Cenově dostupné, netoxické a antimikrobiální hydrogely z polysacharidů pryskyřice Karai a chitosanu pro hojení ran

Cost-effective, nontoxic, antimicrobial hydrogels from from the gum karaya and chitosan polysaccharides for wound healing

abstrakt

čeština

Nejnovější trendy v managementu hojení ran a vývoj obvazů nové generace směřují k přírodním polymerním materiálům s důležitými prospěšnými vlastnostmi, jako jsou antimikrobiální účinky, obnovitelnost, snadnější proces přípravy a biologická aktivita. Cílem tohoto příspěvku je příprava a hodnocení in vitro unikátní biopolymerní směsi složené z přírodních polymerů na bázi kladně nabitého polysacharidu chitosanu a záporně nabité pryskyřice Karaya. U směsi těchto polysacharidů byl prokázán synergický antimikrobiální účinek proti specifickým kmenům jak grampozitivních, tak gramnegativních bakterií a kvasinek. Tato polymerní směs byla použita pro přípravu hydrogelového filmu a stanovení vlivu složení na fyzikální vlastnosti (bobtnání v různých rozpouštědlech, pH, mechanismus difúze, hydrolytická stabilita, mechanické a optické vlastnosti). Zatímco čistá pryskyřice Karaya s poly(vinylalkoholem) vykazovala nejvyšší hydrolytickou degradaci, nejnižší hodnotu degradace vykazovala směs poly(vinylalkoholu) a pryskyřice Karaya s chitosanem, a to kvůli silným fyzikálním interakcím. Testy cytotoxicity provedené s hydrogelovými extrakty za použití dvou různých modelů in vitro, adherentních fibroblastů (NIH3T3) a neadherentních suspenzních B-lymfocytů (BaF3), vykazovaly vynikající biokompatibilitu a žádnou cytotoxicitu. Jak se očekávalo, antimikrobiální aktivita 3denních filmových extraktů ukázala významně zlepšený antimikrobiální účinek směsí zahrnujících biopolymer chitosanu. Fyzikální a biologické vlastnosti připravených hydrogelů na bázi biopolymerů splňují požadavky moderních obvazů na rány.

The latest trends in wound healing management and the development of next-generation dressings are towards natural polymeric materials with important beneficial properties such as antimicrobial effects, renewability, easier preparation process and biological activity. The aim of this contribution is the preparation and evaluation in vitro of a unique biopolymer mixture composed of natural polymers based on the positively charged chitosan polysaccharide and the negatively charged gum Karaya. A mixture of these polysaccharides has been shown to have a synergistic antimicrobial effect against specific strains of both gram-positive and gram-negative bacteria and yeast. This polymer mixture was used to prepare a hydrogel film and determine the effect of composition on physical properties (swelling in different solvents, pH, diffusion mechanism, hydrolytic stability, mechanical and optical properties). While pure gum Karaya with poly(vinyl alcohol) showed the highest hydrolytic degradation, the mixture of poly(vinyl alcohol) and gum Karaya with chitosan showed the lowest degradation value due to strong physical interactions. Cytotoxicity tests performed with hydrogel extracts using two different in vitro models, adherent fibroblasts (NIH3T3) and non-adherent suspension B-lymphocytes (BaF3), showed excellent biocompatibility and no cytotoxicity. As expected, the antimicrobial activity of the 3-day film extracts showed a significantly improved antimicrobial effect of the mixtures including chitosan biopolymer. The physical and biological properties of the prepared hydrogels based on biopolymers meet the requirements of modern wound dressings.

přírodní pryskyřice; polysacharidy; biopolymery; antibakteriální aktivita; cytotoxicita

natural gum; polysaccharides; biopolymers; antibacterial activity; cytotoxicity

MICHLOVSKÁ, L.; DRÁPALOVÁ, E.; ČERNÁ, E.; CHAMRADOVÁ, I.; LIPOVÝ, B.; HOLOUBEK, J.; VACEK, L.; RŮŽIČKA, F.; HANSLIANOVÁ, M.; SVOBODOVÁ, T.; HRDLIČKOVÁ, B.; VOJTOVÁ, L.

19. 9. 2023

České vysoké učení technické v Praze

Praha

978-80-01-07212-7

Biomateriály a jejich povrchy XVI.

1

73

73

97

https://www.irsm.cas.cz/ext/biomaterialy/download/BIOMATERIALY_A_JEJICH_POVRCHY_XVI.pdf