Scleroglucan ist ein neutrales β-Glucan-Exopolysaccharid, das von Pilzen wie Sclerotium rolfsii ausgeschieden wird. Es zeichnet sich durch seine starre tripelhelikale Struktur und bemerkenswerte rheologische Stabilität aus. Dieses Polysaccharid gehört zu einer breiteren Familie mikrobieller und mariner Polysaccharide, neben Alginat, Dextran, Levan, Pullulan, Xanthan-Gummi, Gellan-Gummi und Fucoidan, die intensiv hinsichtlich ihrer physikochemischen und biologischen Eigenschaften untersucht werden.
Molekulare Struktur
Scleroglucan besteht aus einem linearen β-(1→3)-D-Glucopyranose-Rückgrat mit einzelnen β-(1→6)-D-Glucose-Seitenketten, die an jedem dritten Glucose-Einheit angehängt sind. Diese Anordnung bildet eine wiederholende Pentasaccharid-Struktur und fördert die Bildung einer stabilen tripelhelikalen Konformation in wässrigen Lösungen. Das Molekulargewicht liegt typischerweise zwischen 5 × 106 und 15 × 106 Da. Die helikale Struktur verleiht hohe Steifigkeit und mechanische Festigkeit, während Temperaturen über 120°C oder alkalische Bedingungen einen Übergang zu einzelnen Knäueln induzieren, die beim Abkühlen reversibel wieder die helikale Form annehmen können.
Produktion und Eigenschaften
Scleroglucan wird durch submerses Fermentationsverfahren unter Verwendung von Glucose oder Saccharose als Substrat durch S. rolfsii produziert, typischerweise bei 28–30°C und pH 4–6. Nach der Fermentation wird die Brühe durch Filtration oder Zentrifugation geklärt und das Polysaccharid durch Fällung mit Lösungsmitteln wie Isopropanol oder Aceton gewonnen und anschließend getrocknet. Scleroglucan zeigt außergewöhnliche scherzverdünnende Viskosität, hohe Elastizität und hervorragende Stabilität in einem breiten pH-Bereich (2–13), bei erhöhten Temperaturen bis 140°C und hohen Salz- oder Elektrolytkonzentrationen. Seine geringe Biodegradabilität und thermoreversible Verhalten machen es besonders wirksam in anspruchsvollen industriellen und biomedizinischen Umgebungen, wobei es oft Xanthan-Gummi übertrifft.
Biomedizinische Anwendungen
In der biomedizinischen Forschung wirkt Scleroglucan als β-Glucan-Immunmodulator, der die angeborene Immunantwort verstärken kann. Es hat antitumorale Aktivität, Potenzial als Impfstoff-Adjuvans und antiinfektiöse Eigenschaften gezeigt. Zusätzlich bildet Scleroglucan biokompatible Hydrogele, die für kontrollierte Arzneimittelabgabe, Wundheilungsgerüste und Therapien bei Dysphagie geeignet sind, indem sie die natürliche Bolus-Rheologie nachahmen. In Kombination mit Polymeren wie Gellan-Gummi können co-vernetzte Hydrogel-Matrizen entstehen, die eine anhaltende und gezielte therapeutische Abgabe unterstützen.
