Poly-N-vinylcaprolactam based microgels with positively charged 1-vinyl-3-methylimidazolium were analyzed by functional group volume phase transitions and morphology. The microgels are antibacterial, due to positive charges in the microgel corona.

Microgels are an emerging class of “ideal” enzyme carriers because of their chemical and process stability, biocompatibility, and high enzyme loading capability. In this work, we synthesized a new type of permanently positively charged poly­(N-vinylcaprolactam) (PVCL) microgel with 1-vinyl-3-methylimidazolium (quaternization of nitrogen by methylation of N-vinylimidazole moieties) as a comonomer (PVCL/VimQ) through precipitation polymerization. The PVCL/VimQ microgels were characterized with respect to their size, charge, swelling degree, and temperature responsiveness in aqueous solutions. P450 monooxygenases are usually challenging to immobilize, and often, high activity losses occur after the immobilization (in the case of P450 BM3 from Bacillus megaterium up to 100% loss of activity). The electrostatic immobilization of P450 BM3 in permanently positively charged PVCL/VimQ microgels was achieved without the loss of catalytic activity at the pH optimum of P450 BM3 (pH 8; ∼9.4 nmol 7-hydroxy-3-carboxy coumarin ethyl ester/min for free and immobilized P450 BM3); the resulting P450-microgel systems were termed P450 MicroGelzymes (P450 μ-Gelzymes). In addition, P450 μ-Gelzymes offer the possibility of reversible ionic strength-triggered release and re-entrapment of the biocatalyst in processes (e.g., for catalyst reuse). Finally, a characterization of the potential of P450 μ-Gelzymes to provide resistance against cosolvents (acetonitrile, dimethyl sulfoxide, and 2-propanol) was performed to evaluate the biocatalytic application potential.

Zusammenfassung Einleitung Sowohl die offene als auch die endovaskuläre Versorgung von thorakoabdominellen Aortenaneurysmen (TAAA) geht mit einem relevanten Risiko für eine Rückenmarksischämie mit einer folgenden Querschnittssymptomatik einher. Verschiedene existente Präventionskonzepte lassen zugleich keine definitive Versorgung des bestehenden TAAA zu. Im vorliegenden Artikel soll ein neuartiges Konzept auf der Basis einer langsam okkludierenden Hydrogel-Textil-Membran vorgestellt werden, das helfen könnte, das Risiko der spinalen Ischämie zu reduzieren. Konzept Als variabel platzierbare Funktionseinheit von endovaskulären Prothesen wird eine Hydrogel-Textil-Membran entwickelt, die unter Einfluss von Blut bzw. dem im Blut enthaltenen Glutathion zur Quellung gebracht wird. Im weiteren Verlauf führt eine Degradation des Hydrogels zur abschließenden Stabilisierung, die nochmals durch zu erwartende, körpereigene Prozesse verstärkt wird. Dieses Hydrogel soll in den In-vitro-Versuchen einen abnehmenden, zeitlich festgelegten Fluss in den Aneurysmasack zulassen und sich letztendlich verschließen. Durch die Einbringung einer solchen Hydrogel-Textil-Membran in einer Stentprothese könnte somit ohne weitere Interventionen oder präoperative Maßnahmen die notwendige Kollateralbildung des spinalen Gefäßsystems ermöglicht werden. Das Risiko einer spinalen Ischämie könnte somit bei jeder endovaskulären Prozedur, unabhängig von allen weiteren Maßnahmen, auf ein Minimum reduziert werden. Es handelt sich beim vorgestellten Konzept um ein in der Entwicklung befindliches Produkt, daher können nur Zwischenergebnisse berichtet werden. Schlussfolgerung Die erfolgreiche Entwicklung einer langsam und gezielt okkludierenden Hydrogel-Textil-Membran als Komponente von endovaskulären Aortenprothesen könnte das klinisch bedeutsame Risiko spinaler Ischämie reduzieren helfen.