Opatrunek na rany z termoplastycznego poliuretanu, skuteczny antybakteryjnie

Rozwijanie ideału Włókniny TPU typu Meltblown do zastosowań w opatrywaniu ran opatrunek spełniający liczne wymagania w zakresie dobrej biokompatybilności, odpowiedniej porowatej struktury, właściwości mechanicznych i wyjątkowo dobrej aktywności antybakteryjnej wobec bakterii lekoopornych jest wysoce pożądany w klinicznym leczeniu ran. Biokompatybilne membrany z termoplastycznego poliuretanu  są obiecującymi kandydatami na rusztowanie; jednakże brak odpowiedniej porowatej struktury i działania przeciwbakteryjnego ogranicza ich zastosowanie. Antybiotyki są powszechnie stosowane w profilaktyce infekcji bakteryjnych, jednak pojawienie się na świecie bakterii lekoopornych w dalszym ciągu budzi niepokój społeczny. W związku z tym przygotowaliśmy elastyczny opatrunek na bazie membrany TPU o specyficznej porowatej strukturze, a następnie zmodyfikowaliśmy go biomimetyczną powłoką polidopaminową w celu przygotowania in situ kompozytu na bazie nanosrebra w prosty i przyjazny dla środowiska sposób. Obrazy SEM pokazały, że membrany charakteryzowały się idealną porowatą strukturą, która została ozdobiona cząsteczkami nanosrebra.

Spektroskopia ATR-FITR i XRD dodatkowo potwierdziła stopniowe osadzanie polidopaminy i nanosrebra. Pomiar kąta zwilżania wody wykazał poprawę hydrofilowości powierzchni po pokryciu polidopaminą. Próba rozciągania wykazała, że ​​membrany miały akceptowalną wytrzymałość mechaniczną i wyjątkowo dobrą elastyczność. Następnie test zawiesiny bakteryjnej, metody liczenia płytek i testy barwienia żywego/martwego wykazały, że zoptymalizowane  membrany charakteryzowały się wyjątkowo dobrą aktywnością przeciwbakteryjną wobec P. aeruginosa , E. coli , S. aureus i MRSA, podczas gdy badania CCK8, obserwacje SEM i testy apoptozy komórek wykazały, że nie wykazują one mierzalnej cytotoksyczności wobec komórek ssaków. Co więcej, stały i bezpieczny profil uwalniania srebra zarejestrowany przez ICP-MS potwierdził te wyniki. Wreszcie, stosując materiał zakażony bakterią (MRSA lub P. aeruginosa ) mysiego modelu rany, odkryliśmy, że membrany TPU/NS2.5 mogą zapobiegać infekcjom bakteryjnym in vivo i wspomagać gojenie ran poprzez przyspieszanie procesu ponownego nabłonka, przy czym membrany te nie wykazywały oczywistej toksyczności w stosunku do normalnych tkanek. Opatrunki odgrywają kluczową rolę do leczenia ran skórnych, ponieważ mogą chronić rany i wspomagać regenerację tkanki skórnej i naskórka.

W związku ze zwiększającą się liczbą osób cierpiących na oparzenia, owrzodzenia cukrzycowe, owrzodzenia żylne, zapotrzebowanie na lepsze opatrunki dramatycznie rośnie. Ogólnie rzecz biorąc, idealny opatrunek powinien charakteryzować się nietoksycznością, biokompatybilnością, solidnymi właściwościami mechanicznymi i odpowiednią przepuszczalnością dla wymiany gazowej i wodnej. Kolagen, żelatyna, alginian i chitozan, jako naturalne biomateriały, są szeroko stosowane do przygotowania różnego rodzaju opatrunków ze względu na ich biokompatybilność i biodegradowalność. Jednak ich słabe właściwości mechaniczne utrudniają spełnienie rygorystycznych wymagań klinicznych. Termoplastyczny poliuretan  to biokompatybilny i biodegradowalny elastomer, który został zatwierdzony przez FDA i znalazł szerokie zastosowanie w naukach biomedycznych. Donoszono, że TPU można stosować w cewnikach, przeszczepach naczyniowych i nośnikach do podawania leków. Ponadto TPU wykazuje również niezwykłą stabilność chemiczną i dobre właściwości mechaniczne. Wyniki te wskazują, że TPU jest obiecującym kandydatem na opatrunki na rany.

Jednakże brak działania przeciwbakteryjnego ograniczyłby jego zastosowanie w leczeniu ran, ponieważ infekcje bakteryjne zawsze stanowią poważne zagrożenie dla łożyska rany. Realnym sposobem rozwiązania tego problemu jest włączenie do opatrunków antybiotyków, takich jak amoksycylina, wankomycyna lub gentamycyna. Niemniej jednak pojawienie się na całym świecie lekooporności spowodowanej nadużywaniem antybiotyków w dalszym ciągu zagraża zdrowiu publicznemu. Dlatego pilnie potrzebne są alternatywne środki przeciwbakteryjne. Nanosrebro jako wyjątkowo dobry środek antybakteryjny o silnym działaniu bakteriobójczym o szerokim spektrum działania zarówno wobec bakterii Gram-dodatnich, jak i Gram-ujemnych, w tym bakterii wielolekoopornych, takich jak metycylinooporne gronkowiec złocisty . Co ważniejsze, zaproponowano, że nanosrebro niszczy bakterie poprzez różne mechanizmy (rozrywanie błony komórkowej, zakłócenia replikacji DNA, hamowanie funkcji oddechowych, nie powodując lekooporności. Jednakże problemem jest toksyczność nanosrebra w stosunku do komórek ssaków. Najnowsze badania badania wykazały, że toksyczne działanie nanosrebra występuje tylko przy wysokich stężeniach, a włączenie nanosrebra do materiałów łagodzi tę toksyczność. W związku z tym nanosrebro jest uważane za idealny środek antybakteryjny do stosowania w biomateriałach.