Un bandage recouvert de nanofibres combat les infections et aide à guérir les blessures – 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="Exploiter l’activité biologique Tamer Uyar (à gauche), Mohsen Alishahi et leurs collègues utilisent le composé botanique Lawsone pour créer des bandages en coton recouverts de nanofibres qui combattent les infections et aident les plaies à guérir plus rapidement. (Avec l'aimable autorisation de Darcy Rose/Université Cornell) »>

La cicatrisation des plaies est une procédure complexe qui représente un défi de santé important. La plupart des pansements médicaux utilisés sur les plaies sont fabriqués à partir de gaze de coton, qui est biocompatible, respirante, absorbante et douce, mais ne favorise pas la guérison ni ne combat les infections. Ce qu’il faut, c’est un pansement intelligent qui aide à accélérer le processus de guérison tout en luttant de manière proactive contre l’infection.

Une équipe de recherche à L'Université Cornell relève ce défi en améliorant les performances des pansements en coton en les enduisant d'une couche de nanofibres biologiquement actives. Les nanofibres exploitent les propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et antibactériennes d'une loisone, un composé botanique présent en abondance dans les feuilles de henné.

Les propriétés thérapeutiques du Lawsone en font un candidat intéressant pour le traitement des plaies, mais sa solubilité limitée le rend difficile à incorporer dans les pansements. Au lieu de cela, les chercheurs ont utilisé des cyclodextrines, des oligosaccharides naturels produits à partir d’amidon, pour créer des complexes d’inclusion qui lient les molécules de Lawson à l’intérieur. Ce processus améliore la solubilité, la stabilité et la biodisponibilité du Lawsone et pourrait augmenter son impact thérapeutique. Surtout, les cyclodextrines sont compatibles avec l’électrofilage, ce qui les rend adaptées à la création de revêtements de nanofibres sur des substrats en coton.

"La surutilisation prolongée d'antibiotiques synthétiques à des concentrations élevées a contribué à la montée de l'épidémie mortelle de microbes multirésistants", déclare Dompteur Uyar, directeur du Laboratoire NanoFibres et NanoTextiles, dans un communiqué de presse. "L'utilisation d'antibactériens naturels et puissants tels que la Lawsone peut constituer une alternative aux antibactériens synthétiques."

Agent bioactif

Uyar et ses collègues ont utilisé deux cyclodextrines – HP-β-CD et HP-γ-CD – pour créer des complexes d'inclusion avec des rapports CD/lawsone de 2 : 1 et 4 : 1 M. Ils ont ensuite utilisé la technologie d'électrofilage pour fabriquer des bandes nanofibreuses CD/lawsone. avec des diamètres moyens de fibres d'environ 300 à 700 nm.

Un moyen précieux d’améliorer la cicatrisation consiste à réduire le stress oxydatif dans le microenvironnement de la plaie. L’équipe a étudié les propriétés antioxydantes des nanofibres à l’aide d’une technique de piégeage des radicaux DPPH. Ce test DPPH impliquait de mélanger les bandes nanofibreuses dans de l'eau distillée, d'ajouter une solution méthanolique de DPPH, puis d'utiliser la spectroscopie UV-visible pour mesurer la diminution de l'absorption du DPPH au fil du temps.

Les nanofibres avec un rapport CD/lawsone de 2:1 M ont montré une activité antioxydante plus élevée (en raison de la teneur plus élevée en Lawsone), tandis que la HP-β-CD a montré une activité plus élevée que la HP-γ-CD. L'activité antioxydante a augmenté avec le temps, passant d'environ 20 % au bout d'une heure à environ 1 % au bout de 65 h, pour les nanofibres HP-β-CD/lawsone 24:2.

Les chercheurs soulignent que les échantillons nanofibreux présentaient une activité antioxydante significativement plus élevée – et donc un potentiel de cicatrisation plus rapide – que la Lawson pure. Ils attribuent cela à la solubilité accrue conférée par l’inclusion de CD et au rapport surface/volume élevé du réseau nanofibreux.

En plus de favoriser la cicatrisation des plaies, un pansement intelligent devrait contribuer à prévenir et à éradiquer les infections. Ainsi, les chercheurs ont évalué l'activité des nanofibres contre deux souches bactériennes importantes : les Gram-négatives E. coli et Gram positif S. Staphylococcus. Ils ont dissous des échantillons nanofibreux dans des solutions bactériennes, ont incubé les échantillons à 37°C pendant 24 h, puis les ont étalés sur des plaques pour le comptage des colonies.

Les échantillons témoins négatifs non traités n’ont montré aucune activité antimicrobienne et les bactéries ont continué à se développer. En revanche, les quatre types de nanofibres ont démontré une puissante activité antimicrobienne, éradiquant complètement les deux E. coli et les S. Staphylococcus bactéries, comme en témoigne l'absence de colonies sur les plaques de culture. Il n’y avait aucune différence dans l’effet des nanofibres avec des rapports molaires de 4 : 1 et 2 : 1, ce qui indique que même celles dont la teneur en Lawsone était inférieure possédaient une activité antibactérienne suffisante.

Libération rapide

En sélectionnant HP-β-CD/lawsone 4:1 et HP-γ-CD/lawsone 4:1 comme candidats optimaux pour la création de pansements, les chercheurs ont enduit des substrats en coton avec des échantillons nanofibreux pour étudier leur capacité à libérer la Lawsone. Ils ont immergé les échantillons recouverts de nanofibres dans une solution PBS et les ont placés sur un agitateur orbital à 37 °C. Ils ont ensuite évalué la libération cumulative de Lawsone en analysant de petits échantillons prélevés à des intervalles de temps spécifiques.

La majeure partie de la teneur en Lawsone, environ 84 % dans HP-β-CD/lawsone 4 : 1 et 77 % dans HP-γ-CD/lawsone 4 : 1, a été libérée au cours des 30 premières secondes. Cette libération initiale prononcée est attribuée à la dissolution rapide du revêtement de nanofibres, qui s'est achevée au bout de 3 minutes, moment auquel la totalité de la Lawsone a été libérée. Les chercheurs notent que le profil de libération présenté par les échantillons enduits de coton reflétait celui des fibres autonomes.

« Cette étude fait progresser le domaine de la gestion des plaies en améliorant l'activité de la Lawsone grâce à la complexation de l'inclusion et à la fonctionnalisation du coton grâce à des revêtements de nanofibres CD/lawsone », conclut l'équipe. "Avec des attributs antibactériens et antioxydants prometteurs, cette méthode innovante est très prometteuse pour le développement de pansements biofonctionnels dotés d'un potentiel thérapeutique amélioré."

L'équipe étudie actuellement d'autres agents bioactifs. « Les prochaines étapes consisteront à tester leur cytotoxicité, des tests anti-inflammatoires et in vivo études sur la cicatrisation des plaies », raconte Uyar Monde de la physique.

La recherche est décrite dans Journal International de Pharmacie.

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• La source: https://physicsworld.com/a/nanofibre-coated-bandage-fights-infection-and-helps-heal-wounds/