Schizophyllan (SPG) ist ein neutrales β-Glucan-Polysaccharid, das vom Basidiomyzeten-Pilz Schizophyllum commune produziert wird. Es zeichnet sich durch seine charakteristische Tripelhelix-Architektur und seine starke immunmodulatorische Bioaktivität aus.
Molekulare Struktur
Schizophyllan besteht aus einem linearen β-(1→3)-D-Glucan-Rückgrat mit β-(1→6)-verknüpften D-Glucose-Seitenketten, die etwa alle drei Glucoseeinheiten auftreten. Obwohl strukturell analog zu Scleroglucan, bildet Schizophyllan in wässrigen Umgebungen eine stabilere und rigidere Tripelhelix-Konformation. Das Polymer weist ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 450 kDa und eine spezifische optische Drehung von +18 bis +24° auf.
Unter alkalischen Bedingungen oder bei Temperaturen über 120 °C dissoziiert die Tripelhelix-Struktur in Einzelketten; die native helikale Konformation kann jedoch durch Neutralisation oder Abkühlung wiederhergestellt werden. Dieser reversible Strukturübergang trägt zu den einzigartigen funktionellen Eigenschaften von Schizophyllan bei.
Produktion und Eigenschaften
Schizophyllan wird extrazellulär durch Kultivierung von S. commune in glucosebasierten Medien produziert, üblicherweise bei 25–30 °C und pH 5–6. Nach der Fermentation wird das Polymer durch Alkoholfällung, Filtration und anschließende Reinigungsschritte gewonnen.
Das resultierende Polysaccharid zeigt hohe Wasserlöslichkeit, breite thermische und pH-Stabilität, hohe Viskosität und ausgezeichnete Biokompatibilität. Weitere Eigenschaften sind Nicht-Toxizität, Biologisch abbaubar, Fähigkeit zur Filmbildung und Gelbildung sowie Resistenz gegen oxidativen Abbau. Die Tripelhelix-Konformation ermöglicht zudem Selbstassemblierungsverhalten und Chelatbildung mit Metallionen.
Biomedizinische Anwendungen
Schizophyllan entfaltet bedeutende immunmodulatorische Effekte durch Bindung an den Dectin-1-Rezeptor, was zur Aktivierung angeborener und adaptiver Immunantworten führt. Es zeigt antitumorale Aktivität gegen verschiedene Krebsarten, einschließlich Sarkomen, sowie antivirale, antibakterielle und entzündungshemmende Wirkungen.
Neben der Immuntherapie wird SPG zunehmend als funktionelles Biomaterial in Systemen zur Wirkstoff- und Gentherapie eingesetzt, einschließlich Nanogelen und Nanofasern. Seine hohe Biokompatibilität und Fähigkeit, Zelladhäsion und -proliferation zu unterstützen, machen es auch für Gewebe-Engineering-Gerüste und Impfstoff-Adjuvantien geeignet.
