Nanofiberbelagda bandage bekämpar infektioner och hjälper till att läka sår – 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="Utnyttja biologisk aktivitet Tamer Uyar (till vänster), Mohsen Alishahi och kollegor använder den botaniska sammansättningen lawsone för att skapa nanofiberbelagda bomullsförband som bekämpar infektioner och hjälper sår att läka snabbare. (Med tillstånd: Darcy Rose/Cornell University)”>

Sårläkning är en komplex procedur som representerar en viktig utmaning inom vården. De flesta medicinska förband som används på sår är gjorda av bomullsväv, som är biokompatibel, andas, absorberande och mjuk – men främjar inte läkning eller bekämpar infektioner. Det som behövs är ett smart förband som hjälper till att påskynda läkningsprocessen samtidigt som det proaktivt bekämpar infektioner.

Ett forskargrupp på Cornell University tar sig an denna utmaning och förbättrar prestandan hos bomullsförband genom att belägga dem med ett lager av biologiskt aktiva nanofibrer. Nanofibrerna utnyttjar de antioxidanta, antiinflammatoriska och antibakteriella egenskaperna hos en lawsone, en botanisk förening som finns rikligt i hennablad.

Lawsones terapeutiska egenskaper gör den till en spännande kandidat för sårbehandling, men dess begränsade löslighet gör den svår att införliva i förband. Istället använde forskarna cyklodextriner, naturliga oligosackarider framställda av stärkelse, för att skapa inklusionskomplex som binder lawsone-molekyler inuti. Denna process förbättrar lawsones löslighet, stabilitet och biotillgänglighet och kan öka dess terapeutiska effekt. Avgörande är att cyklodextriner är kompatibla med elektrospinning, vilket gör dem lämpliga för att skapa nanofiberbeläggningar på bomullssubstrat.

"Den långvariga överanvändningen av syntetiska antibiotika i höga koncentrationer har bidragit till uppkomsten av den dödliga epidemin av multiresistenta mikrober", säger Tamer Uyar, direktör för NanoFibers and NanoTextiles Laboratory, i ett pressmeddelande. "Användningen av naturliga och potenta antibakteriella medel som lawsone kan fungera som ett alternativ till syntetiska antibakteriella medel."

Bioaktivt medel

Uyar och kollegor använde två cyklodextriner – HP-β-CD och HP-γ-CD – för att skapa inklusionskomplex med CD/lawson-förhållanden på 2:1 och 4:1 M. De använde sedan elektrospinningsteknik för att tillverka CD/lawsone nanofibrösa banor med genomsnittliga fiberdiametrar på cirka 300–700 nm.

Ett värdefullt sätt att förbättra läkningen är att minska oxidativ stress i sårets mikromiljö. Teamet undersökte antioxidantegenskaperna hos nanofibrerna med hjälp av en DPPH-radical scavenging-teknik. Detta DPPH-test involverade att blanda de nanofibrösa banorna i destillerat vatten, tillsätta metanolisk DPPH-lösning och sedan använda UV-synlig spektroskopi för att mäta minskningen av DPPH-absorption över tiden.

Nanofibrer med ett 2:1 M CD/lawsone-förhållande visade högre antioxidantaktivitet (på grund av det högre lawsoneinnehållet), medan HP-β-CD visade större aktivitet än HP-γ-CD. Antioxidantaktiviteten ökade med tiden och eskalerade från cirka 20 % vid 1 timme till cirka 65 % vid 24 timmar, för HP-β-CD/lawsone 2:1 nanofibrer.

Forskarna påpekar att de nanofibrösa proverna uppvisade betydligt högre antioxidantaktivitet – och därmed potentialen för snabbare sårläkning – än ren lawsone. De tillskriver detta den ökade lösligheten som tillförs av CD-inkludering och det höga förhållandet mellan yta och volym av den nanofibrösa banan.

Förutom att uppmuntra sårläkning bör ett smart förband hjälpa till att förebygga och utrota infektioner. Som sådan utvärderade forskarna nanofibrernas aktivitet mot två framträdande bakteriestammar: gramnegativa E.coli och grampositiva S. aureus. De löste nanofibrösa prover i bakterielösningar, inkuberade proverna vid 37°C i 24 timmar och pläterade dem sedan för koloniräkning.

Obehandlade negativa kontrollprover visade ingen antimikrobiell aktivitet och bakterier fortsatte att växa. Däremot visade alla fyra nanofibertyperna potent antimikrobiell aktivitet, vilket helt utrotade båda E.coli och S. aureus bakterier, som ses av frånvaron av kolonier på odlingsplattorna. Det fanns ingen skillnad i effekten av nanofibrer med 4:1 och 2:1 molförhållanden, vilket tyder på att även de med lägre lawsoninnehåll hade tillräcklig antibakteriell aktivitet.

Snabb utlösning

Genom att välja HP-β-CD/lawsone 4:1 och HP-γ-CD/lawsone 4:1 som optimala kandidater för att skapa förband, belade forskarna bomullssubstrat med nanofibrösa prover för att undersöka deras förmåga att frigöra lawsonen. De nedsänkte de nanofiberbelagda proverna i en PBS-lösning och placerade dem på en orbital shaker vid 37 °C. De utvärderade sedan den kumulativa frisättningen av lawsone genom att analysera små prover som tagits bort vid specifika tidsintervall.

Det mesta av lawsone-innehållet, cirka 84 % i HP-β-CD/lawsone 4:1 och 77 % i HP-γ-CD/lawsone 4:1, släpptes inom de första 30 sekunderna. Denna uttalade initiala frisättning tillskrivs den snabba upplösningen av nanofiberbeläggningen, som slutfördes efter 3 minuter, då hela lawsonen släpptes. Forskarna noterar att frisättningsprofilen som visas av de bomullsbelagda proverna speglade fristående fibrer.

"Denna studie främjar området för sårhantering genom att förbättra Lawsone-aktiviteten genom inklusionskomplexbildning och funktionaliserande bomull genom CD/lawsone nanofiberbeläggningar", avslutar teamet. "Med lovande antibakteriella och antioxidantegenskaper har denna innovativa metod ett betydande löfte för utvecklingen av biofunktionella sårförband med förbättrad terapeutisk potential."

Teamet undersöker nu andra bioaktiva medel. "Nästa steg kommer att testa deras cytotoxicitet, antiinflammatoriska tester och in vivo- studier för sårläkning”, berättar Uyar Fysikvärlden.

Forskningen beskrivs i International Journal of Pharmaceuticals.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/nanofibre-coated-bandage-fights-infection-and-helps-heal-wounds/