Idrogel adesivo a base di gelatina bioispirata per diverse superfici nella cura delle ferite da ustione

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 13735 (2022) Citare questo articolo

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Una corretta gestione delle ferite da ustione tiene conto della compliance del paziente e fornisce un ambiente per accelerare la chiusura della ferita. Gli idrogel appiccicosi favoriscono la gestione delle ferite. Possono fungere da cerotto preventivo contro le infezioni con somministrazione controllata del farmaco e diversa aderenza alla superficie. Un'indagine basata su ipotesi esplora una proprietà della polidopamina bioispirata in un idrogel a base di gelatina (GbH) in cui l'alcol polivinilico e l'amido funzionano come struttura portante dell'idrogel. Il GbH ha mostrato proprietà fisiche promettenti con una superficie ricca di gruppi OH. Il GbH era appiccicoso su superfici asciutte (vetro, plastica e alluminio) e superfici bagnate (maiale e pollo). Il GbH ha dimostrato la cinetica matematica per una formulazione transdermica e la tossicità in vitro e in vivo del GbH sui modelli di test ha confermato la crescita sana e la biocompatibilità dei modelli. Il GbH caricato con quercetina ha mostrato una contrazione della ferita del 45-50% al giorno 4 per ferite da ustione di secondo grado in modelli di ratto che erano equivalenti al gruppo di trattamento con sulfadiazina d'argento. Le stime di resistenza alla trazione, sostanze biochimiche, marcatori del tessuto connettivo e NF-κB sono state ripristinate il giorno 21 nelle ferite guarite trattate con GbH per imitare il livello normale della pelle. Il GbH bioispirato promuove un’efficace guarigione delle ferite da ustione di secondo grado nei modelli di ratto, indicando la sua applicabilità preclinica.

La ricerca di ispirazione dalla natura da parte dell'umanità ha portato alla creazione di successo di idrogel nuovi e funzionali1. La biomimitazione del muco protettivo a base di lumache ha contribuito allo sviluppo di idrogel resistenti e aderenti alla superficie di una combinazione di alginato-poliacrilammide2,3. Recentemente è stato sviluppato un efficace complesso di dopamina nel design di idrogel adesivo superficiale, ispirato agli animali acquatici, come le cozze, dove la dopamina agisce come ingrediente principale per l'adesione subacquea4. Molti idrogel bioispirati sono stati progettati utilizzando il biosistema come modello per comprendere le sue diverse funzioni, dalla sua architettura molecolare alla sua geometria macroscopica5. Gli idrogel sono complesse reti tridimensionali (3-D) di catene polimeriche idrofile e, data la loro natura idrofila, contengono quantità significative di acqua6,7. Mostrano rigonfiamento se esposti all'acqua, soprattutto perché il corpo umano ha l'acqua come componente principale e gli idrogel possono contenere elevati volumi di acqua. Ciò consente loro di essere un eccellente candidato per vari usi biomedici, come ingegneria dei tessuti, somministrazione di farmaci, materiali autoriparanti, biosensori e bende emostatiche8,9.

L'organo più grande ed essenziale del nostro corpo, la pelle, è uno strato difensivo esterno. I materiali classici per la medicazione delle ferite, come i tessuti asciutti (garza assorbente o cotone), hanno benefici medicinali minimi, comportano dolore e richiedono frequenti aggiustamenti nella medicazione, causando così al paziente un disagio continuo. Gli idrogel sono promettenti poiché promuovono la guarigione mantenendo un adeguato livello di umidità nel sito della ferita. La maggior parte degli studi sulla cura delle ferite considera gli idrogel il miglior candidato per le medicazioni delle ferite, poiché hanno una struttura tridimensionale che ricorda la matrice extracellulare naturale, che garantisce alla ferita un'atmosfera umida10,11. Le fratture epiteliali e i sistemi connettivi sono alla base della capacità del corpo umano di garantire una protezione sufficiente dai danni esterni12. La pelle sembra essere il più vulnerabile tra tutti gli organi del corpo umano, dai lividi ai graffi fino alle ustioni. Statisticamente, le ustioni rappresentano la quarta forma di trauma debilitante più frequentemente riscontrata13. Si prevede che una medicazione ideale per le ferite da ustione favorisca il recupero in periodi più brevi e allevia il dolore poiché le ferite da ustione richiedono cure mediche prolungate.

Nell'ultimo decennio, la chimica del catecolo ispirata ai mitili è diventata una parte interessante della scienza, soprattutto negli idrogel14, dove le composizioni di poliacrilammide e bis-acrilammide sono una matrice comune per un sistema di idrogel intrappolato da catecolo15. La ricerca indica che il contatto prolungato o frequente di poliacrilammide e bis-acrilammide con la pelle può scatenare dermatiti e cancro nei modelli animali16. I risultati preclinici suggeriscono che l'esposizione continua alle composizioni di poliacrilammide e bis-acrilammide negli studi su modelli animali ha compromesso il sistema riproduttivo e nervoso17. Anche se sul mercato sono facilmente disponibili numerose medicazioni, è necessario creare una soluzione innovativa per il trattamento delle ferite per affrontare le ustioni. L'attuale indagine si basa sull'ipotesi che "la polidopamina presenta una proprietà adesiva in una composizione non tossica della formulazione di idrogel". Pertanto, è stata sviluppata la medicazione per ferite GbH e ne sono state valutate le prestazioni fisiche e biologiche su diverse superfici. Infine, è stata effettuata una valutazione del modello di rilascio del farmaco dal cerotto idrogel della medicazione per comprendere il modello di diffusione del farmaco della formulazione nella guarigione delle ferite delle ustioni parziali di secondo grado nei modelli di ratto.