Funktionalisierte Glykosaminoglykane

Glycosaminoglycane (GAGs) sind lange, unverzweigte Polysaccharide mit einer Disaccharid-Wiederholungseinheit, die wiederum aus einer Uronsäure und einem Aminozucker aufgebaut ist. Die meisten GAGs sind – in unterschiedlichem Maße – an den Hydroxylgruppen oder auch freien Aminogruppen des Polysaccharidgrundgerüstes mit Schwefelsäure verestert, wodurch der ohnehin leicht saure Charakter dieser Substanzen noch verstärkt wird.
Glycosaminoglycane sind sehr vielseitige Biopolymere, die im menschlichen Körper verschiedenste Funktionen erfüllen. So bilden sie beispielsweise einen Hauptbestandteil der extrazellulären Matrix, kommen im Bindegewebe und Knorpel vor und fungieren als Wasserspeicher im Glaskörper des Auges (ca. 2 % Hyaluronsäure binden 98 % Wasser).
Sulfatierte GAGs wie Chondroitinsulfat oder Heparin zeichnen sich zudem durch eine hohe biologische Aktivität aus (z.B. antiviral, anticoagulierend), wobei die entsprechende biomedizinische Wirkung stark vom Substitutionsgrad und -muster der funktionellen Gruppen abhängt.
Wir beschäftigen uns mit der Derivatisierung von Hyaluronsäure und anderen GAGs, um so ihre chemisch-physikalischen und vor allem biomedizinischen Eigenschaften gezielt zu modifizieren. Der Schwerpunkt unserer Arbeiten liegt dabei auf der Sulfatierung von Hyaluronsäure, dem einzigen nicht-sulfatierten natürlichen GAG. Aber auch die Sulfatierung anderer GAGs und weitere Modifizierungen wie zum Beispiel Carboxymethylierung der natürlichen Glycosaminoglycane werden in unserem Bereich bearbeitet.
Es ist uns gelungen, ein Syntheseverfahren zur Herstellung sulfatierter Hyaluronsäurederivate zu etablieren, bei dem abhängig von den Reaktionsbedingungen der Sulfatierungsgrad gezielt eingestellt werden kann. Außerdem konnten verschiedene Methoden zur Herstellung regioselektiv sulfatierter Hyaluronsäure entwickelt werden. Die erhaltenen Hyaluronsäuresulfate sind nichttoxisch, wirken antikoagulierend und zeigen eine hohe antivirale Aktivität gegen Herpes Simplex Virus Typ I.
Eine weiteres Kernthema unserer Arbeit an Hyaluronsäure und anderen GAGs bildet die Herstellung neuer biokompatibler Polymermatrizes. Hier soll durch eine gezielte Modifizierung der Polysaccharide eine selektive und effiziente Wechselwirkung mit Wachstumsfaktoren und Interleukinen ermöglicht werden.

Ansprechpartner:
Dr. Stephanie Möller
Dr. Jana Becher