Hidrogeles de PVA antimicrobianos con propiedades mecánicas ajustables y perfiles de liberación antimicrobiana
Autores: Greene, Caitlyn; Beaman, Henry T.; Stinfort, Darnelle; Ramezani, Maryam; Monroe, Mary Beth B.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Hidrogeles de PVA antimicrobianos con propiedades mecánicas ajustables y perfiles de liberación antimicrobiana
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Hidrogeles
Cicatrización de heridas
Antimicrobianos
Polímero con memoria de forma
ácidos fenólicos
Control de infecciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Los hidrogeles se utilizan ampliamente en aplicaciones de curación de heridas debido a su alto contenido de agua y propiedades mecánicas que imitan los tejidos. La curación se ve obstaculizada por infecciones en muchos tipos de heridas, incluidas las fístulas de Crohn, heridas en túneles que se forman entre diferentes porciones del sistema digestivo en pacientes con enfermedad de Crohn. Debido al aumento de infecciones resistentes a los medicamentos, se requieren enfoques alternativos para tratar las infecciones de heridas más allá de los antibióticos tradicionales. Para abordar esta necesidad clínica, diseñamos un hidrogel de polímero con memoria de forma (SMP) sensible al agua, con antimicrobianos naturales en forma de ácidos fenólicos (PAs), para un posible uso en el llenado y curación de heridas. Las propiedades de memoria de forma podrían permitir la implantación en una forma de bajo perfil, seguida de expansión y llenado de la herida, mientras que los PAs proporcionan una entrega localizada de antimicrobianos. Aquí, desarrollamos un hidrogel de poli(alcool vinílico) entrecruzado con urethane con ácido cinámico (CA), ácido p-cumárico (PCA) y ácido cafeico (Ca-A) incorporados química o físicamente en diversas concentraciones. Examinamos los efectos de los PAs incorporados en las propiedades antimicrobianas, mecánicas y de memoria de forma, así como en la viabilidad celular. Los materiales con PAs incorporados físicamente mostraron propiedades antibacterianas mejoradas con menor formación de biopelículas en las superficies del hidrogel. Tanto el módulo como la elongación en el punto de ruptura podrían aumentarse simultáneamente en los hidrogeles después de ambas formas de incorporación de PA. La respuesta celular en términos de viabilidad inicial y crecimiento a lo largo del tiempo varió según la estructura y concentración de PA. Las propiedades de memoria de forma no se vieron afectadas negativamente por la incorporación de PA. Estos hidrogeles que contienen PA con propiedades antimicrobianas podrían proporcionar una nueva opción para el llenado de heridas, el control de infecciones y la curación. Además, el contenido y la estructura de PA proporcionan herramientas novedosas para ajustar las propiedades del material de manera independiente de la química de la red, que podrían aprovecharse en una variedad de sistemas de materiales y aplicaciones biomédicas.
Descripción
Los hidrogeles se utilizan ampliamente en aplicaciones de curación de heridas debido a su alto contenido de agua y propiedades mecánicas que imitan los tejidos. La curación se ve obstaculizada por infecciones en muchos tipos de heridas, incluidas las fístulas de Crohn, heridas en túneles que se forman entre diferentes porciones del sistema digestivo en pacientes con enfermedad de Crohn. Debido al aumento de infecciones resistentes a los medicamentos, se requieren enfoques alternativos para tratar las infecciones de heridas más allá de los antibióticos tradicionales. Para abordar esta necesidad clínica, diseñamos un hidrogel de polímero con memoria de forma (SMP) sensible al agua, con antimicrobianos naturales en forma de ácidos fenólicos (PAs), para un posible uso en el llenado y curación de heridas. Las propiedades de memoria de forma podrían permitir la implantación en una forma de bajo perfil, seguida de expansión y llenado de la herida, mientras que los PAs proporcionan una entrega localizada de antimicrobianos. Aquí, desarrollamos un hidrogel de poli(alcool vinílico) entrecruzado con urethane con ácido cinámico (CA), ácido p-cumárico (PCA) y ácido cafeico (Ca-A) incorporados química o físicamente en diversas concentraciones. Examinamos los efectos de los PAs incorporados en las propiedades antimicrobianas, mecánicas y de memoria de forma, así como en la viabilidad celular. Los materiales con PAs incorporados físicamente mostraron propiedades antibacterianas mejoradas con menor formación de biopelículas en las superficies del hidrogel. Tanto el módulo como la elongación en el punto de ruptura podrían aumentarse simultáneamente en los hidrogeles después de ambas formas de incorporación de PA. La respuesta celular en términos de viabilidad inicial y crecimiento a lo largo del tiempo varió según la estructura y concentración de PA. Las propiedades de memoria de forma no se vieron afectadas negativamente por la incorporación de PA. Estos hidrogeles que contienen PA con propiedades antimicrobianas podrían proporcionar una nueva opción para el llenado de heridas, el control de infecciones y la curación. Además, el contenido y la estructura de PA proporcionan herramientas novedosas para ajustar las propiedades del material de manera independiente de la química de la red, que podrían aprovecharse en una variedad de sistemas de materiales y aplicaciones biomédicas.