Nanokuitupäällysteinen side taistelee infektioita ja auttaa parantamaan haavoja – Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/nanofibre-coated-bandage-fights-infection-and-helps-heal-wounds-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/nanofibre-coated-bandage-fights-infection-and-helps-heal-wounds-physics-world-2.jpg" data-caption="Biologisen toiminnan hyödyntäminen Tamer Uyar (vas.), Mohsen Alishahi ja kollegat käyttävät kasvitieteellistä Lawsone-yhdistettä luodakseen nanokuitupäällysteisiä puuvillasidoksia, jotka torjuvat infektioita ja auttavat haavojen paranemaan nopeammin. (Luokalla: Darcy Rose/Cornell University)”>

Haavan paraneminen on monimutkainen toimenpide, joka on tärkeä terveydenhuollon haaste. Useimmat haavoissa käytetyt lääketieteelliset sidokset on valmistettu puuvillaharsosta, joka on biologisesti yhteensopivaa, hengittävää, imukykyistä ja pehmeää – mutta ei edistä paranemista tai torju infektioita. Tarvitaan älykäs sidos, joka nopeuttaa paranemisprosessia ja taistelee ennakoivasti infektioita vastaan.

Tutkimusryhmä osoitteessa Cornell University vastaa tähän haasteeseen parantamalla puuvillasidosten suorituskykyä päällystämällä ne kerroksella biologisesti aktiivisia nanokuituja. Nanokuidut hyödyntävät Lawsonin, kasvitieteellisen yhdisteen, antioksidanttisia, anti-inflammatorisia ja antibakteerisia ominaisuuksia, joita löytyy runsaasti hennalehdistä.

Lawsonen terapeuttiset ominaisuudet tekevät siitä kiehtovan ehdokkaan haavanhoitoon, mutta sen rajallinen liukoisuus tekee siitä hankalan sisällyttää sidoksiin. Sen sijaan tutkijat käyttivät syklodekstriinejä, tärkkelyksestä valmistettuja luonnollisia oligosakkarideja, luodakseen inkluusiokomplekseja, jotka sitovat lakisonimolekyylejä sisällä. Tämä prosessi parantaa Lawsonin liukoisuutta, stabiilisuutta ja biologista hyötyosuutta ja voi lisätä sen terapeuttista vaikutusta. Tärkeintä on, että syklodekstriinit ovat yhteensopivia sähkökehräyksen kanssa, joten ne soveltuvat nanokuitupinnoitteiden luomiseen puuvillasubstraateille.

"Synteettisten antibioottien pitkittynyt liikakäyttö korkeina pitoisuuksina on osaltaan edistänyt monilääkeresistenttien mikrobien tappavan epidemian nousua", sanoo Tamer Uyar, NanoFibers and NanoTextiles Laboratoryn johtaja, lehdistötiedotteessa. "Luonnollisten ja tehokkaiden antibakteeristen aineiden, kuten lawsonin, käyttö voi toimia vaihtoehtona synteettisille antibakteerisille aineille."

Bioaktiivinen aine

Uyar ja kollegat käyttivät kahta syklodekstriiniä – HP-β-CD:tä ja HP-γ-CD:tä – inkluusiokompleksien luomiseen CD/lawsoni-suhteilla 2:1 ja 4:1 M. Sitten he käyttivät sähkökehräystekniikkaa CD/Lawsone-nanokuitukankaiden valmistamiseen. keskimääräiset kuidun halkaisijat ovat noin 300–700 nm.

Yksi arvokas tapa parantaa paranemista on vähentää haavan mikroympäristön oksidatiivista stressiä. Ryhmä tutki nanokuitujen antioksidanttisia ominaisuuksia käyttämällä DPPH-radikaalinpoistotekniikkaa. Tämä DPPH-testi sisälsi nanokuitukankaiden sekoittamisen tislattuun veteen, metanolipitoisen DPPH-liuoksen lisäämisen ja sitten UV-näkyvän spektroskopian käytön mittaamaan DPPH-absorption vähenemistä ajan myötä.

Nanokuidut, joiden CD/lawsoni-suhde oli 2:1 M, osoittivat korkeampaa antioksidanttiaktiivisuutta (johtuen korkeammasta lakisonipitoisuudesta), kun taas HP-β-CD osoitti suurempaa aktiivisuutta kuin HP-y-CD. Antioksidanttiaktiivisuus lisääntyi ajan myötä ja nousi noin 20 %:sta 1 tunnin kohdalla noin 65 %:iin 24 tunnin kohdalla HP-β-CD/lawsone 2:1 nanokuitujen osalta.

Tutkijat huomauttavat, että nanokuitunäytteillä oli huomattavasti korkeampi antioksidanttiaktiivisuus – ja siten mahdollisuus nopeampaan haavan paranemiseen – kuin puhtaalla lakisonilla. He katsovat tämän johtuvan lisääntyneestä liukoisuudesta, jonka CD-inkluusio ja nanokuiturainan korkea pinta-tilavuussuhde.

Sen lisäksi, että fiksu sidos edistää haavan paranemista, sen pitäisi auttaa ehkäisemään ja hävittämään infektioita. Sellaisenaan tutkijat arvioivat nanokuitujen aktiivisuutta kahta näkyvää bakteerikantaa vastaan: gram-negatiivisia E. coli ja grampositiivinen S. aureus. He liuottivat nanokuitunäytteet bakteeriliuoksiin, inkuboivat näytteitä 37 °C:ssa 24 tuntia ja maljasivat ne sitten pesäkkeiden laskemista varten.

Käsittelemättömät negatiiviset kontrollinäytteet eivät osoittaneet antimikrobista aktiivisuutta ja bakteerit jatkoivat kasvuaan. Sitä vastoin kaikki neljä nanokuitutyyppiä osoittivat voimakasta antimikrobista aktiivisuutta, mikä hävitti molemmat kokonaan E. coli ja S. aureus bakteerit, mikä näkyy pesäkkeiden puuttumisesta viljelylevyillä. Nanokuitujen vaikutuksessa 4:1- ja 2:1-moolisuhteilla ei ollut eroa, mikä viittaa siihen, että jopa pienemmillä lakisonipitoisuuksilla oli riittävästi antibakteerista aktiivisuutta.

Nopea vapautus

Valitessaan HP-β-CD/lawsone 4:1 ja HP-γ-CD/lawsone 4:1 optimaalisiksi ehdokkaiksi sidosten luomiseen, tutkijat pinnoittivat puuvillasubstraatit nanokuitunäytteillä tutkiakseen niiden kykyä vapauttaa lakisonia. He upottivat nanokuidulla päällystetyt näytteet PBS-liuokseen ja asettivat ne orbitaaliravistelijalle 37 °C:seen. Sitten he arvioivat lawsonin kumulatiivista vapautumista analysoimalla pieniä näytteitä, jotka on poistettu tietyin aikavälein.

Suurin osa lawsone-sisällöstä, noin 84 % HP-β-CD/lawsone 4:1:ssä ja 77 % HP-γ-CD/lawsone 4:1:ssä, julkaistiin ensimmäisten 30 sekunnin aikana. Tämä selvä ensimmäinen vapautuminen johtuu nanokuitupinnoitteen nopeasta liukenemisesta, joka saatiin päätökseen 3 minuutin kuluttua, jolloin kaikki lakisoni vapautui. Tutkijat huomauttavat, että puuvillapäällysteisten näytteiden vapautumisprofiili heijasti vapaasti seisovien kuitujen profiilia.

"Tämä tutkimus edistää haavanhoitoa tehostamalla Lawsonin toimintaa inkluusiokompleksoitumisen kautta ja funktionalisoimalla puuvillaa CD/Lawsone-nanokuitupinnoitteiden avulla", tutkimusryhmä päättelee. "Tällä innovatiivisella menetelmällä on lupaavia antibakteerisia ja antioksidanttisia ominaisuuksia, ja sillä on merkittävä lupaus biofunktionaalisten haavasidosten kehittämisessä, joilla on parannettu terapeuttinen potentiaali."

Ryhmä tutkii nyt muita bioaktiivisia aineita. "Seuraavat vaiheet ovat niiden sytotoksisuuden testaus, anti-inflammatoriset testit ja in vivo tutkimuksia haavan paranemisesta”, Uyar kertoo Fysiikan maailma.

Tutkimusta kuvataan International Journal of Pharmaceuticals.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/nanofibre-coated-bandage-fights-infection-and-helps-heal-wounds/