Investigations of bioinorganic reactions of chloroxo species and chlorite-containing formulations for the treatment of cutaneous leishmaniasis wounds

Abstract: This thesis dealt with the synthesis, characterization and activity of chlorite as well as its stability in, and drug release from chlorite containing formulations as healing agents for wounds. A special focus lay on the LeiProtect® gel developed by the NGO Waisenmedizin e.V.-PACEM for the treatment of cutaneous leishmaniasis.
The production process of pharmaceutical grade chlorite solutions Natrium Chlorosum, the active ingredient in LeiProtect® was succesfully optimized and qualitative and quantitative characterization methods for this type of chlorite solutions were were identified and applied. After the successful preparation, the disinfecting and wound healing effect of chlorite-containing solutions in formulations such as LeiProtect® was chemically investigated. Various experiments were carried out with chlorite solutions and other chloroxo species, whereby the pH value was adjusted and hemin was added to mimic wound conditions. Indirect test reactions for the oxidizing power of chloroxo species were performed with the indicator molecule ACC. In addition, amperometric sensors were used to directly detect the formation of chlorine dioxide or oxygen from chlorite in micromolar quantities in aqueous solutions. It was found that in the presence of hemin, chlorite certainly forms chlorine dioxide, most likely hypochlorite, and probably also oxygen. Thus, most likely one, two or all three of these in situ formed oxidizing agents disinfect the wound and promote the wound healing process.
In order to enable a cost-effective production of LeiProtect® as soon as possible, commercially available chlorite solutions were analyzed using quality requirements specified within this work. One possible product for the production of LeiProtect® was identfied by slight adjustments of the purchased chlorite solution. Furthermore, it was investigated whether chlorite is also stable in an alternative, pharmacy- vailable base cream/emulsion instead of in the specially developed formulation of the LeiProtect® gel. For this, stability studies were prepared and carried out with chlorite in the hydrophilic base emulsion DAC-B022 and the amphiphilic base cream DAC-B020. The concentrations of chlorite, chloride and chlorate were analyzed by IC under different storage conditions, where both the emulsion and the cream did not prove to be alternatives to LeiProtect®, mainly due to their limited stability. Finally, chlorite release from two distinct chlorite-containing formulations was probed using Franz diffusion cells, where chlorite was successfully detected to be gradually released over several hours from both LeiProtect® and DAC-B020-chlorite
Abstract: Diese Arbeit befasst sich mit der Synthese, Charakterisierung und Aktivität von Chlorit sowie dessen Stabilität in und der Wirkstofffreisetzung aus chlorithaltigen Formulierungen als Heilmittel für Wunden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf dem von der Waisenmedizin e.V.-PACEM entwickelten LeiProtect®-Gel, das vor Allem zur Behandlung der kutanen Leishmaniose eingesetzt werden soll.
Das Verfahren zur Herstellung der pharmazeutischen Chlorit-Lösung, Natrium Chlorosum welche Bestandteil des LeiProtect®-Gels ist, wurde erfolgreich optimiert. Qualitative und quantitative Charakterisierungsmethoden für diese Art von Lösungen konnten identifiziert und eingesetzt werden. Nach erfolgreicher Herstellung wurden mögliche Ursachen für die desinfizierende und wundheilende Wirkung von chlorithaltigen Lösungen in Formulierungen wie LeiProtect® chemisch untersucht. Dafür wurden verschiedene Experimente mit Chloritlösungen und anderen Chloroxospezies durchgeführt, wobei der pH-Wert angepasst und Hämin zugesetzt wurde, um Wundbedingungen nachzuahmen. Mit dem Indikatormolekül ACC konnten indirekte Nachweisreaktionen der Oxidationskraft von Chloroxospezies durchgeführt werden. Zusätzlich wurden amperometrische Sensoren verwendet, um die Bildung von Chlordioxid beziehungsweise Sauerstoff in mikromolaren Mengen in wässrigen Lösungen direkt nachzuweisen. Dabei wurde festgestellt, dass Chlorit in Gegenwart von Hämin mit Sicherheit zu Chlordioxid, höchstwahrscheinlich zu Hypochlorit und vielleicht auch zu Sauerstoff umgesetzt werden kann. Somit desinfizieren sehr wahrscheinlich eines, zwei oder alle drei dieser in situ gebildeten Oxidationsmittel die Wunde und fördern außerdem den Wundheilungsprozess.
Um möglichst schnell eine kosteneffiziente Produktion von LeiProtect® zu ermöglichen, wurden kommerzielle Chloritlösungen anhand der in dieser Arbeit festgelegten Qualitätsanforderungen detailliert untersucht. Dabei wurde eine kommerziell verfügbare Chloritlösung durch geringfügige Anpassungen als mögliche Alternative für die Produktion von LeiProtect® gefunden. Weiterhin wurde untersucht, ob Chlorit auch in einer alternativen, apothekenüblichen Basiscreme/-emulsion statt in der speziell entwickelten Formulierung des LeiProtect®-Gels stabil ist. Dazu wurden Stabilitätsstudien mit Chlorit in der hydrophilen Basisemulsion DAC-B022 und der amphiphilen Basiscreme DAC-B020 vorbereitet und durchgeführt. Die Konzentrationen von Chlorit, Chlorid und Chlorat wurden mittels IC unter verschiedenen Lagerbedingungen analysiert, wobei sich die Emulsion als ungeeignet erwies und auch die Creme aufgrund der nur kurzzeitigen Stabilität keine gute Alternative zu LeiProtect® darstellte. Schließlich wurde die Chloritfreisetzung aus zwei verschiedenen chlorithaltigen Formulierungen mit Hilfe von Franz-Diffusionszellen untersucht, wobei Chlorit als Freisetzungsprodukt sowohl aus LeiProtect® als auch aus DAC-B020-Chlorit über mehrere Stunden hinweg erfolgreich nachgewiesen werden konnte

Object Details

• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Englisch
• Notes: Universität Freiburg, Dissertation, 2023

Classification and Topics

• Keyword: Wundheilung ; Leishmaniose ; Hämin

Contributors, Places and Time

• Event: Veröffentlichung
• (where): Freiburg
• (who): Universität
• (when): 2024
• Creator: Genç, Semra
• Contributor: Kurz, Philipp ; Krossing, Ingo ; Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Fakultät für Chemie und Pharmazie

Further information

• URN: urn:nbn:de:bsz:25-freidok-2488719
• Rights: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 15.08.2025, 7:35 AM CEST