Bandaż pokryty nanowłókienem zwalcza infekcje i pomaga leczyć rany – Świat Fizyki

<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="Wykorzystanie aktywności biologicznej Tamer Uyar (po lewej), Mohsen Alishahi i współpracownicy używają związku roślinnego lawson do tworzenia bandaży bawełnianych pokrytych nanowłókienami, które zwalczają infekcje i przyspieszają gojenie się ran. (Dzięki uprzejmości: Darcy Rose/Cornell University)”>

Gojenie ran jest złożoną procedurą, która stanowi ważne wyzwanie dla opieki zdrowotnej. Większość opatrunków medycznych stosowanych na rany wykonana jest z gazy bawełnianej, która jest biokompatybilna, oddychająca, chłonna i miękka – ale nie wspomaga gojenia ani nie zwalcza infekcji. Potrzebny jest inteligentny opatrunek, który pomoże przyspieszyć proces gojenia, jednocześnie aktywnie zwalczając infekcję.

Zespół badawczy w Cornell University podejmuje to wyzwanie, zwiększając wydajność opatrunków bawełnianych poprzez powlekanie ich warstwą biologicznie aktywnych nanowłókien. Nanowłókna wykorzystują właściwości przeciwutleniające, przeciwzapalne i przeciwbakteryjne lawsonu, związku roślinnego występującego obficie w liściach henny.

Właściwości terapeutyczne Lawsone czynią go intrygującym kandydatem do leczenia ran, ale jego ograniczona rozpuszczalność utrudnia jego dodanie do opatrunków. Zamiast tego naukowcy wykorzystali cyklodekstryny, naturalne oligosacharydy wytwarzane ze skrobi, do stworzenia kompleksów inkluzyjnych, które wiążą wewnątrz cząsteczki lawonu. Proces ten zwiększa rozpuszczalność, stabilność i biodostępność lawonu i może zwiększyć jego działanie terapeutyczne. Co najważniejsze, cyklodekstryny są kompatybilne z elektroprzędzeniem, dzięki czemu nadają się do tworzenia powłok z nanowłókien na podłożach bawełnianych.

„Przedłużające się nadużywanie syntetycznych antybiotyków w wysokich stężeniach przyczyniło się do wzrostu śmiertelnej epidemii drobnoustrojów wielolekoopornych” – mówi Pogromca Uyara, dyrektor Laboratorium NanoWłókien i Nanotekstyliów w oświadczeniu prasowym. „Stosowanie naturalnych i silnych środków przeciwbakteryjnych, takich jak lawson, może służyć jako alternatywa dla syntetycznych środków przeciwbakteryjnych”.

Środek bioaktywny

Uyar i współpracownicy wykorzystali dwie cyklodekstryny – HP-β-CD i HP-γ-CD – do stworzenia kompleksów inkluzyjnych o stosunkach CD/lawson wynoszących 2:1 i 4:1 M. Następnie wykorzystali technologię elektroprzędzenia do wytworzenia sieci nanowłókien CD/lawson o średniej średnicy włókien około 300–700 nm.

Cennym sposobem na poprawę gojenia jest zmniejszenie stresu oksydacyjnego w mikrośrodowisku rany. Zespół zbadał właściwości przeciwutleniające nanowłókien, stosując technikę wychwytywania rodników DPPH. Ten test DPPH polegał na zmieszaniu wstęg nanowłóknistych z wodą destylowaną, dodaniu metanolowego roztworu DPPH, a następnie zastosowaniu spektroskopii w zakresie widzialnym UV do pomiaru spadku absorpcji DPPH w czasie.

Nanowłókna o stosunku CD/lawson 2:1 M wykazały wyższą aktywność przeciwutleniającą (ze względu na wyższą zawartość lawsonu), natomiast HP-β-CD wykazywało większą aktywność niż HP-γ-CD. Aktywność przeciwutleniająca rosła z czasem, wzrastając z około 20% po 1 godzinie do około 65% po 24 godzinach dla nanowłókien HP-β-CD/lawson 2:1.

Naukowcy podkreślają, że próbki nanowłókien wykazywały znacznie wyższą aktywność przeciwutleniającą – a tym samym potencjał szybszego gojenia się ran – niż czysty lawson. Przypisują to zwiększonej rozpuszczalności nadawanej przez włączenie CD i wysokiemu stosunkowi powierzchni do objętości sieci nanowłóknistej.

Oprócz wspomagania gojenia się ran, inteligentny opatrunek powinien pomóc w zapobieganiu infekcjom i ich eliminowaniu. W związku z tym naukowcy ocenili aktywność nanowłókien przeciwko dwóm głównym szczepom bakterii: Gram-ujemnym E. coli i Gram-dodatnie S. aureus. Rozpuścili próbki nanowłókien w roztworach bakteryjnych, inkubowali próbki w temperaturze 37°C przez 24 godziny, a następnie wysiali je na płytki w celu zliczenia kolonii.

Nietraktowane próbki kontroli ujemnej nie wykazały żadnego działania przeciwdrobnoustrojowego, a bakterie nadal rosły. Natomiast wszystkie cztery typy nanowłókien wykazały silne działanie przeciwdrobnoustrojowe, całkowicie eliminując oba E. coli i S. aureus bakterie, co widać po braku kolonii na płytkach hodowlanych. Nie stwierdzono różnicy w działaniu nanowłókien o stosunkach molowych 4:1 i 2:1, co wskazuje, że nawet te o niższej zawartości lawonu wykazywały wystarczającą aktywność antybakteryjną.

Szybkie uwalnianie

Wybierając HP-β-CD/lawson 4:1 i HP-γ-CD/lawson 4:1 jako optymalnych kandydatów do tworzenia opatrunków, badacze pokryli podłoża bawełniane próbkami nanowłókien, aby zbadać ich zdolność do uwalniania lawonu. Zanurzyli próbki pokryte nanowłókienami w roztworze PBS i umieścili je na wytrząsarce orbitalnej w temperaturze 37°C. Następnie ocenili skumulowane uwalnianie lawonu, analizując małe próbki pobrane w określonych odstępach czasu.

Większość zawartości lawsonu, około 84% w HP-β-CD/lawson 4:1 i 77% w HP-γ-CD/lawson 4:1, została uwolniona w ciągu pierwszych 30 sekund. To wyraźne początkowe uwalnianie przypisuje się szybkiemu rozpuszczaniu powłoki nanowłókien, które zakończyło się po 3 minutach, kiedy to uwolnił się cały lawon. Naukowcy zauważają, że profil uwalniania próbek pokrytych bawełną odzwierciedlał profil uwalniania włókien wolnostojących.

„To badanie stanowi postęp w dziedzinie leczenia ran poprzez zwiększenie aktywności lawsonu poprzez kompleksowanie inkluzji i funkcjonalizację bawełny za pomocą powłok z nanowłókien CD/lawsonu” – podsumowuje zespół. „Dzięki obiecującym właściwościom antybakteryjnym i przeciwutleniającym ta innowacyjna metoda stwarza duże nadzieje w zakresie rozwoju biofunkcjonalnych opatrunków o zwiększonym potencjale terapeutycznym”.

Zespół bada obecnie inne środki bioaktywne. „Kolejnymi krokami będą badania ich cytotoksyczności, testy przeciwzapalne i in vivo badania nad gojeniem się ran” – mówi Uyar Świat Fizyki.

Badania opisano w Międzynarodowy Czasopismo Farmaceutyczne.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/nanofibre-coated-bandage-fights-infection-and-helps-heal-wounds/