Разработка нового альгината

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 7213 (2022) Цитировать эту статью

4886 Доступов

17 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Заживление ран — сложный процесс, и для быстрого заживления необходима правильная микросреда. Таким образом, разработка и изготовление эффективных раневых повязок является впечатляющей инновацией в области заживления ран. Изготовленная раневая повязка в этом сценарии была разработана с использованием комбинации соответствующих коагулирующих и антибактериальных материалов, таких как фибриноген (в качестве коагулирующего агента), низин (в качестве антибактериального агента), этилендиаминтетрауксусная кислота (в качестве антибактериального агента) и альгинат. (как ранозаживляющее средство). Биофизическая характеристика показала, что взаимодействие фибриногена и альгината связано с незначительными изменениями вторичной структуры белка. Конформационные исследования показали, что белок структурно стабилен при температуре 42°С, то есть максимальной температуре инфицированной раны. Оценивали такие свойства гидрогеля, как набухание, механическая стойкость, высвобождение низина, антибактериальная активность, цитотоксичность, пористость геля и свертываемость крови. Результаты показали медленное высвобождение низина в течение 48 часов. Антибактериальные исследования показали ингибирующее действие на рост грамотрицательных и грамположительных бактерий. Гидрогель также был способен поглощать значительное количество воды и обеспечивать оксигенацию, а также включение лекарственного средства в свою структуру благодаря достаточной пористости. Сканирующая электронная микроскопия показала, что размеры пор в гидрогеле составляют около 14–198 мкм. Исследования жизнеспособности клеток показали высокую биосовместимость гидрогеля. Тест на свертываемость крови также подтвердил эффективность синтезированного гидрогеля в ускорении процесса образования тромбов. Исследования in vivo показали более высокие показатели заживления ран, реэпителизации и отложения коллагена. Согласно результатам исследований in vitro, а также in vivo, разработанный гидрогель можно рассматривать как новую привлекательную повязку для ран после дальнейших предварительных оценок.

Кожа, как самый большой орган в организме, способна защитить тело и его составляющие, выступая в качестве барьера от механических и микробных повреждений1. Таким образом, повреждения или раны кожи сегодня являются серьезной медицинской проблемой2. Население, насчитывающее почти шесть миллионов человек во всем мире, борется с различными видами ран, что нарушает их образ жизни и снижает качество жизни. В частности, тяжелые хронические раны, заживление которых занимает более 12 недель, часто сопровождаются рецидивами. Эти раны вызваны специфическими заболеваниями, такими как диабет и опухолевые заболевания, а также тяжелыми физиологическими инфекциями3. Таким образом, разработка эффективной раневой повязки является важным фактором повышения скорости заживления ран.

Правильная раневая повязка должна обеспечивать благоприятную микросреду для заживления ран посредством соответствующего газообмена с окружающей средой, но при этом не проницаема для частиц пыли и микробов. Низкая адгезия к месту раны, а также легкое отделение от раневой поверхности являются другими характеристиками правильной раневой повязки4. К настоящему времени разработаны разнообразные повязки для ран, в том числе гидроколлоиды, пленки, пены, гидрогели и т.п. Гидрофильная природа гидрогелевых повязок дает множество преимуществ, таких как абсорбция лишних выделений из раны, защита влажной среды, проникновение кислорода к месту раны и уменьшение боли у пациента5.

Недавние исследования выявили способность некоторых природных биополимеров, таких как хитозан, коллаген и альгинат, облегчать процесс заживления ран6,7,8,9,10. Было показано, что комплексный гидрогель из хитозана и альгината, содержащий факторы роста фибробластов/сосудистый эндотелиальный кадгерин, ускоряет регенерацию кожных ран11. Кроме того, был разработан еще один хитозан-альгинатный гидрогелевый композит, содержащий низин, который показал свою эффективность при заживлении острых ран12. С 1980-х годов было синтезировано большое количество повязок, содержащих эти два природных соединения, которые используются для лечения кожных ран, особенно диабетических, что является одной из ведущих причин глобальной смертности13. Будучи высокогидрофильным углеводом, альгинат получают из бурых морских водорослей и таких бактериальных источников, как Azotobacter и Pseudomonas. Это полианионный сополимер, содержащий гомополимерные блоки остатков (1,4)-связанного β-D-маннуроната (М) и α-L-гулуроната (G)14,15. Одним из наиболее важных свойств альгината является его склонность к ионам металлов, что помогает создавать очень прочные гели16. Следует отметить, что сформированная структура является определяющим фактором захвата клеток, ДНК и белка14. Кроме того, альгинат обладает неиммуногенностью, химической универсальностью, экономичностью, низкой токсичностью, биоразлагаемостью, биосовместимостью, уникальным водопоглощением и замечательной способностью к сшиванию; это позволило альгинату привлечь большое внимание к медицинским применениям, особенно в регенеративной медицине и заживлении ран17,18,19.