Биологический липкий гидрогель на основе желатина для различных поверхностей при уходе за ожоговыми ранами.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 13735 (2022) Цитировать эту статью

3986 Доступов

3 цитаты

Подробности о метриках

Правильное лечение ожоговой раны учитывает соблюдение пациентом режима лечения и обеспечивает условия для ускорения закрытия раны. Липкие гидрогели способствуют лечению ран. Они могут действовать как профилактический пластырь от инфекций с контролируемой доставкой лекарств и различной адгезией к поверхности. Исследование, основанное на гипотезах, исследует биоинспирированные свойства полидофамина в гидрогеле на основе желатина (GbH), где поливиниловый спирт и крахмал действуют как основа гидрогеля. GbH продемонстрировал многообещающие физические свойства с поверхностью, богатой группами O–H. GbH прилипал к сухим поверхностям (стекло, пластик и алюминий) и влажным поверхностям (свинина и курица). GbH продемонстрировал математическую кинетику для трансдермального препарата, а токсичность GbH in vitro и in vivo на тестовых моделях подтвердила здоровый рост и биосовместимость моделей. Нагруженный кверцетином GbH показал сокращение раны на 45–50% на 4-й день при ожоговых ранах второй степени на крысиных моделях, которые были эквивалентны группе лечения сульфадиазином серебра. Оценки прочности на разрыв, биохимических показателей, маркеров соединительной ткани и NF-κB восстанавливались на 21 день в заживших ранах, обработанных GbH, для имитации нормального уровня кожи. Биоинспирированный GbH способствует эффективному заживлению ожоговых ран второй степени на крысиных моделях, что указывает на его доклиническую применимость.

Стремление человечества черпать вдохновение из природы привело к успешному созданию новых функциональных гидрогелей1. Биомимитирование защитной слизи на основе слизней способствовало разработке прочных, прилипающих к поверхности гидрогелей из комбинации альгината и полиакриламида2,3. Недавно был разработан эффективный дофаминовый комплекс в конструкции поверхностного адгезивного гидрогеля, вдохновленный водными животными, такими как мидии, где дофамин выступает в качестве основного ингредиента для подводной адгезии4. Многие биоинспирированные гидрогели были разработаны с использованием биосистемы в качестве модели для понимания ее разнообразных функций, от молекулярной архитектуры до макроскопической геометрии5. Гидрогели представляют собой сложные трехмерные (3-D) сети гидрофильных полимерных цепей и, учитывая их гидрофильную природу, содержат значительное количество воды6,7. Они набухают при воздействии воды, тем более что в организме человека вода является основным компонентом, а гидрогели могут содержать большие объемы воды. Таким образом, это позволяет им стать отличными кандидатами для различных биомедицинских применений, таких как тканевая инженерия, доставка лекарств, самовосстанавливающиеся материалы, биосенсоры и кровоостанавливающие повязки8,9.

Самый большой и важный орган нашего тела – кожа – является внешним защитным слоем. Классические перевязочные материалы, такие как сухие ткани (впитывающая марля или хлопок), имеют минимальную лечебную пользу, вызывают боль и требуют частой корректировки повязки, что вызывает у пациента постоянный дискомфорт. Гидрогели многообещающи, поскольку они способствуют заживлению, поддерживая необходимый уровень влажности в месте раны. Большинство исследований по уходу за ранами считают гидрогели лучшим кандидатом в качестве повязок на раны, поскольку они имеют трехмерную структуру, напоминающую естественный внеклеточный матрикс, что гарантирует в ране влажную атмосферу10,11. Разломы эпителия и соединительные системы лежат в основе способности человеческого организма обеспечивать достаточную защиту от внешних повреждений12. Кожа кажется самым уязвимым из всех органов человеческого тела: от синяков и царапин до ожогов. По статистике, ожоговые травмы являются четвертой наиболее часто встречающейся изнурительной формой травм13. Ожидается, что идеальная повязка на ожоговую рану будет способствовать более быстрому выздоровлению и облегчению боли, поскольку ожоговые раны требуют длительной медицинской помощи.

В последнее десятилетие химия катехолов, вдохновленная мидиями, стала интригующей частью науки, особенно в области гидрогелей14, где композиции полиакриламида и бис-акриламида являются общей матрицей для гидрогелевой системы, захваченной катехолами15. Исследования показывают, что длительный или частый контакт полиакриламида и бис-акриламида с кожей может вызвать дерматит и рак у животных моделей16. Доклинические данные свидетельствуют о том, что длительное воздействие полиакриламидных и бис-акриламидных композиций в исследованиях на животных моделях поставило под угрозу репродуктивную и нервную системы17. Несмотря на то, что на рынке легко доступны различные повязки, необходимо найти инновационное решение для лечения ран для лечения ожоговых травм. Текущее исследование основано на гипотезе о том, что «полидофамин действительно проявляет адгезионные свойства в нетоксичной композиции гидрогеля». Таким образом, была разработана раневая повязка GbH и оценены ее физические и биологические свойства на различных поверхностях. Наконец, оценивали характер высвобождения лекарственного средства из гидрогелевого пластыря для повязки на рану, чтобы понять характер диффузии лекарственного препарата при заживлении ран частичных ожогов второй степени на крысиных моделях.

80% cell viability (Fig. 4b), which was further tested in various amounts replacing 100% of the growth medium with the biomaterial leachate medium (Fig. 4c). Even though various percentages (25, 50 and 100%) of the biomaterial leachate medium were replaced, there was no major negative impact of the GbH on the viability of 3T6 cells and it was comparable to the controls, namely PVA-starch hydrogel and the GbH base. The final MTT assay was carried out on the HaCat cell line (Fig. 4d) with two different methods, direct and indirect contact of the GbH (Fig. 4d.1). The cell viability remained unaffected, i.e., 100% in both test methods and the values observed were comparable to the growth controls (Fig. 4d)./p> 2000). The GbH-exposed rats survived the experimental protocol and were sacrificed, as the necropsy was not required (Table 8). Histopathological results (Fig. 4g–g.5) clearly show no sign of inflammation or abnormalities in the applied region of the GbH in the male and female groups./p>