerkrankungen (AdsorbTox)“ ist es, effiziente, orale Toxinadsorber auf Basis von Aktivkohlen (Teilprojekt AdFiS products GmbH: Entwicklung speziell dotierter Pulveraktivkohle als Toxinadsorber) und Tonmaterialien zur Behandlung von gastrointestinalen, bakteriellen Infektionen zu entwickeln. Die Arbeiten in diesem Verbundvorhaben betreffen Vorarbeiten zu einer möglichen späteren Entwicklung von Adsorbentien zur Adsorption von bakteriellen Toxinen mit einem oralen Medizinprodukt als alternative Behandlungsmethode für gastrointestinale, bakterielle Infektionen. Gemäß dem Kooperationsvertrag zwischen den Verbundpartnern ist das Forschungs- und Entwicklungsergebnis rein wissenschaftlich-technischer Natur. Es soll das in-vitro Adsorptionsverhalten bakterieller Toxine an den neuen Adsorbern sowohl als Einzelsubstanzen als auch in einem künstlichen Darm untersucht werden. Als bakterielle Toxine werden pathogene E. coli (Shiga-Toxine, Shiga-like Toxine) und Toxin A und B (C. difficile) für in-vitro Adsorptionsversuche verwendet, welche bereits vielfältige Antibiotikaresistenzen aufweisen. Das Projekt „AdsorbTox“ trägt somit im Sinne der Bekanntmachung zur Entwicklung einer alternativen Therapie zur Bekämpfung multiresistenter Erreger und zur Vermeidung der Ausbreitung Antibiotikaresistenzen bei. Das BMBF-Verbundprojekt wird gemeinsam mit drei Verbundpartnern bearbeitet. Jeder Verbundpartner bearbeitet jeweils ein Teilprojekt und ist für die Durchführung seiner Arbeiten selbst verantwortlich.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Erster-Teil – Kurzdarstellung: Dieses Kapitel liefert eine grundlegende Einführung in das Vorhaben, die methodischen Voraussetzungen sowie den wissenschaftlichen Stand der Technik im Bereich der Toxinadsorption.
2. Zweiter Teil – Eingehende Darstellung: Hier werden die konkreten Ergebnisse der verschiedenen Arbeitspakete, die physikalisch-chemischen Materialanalysen sowie die Bewertung des Verwertungsnutzens und der zukünftigen Publikationsstrategien detailliert dargelegt.
Schlüsselwörter
Aktivkohle, Toxinadsorber, bakterielle Toxine, Adsorption, gastrointestinale Infektionen, Porengrößenverteilung, Dotierung, SiO2, Tonmaterialien, Shiga-Toxin, In-vitro-Adsorption, Adsorptionskinetik, AdsorbTox, Medizinprodukt, Schadstoffanalyse.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Bericht grundsätzlich?
Der Bericht dokumentiert die Ergebnisse des BMBF-geförderten Forschungsprojekts „AdsorbTox“, das sich mit der Entwicklung speziell dotierter Pulveraktivkohlen zur Bindung von Toxinen bei bakteriellen Darmerkrankungen befasst.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Arbeit fokussiert sich auf die Herstellung und Modifikation von Aktivkohle, die Charakterisierung der Porengrößen (insbesondere Mesoporen) und die Messung der Adsorptionskapazität für verschiedene bakterielle Toxine.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Ziel ist es, ein effizientes, orales Adsorptionsmittel zu entwickeln, das Toxine im Verdauungstrakt bindet, um eine alternative Therapiemethode gegen antibiotikaresistente bakterielle Infektionen zu schaffen.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es kommen diverse physikalisch-chemische Analyseverfahren zum Einsatz, darunter die BET-Analyse zur Oberflächenbestimmung, Quecksilberporosimetrie, Laser-Beugungsmessungen zur Partikelgrößenbestimmung und in-vitro Adsorptionstests.
Was wird schwerpunktmäßig im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil befasst sich detailliert mit der Synthese der modifizierten Aktivkohlen (z.B. SiO2- oder Ton-dotierte Varianten), der Auswirkung des „Burn-offs“ auf die Adsorptionseigenschaften und der kinetischen Bewertung der Toxinbindung.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren diese Arbeit?
Zentrale Begriffe sind Pulveraktivkohle, Adsorption, Toxinbindung, Mesoporosität, Dotierung, Shiga-Toxine, Porengrößenverteilung und medizinische Anwendung.
Welche Rolle spielt die Mesoporosität bei der Adsorption?
Die Mesoporosität ist entscheidend, da sie den Zugang für größere Moleküle wie bakterielle Toxine in das Innere der Kohlematrix ermöglicht, was für eine effektive Bindung essenziell ist.
Wie beeinflussen Dotierungsstoffe die Eigenschaften der Aktivkohle?
Dotierungsstoffe wie Siliziumdioxid (SiO2) oder Ton werden eingesetzt, um die Porenstruktur und Oberfläche gezielt zu beeinflussen, was die Adsorptionskapazität für spezifische Zielmoleküle verbessern kann.
Was besagen die Ergebnisse zur Anwendbarkeit?
Die Ergebnisse zeigen die technische Machbarkeit der Adsorber-Synthese, weisen jedoch darauf hin, dass eine medizinische Anwendung aufgrund regulatorischer Anforderungen und komplexer Zulassungsprozesse weitere Schritte erfordert.
- Quote paper
- Dr. Bernd R. Müller (Author), 2020, Entwicklung speziell dotierter Pulveraktivkohle als Toxinadsorber, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/900474
