Funktionalisierte Dextrane

Dextrane sind neutrale, wasserlösliche Polysaccharide, die von Bakterien der Gattung Leuconostoc (L. mesenteroides und L. dextranicum) extrazellulär aus Saccharose gebildet werden. Aus den hochmolekularen, nativen Dextranen, welche ausschließlich aus α-D-Glucose aufgebaut sind, erhält man durch Säurehydrolyse und Fällungsfraktionierung Dextrane niedrigerer Molgewichte. Diese Dextrane werden in der Medizin bereits für ausgewählte Applikationen wie beispielsweise als Blutplasmaersatz, Osmotherapeutikum oder Zusatz für Röntgenkontrastmittel eingesetzt. Darüber hinaus ergeben sich für Dextrane als biokompatible Materialien eine Vielzahl weiterer potentieller Applikationsmöglichkeiten. So können Dextraderivate als Hüllmaterial für magnetische Nanopartikel, zur Beschichtung von Biosensoroberflächen (Abbildung links, beschichteter Sensor links, rechts unbeschichtet) oder als Scaffolds für das Tissue Engineering eingesetzt werden.

Ein Schlüsselderivat in unserer Arbeitsgruppe stellt das Carboxymethyldextran (CMD) dar, welches durch Veretherung mit Monochloressigsäure in Alkohol/Natronlauge-Gemischen hergestellt werden kann. Durch Variation der Reaktionsbedingungen können Carboxymethyldextrane mit einstellbaren Substitutionsgraden  mit DS = 0,7 - 1,7 synthetisiert werden. Auf Grund seiner Carboxylgruppen ist das CMD hervorragend zur Immobilisierung Aminogruppen-haltiger Biomoleküle, Wirkstoffe oder Linker geeignet. Außerdem dient es als Edukt für die Synthese weiterer funktionalisierter Dextrane. Durch Umsetzung mit Diaminen gelangt man beispielsweise zu bifunktionellen Dextranderivaten, die sowohl über Carboxyl- als auch Aminogruppen verfügen.
Ein weiteres interessantes Dextranderivat stellt das Aminodextran (AMD) dar, das durch partielle Periodatspaltung und anschließende reduktive Aminierung synthetisiert wird. Durch Variation der Reaktionsparameter lassen sich auch hier verschiedene Substitutionsgrade einstellen. Über den Syntheseweg der Periodatspaltung/reduktive Aminierung gelingt auch die Herstellung Fluoreszenz-markierter Dextranderivate (Abbildung rechts). Zu vernetzbaren Dextranen, den Ausgangsstoffen zur Herstellung stabiler Hydrogele, gelangt man durch Umsetzung von AMD mit Methacrylsäureglycidylester.

Ansprechpartner:
Dr. Kerstin Wagner