Băng phủ sợi nano chống nhiễm trùng và giúp chữa lành vết thương – Vật lý Thế giới

Băng phủ sợi nano chống nhiễm trùng và giúp chữa lành vết thương – Vật lý Thế giới

Dấu thời gian: ngày 28 tháng 2024 năm 4 30:XNUMX sáng

<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="Khai thác hoạt động sinh học Tamer Uyar (trái), Mohsen Alishahi và các đồng nghiệp đang sử dụng hợp chất thực vật Lawone để tạo ra băng bông phủ sợi nano có tác dụng chống nhiễm trùng và giúp vết thương mau lành hơn. (Được phép: Darcy Rose/Đại học Cornell)”>
Tamer Uyar và Mohsen Alishahi tại Đại học Cornell
Khai thác hoạt động sinh học Tamer Uyar (trái), Mohsen Alishahi và các đồng nghiệp đang sử dụng hợp chất thực vật Lawone để tạo ra băng bông phủ sợi nano có tác dụng chống nhiễm trùng và giúp vết thương mau lành hơn. (Được phép: Darcy Rose/Đại học Cornell)

Chữa lành vết thương là một thủ tục phức tạp đại diện cho một thách thức chăm sóc sức khỏe quan trọng. Hầu hết băng y tế dùng trên vết thương đều được làm từ gạc bông, tương thích sinh học, thoáng khí, thấm hút và mềm mại – nhưng không thúc đẩy quá trình lành vết thương hoặc chống nhiễm trùng. Điều cần thiết là mặc quần áo thông minh giúp đẩy nhanh quá trình chữa lành đồng thời chủ động chống nhiễm trùng.

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Cornell đang giải quyết thách thức này bằng cách nâng cao hiệu suất của băng bông bằng cách phủ lên chúng một lớp sợi nano có hoạt tính sinh học. Các sợi nano khai thác các đặc tính chống oxy hóa, chống viêm và kháng khuẩn của Lawone, một hợp chất thực vật có nhiều trong lá henna.

Các đặc tính trị liệu của Lawsone khiến nó trở thành một ứng cử viên hấp dẫn để kiểm soát vết thương, nhưng khả năng hòa tan hạn chế của nó khiến cho việc kết hợp nó vào băng vết thương trở nên khó khăn. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng cyclodextrin, các oligosaccharide tự nhiên được sản xuất từ ​​tinh bột, để tạo ra các phức hợp bao gồm liên kết các phân tử Lawone bên trong. Quá trình này tăng cường khả năng hòa tan, tính ổn định và khả dụng sinh học của Lawone và có thể làm tăng tác động điều trị của nó. Điều quan trọng là cyclodextrin tương thích với quá trình quay điện, khiến chúng thích hợp để tạo ra lớp phủ sợi nano trên nền bông.

“Việc lạm dụng kháng sinh tổng hợp kéo dài ở nồng độ cao đã góp phần làm gia tăng đại dịch chết người của các vi khuẩn đa kháng thuốc,” cho biết. Tamer Uyar, giám đốc Phòng thí nghiệm NanoFibers và NanoTextiles, trong một thông cáo báo chí. “Việc sử dụng các chất chống vi khuẩn tự nhiên và mạnh mẽ như Lawone có thể đóng vai trò thay thế cho các chất chống vi khuẩn tổng hợp.”

Chất hoạt tính sinh học

Uyar và các đồng nghiệp đã sử dụng hai cyclodextrin – HP-β-CD và HP-γ-CD – để tạo ra các phức hợp bao gồm tỷ lệ CD/lawsone là 2:1 và 4:1 M. Sau đó, họ sử dụng công nghệ quay điện để chế tạo các mạng sợi nano CD/lawsone với đường kính sợi trung bình khoảng 300–700 nm.

Một cách có giá trị để tăng cường khả năng chữa lành là giảm căng thẳng oxy hóa trong môi trường vi mô vết thương. Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu đặc tính chống oxy hóa của sợi nano bằng kỹ thuật nhặt gốc tự do DPPH. Thử nghiệm DPPH này liên quan đến việc trộn các mạng sợi nano vào nước cất, thêm dung dịch DPPH trong metanol và sau đó sử dụng phương pháp quang phổ nhìn thấy UV để đo mức độ giảm hấp thụ DPPH theo thời gian.

Sợi nano có tỷ lệ CD/lawsone 2:1 M cho thấy hoạt tính chống oxy hóa cao hơn (do hàm lượng Lawsone cao hơn), trong khi HP-β-CD cho thấy hoạt động cao hơn HP-γ-CD. Hoạt tính chống oxy hóa tăng theo thời gian, tăng từ khoảng 20% ​​sau 1 giờ lên khoảng 65% sau 24 giờ đối với sợi nano HP-β-CD/lawsone 2:1.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng các mẫu sợi nano thể hiện hoạt tính chống oxy hóa cao hơn đáng kể – và do đó có khả năng chữa lành vết thương nhanh hơn – so với Lawone nguyên chất. Họ cho rằng điều này là do khả năng hòa tan tăng lên do đưa vào CD và tỷ lệ bề mặt trên thể tích cao của lưới sợi nano.

Ngoài việc thúc đẩy quá trình lành vết thương, việc băng bó thông minh sẽ giúp ngăn ngừa và loại bỏ nhiễm trùng. Do đó, các nhà nghiên cứu đã đánh giá hoạt động của sợi nano chống lại hai chủng vi khuẩn nổi bật: gram âm E. coli và gram dương S. aureus. Họ hòa tan các mẫu sợi nano trong dung dịch vi khuẩn, ủ mẫu ở 37°C trong 24 giờ, sau đó mạ chúng để đếm khuẩn lạc.

Các mẫu đối chứng âm tính không được xử lý không cho thấy bất kỳ hoạt động kháng khuẩn nào và vi khuẩn tiếp tục phát triển. Ngược lại, cả bốn loại sợi nano đều thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh, loại bỏ hoàn toàn cả hai loại sợi này. E. coli và S. aureus vi khuẩn, thể hiện qua sự vắng mặt của khuẩn lạc trên đĩa nuôi cấy. Không có sự khác biệt về tác dụng của sợi nano với tỷ lệ mol 4:1 và 2:1, cho thấy ngay cả những sợi có hàm lượng Lawson thấp hơn cũng có đủ hoạt tính kháng khuẩn.

Phát hành nhanh

Chọn HP-β-CD/lawsone 4:1 và HP-γ-CD/lawsone 4:1 làm ứng cử viên tối ưu để tạo ra lớp phủ, các nhà nghiên cứu đã phủ các mẫu sợi nano lên bề mặt bông để nghiên cứu khả năng giải phóng Lawsone của chúng. Họ nhúng các mẫu được phủ sợi nano vào dung dịch PBS và đặt chúng lên máy lắc quỹ đạo ở nhiệt độ 37°C. Sau đó, họ đánh giá sự giải phóng tích lũy của Lawone bằng cách phân tích các mẫu nhỏ được lấy ra trong những khoảng thời gian cụ thể.

Hầu hết nội dung của Lawsone, khoảng 84% trong HP-β-CD/lawsone 4:1 và 77% trong HP-γ-CD/lawsone 4:1, được phát hành trong vòng 30 giây đầu tiên. Sự giải phóng ban đầu rõ rệt này là do sự hòa tan nhanh chóng của lớp phủ sợi nano, hoàn thành sau 3 phút, tại thời điểm đó tất cả các Lawsone đã được giải phóng. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng đặc tính giải phóng được thể hiện qua các mẫu được phủ bông phản ánh đặc tính của các sợi đứng tự do.

Nhóm nghiên cứu kết luận: “Nghiên cứu này thúc đẩy lĩnh vực quản lý vết thương bằng cách tăng cường hoạt động của Lawsone thông qua việc tạo phức và chức năng hóa bông thông qua lớp phủ sợi nano CD/lawsone”. “Với các đặc tính kháng khuẩn và chống oxy hóa đầy hứa hẹn, phương pháp cải tiến này hứa hẹn sẽ phát triển các loại băng vết thương chức năng sinh học với tiềm năng điều trị nâng cao”.

Nhóm nghiên cứu hiện đang nghiên cứu các tác nhân hoạt tính sinh học khác. “Các bước tiếp theo sẽ là kiểm tra độc tính tế bào, xét nghiệm chống viêm và trong cơ thể nghiên cứu về chữa lành vết thương,” Uyar nói Thế giới vật lý.

Nghiên cứu được mô tả trong Tạp chí quốc tế về dược phẩm.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý