Thermoplastisch polyurethaan effectief antibacterieel wondverband

Het ontwikkelen van een ideaal Smeltgeblazen TPU-nonwovens voor wondverzorgingstoepassingen verband dat voldoet aan de vele eisen van goede biocompatibiliteit, een geschikte poreuze structuur, mechanische eigenschappen en uitzonderlijk goede antibacteriële activiteit tegen geneesmiddelresistente bacteriën, is zeer wenselijk voor klinische wondverzorging. Biocompatibele thermoplastische polyurethaanmembranen zijn veelbelovende kandidaten als basis; het ontbreken van een geschikte poreuze structuur en antibacteriële activiteit heeft echter de toepassing ervan beperkt. Antibiotica worden over het algemeen gebruikt om bacteriële infecties te voorkomen, maar de wereldwijde opkomst van medicijnresistente bacteriën blijft maatschappelijke onrust veroorzaken. Daarom hebben we een flexibel verband gemaakt op basis van een TPU-membraan met een specifieke poreuze structuur en dit vervolgens aangepast met een biomimetische polydopaminecoating om in situ een op nanozilver gebaseerd composiet te bereiden via een gemakkelijke en milieuvriendelijke aanpak. SEM-beelden lieten zien dat de membranen werden gekenmerkt door een ideale poreuze structuur die was versierd met nanozilverdeeltjes.

ATR-FITR- en XRD-spectroscopie bevestigden verder de stapsgewijze afzetting van polydopamine en nanozilver. Meting van de watercontacthoek gaf een verbeterde hydrofiliciteit van het oppervlak aan na het coaten met polydopamine. Trekproeven hebben aangetoond dat de membranen een aanvaardbare mechanische sterkte en een uitzonderlijk goede flexibiliteit hadden. Vervolgens hebben bacteriële suspensietests, plaattellingsmethoden en Live/Dead-kleuringstests aangetoond dat de geoptimaliseerde membranen een uitzonderlijk goede antibacteriële activiteit bezaten tegen P. aeruginosa , E. coli , S. aureus en MRSA-bacteriën, terwijl CCK8-testen, SEM-waarnemingen en celapoptosetests aantoonden dat ze geen meetbare cytotoxiciteit voor zoogdiercellen hadden. Bovendien bevestigde een stabiel en veilig zilvervrijgevend profiel, geregistreerd door ICP-MS, deze resultaten. Tenslotte kan door gebruik te maken van een bacterie-geïnfecteerde (MRSA of P. aeruginosa ) muizenwondmodel ontdekten we dat TPU/NS2.5-membranen in vivo bacteriële infecties konden voorkomen en wondgenezing konden bevorderen door het re-epithelisatieproces te versnellen, en dat deze membranen geen duidelijke toxiciteit hadden voor normale weefsels. Wondverbanden spelen een cruciale rol bij de behandeling van huidwonden omdat ze de wonden kunnen beschermen en de regeneratie van huid- en epidermale weefsels kunnen bevorderen.

Omdat een toenemend aantal mensen lijdt aan brandwonden, diabetische zweren en veneuze zweren, groeit de vraag naar betere verbanden dramatisch. Over het algemeen moet een ideaal verband non-toxiciteit, biocompatibiliteit, robuuste mechanische eigenschappen en geschikte permeabiliteit voor gas- en wateruitwisseling bezitten. Als natuurlijke biomaterialen worden collageen, gelatine, alginaat en chitosan op grote schaal gebruikt om verschillende soorten verbanden te bereiden, vanwege hun biocompatibiliteit en biologische afbreekbaarheid. Hun slechte mechanische eigenschappen maken het echter moeilijk om aan strenge klinische eisen te voldoen. Thermoplastisch polyurethaan is een biocompatibel en biologisch afbreekbaar elastomeer dat is goedgekeurd door de FDA en op grote schaal wordt toegepast in de biomedische wetenschap. Er is gerapporteerd dat TPU kan worden gebruikt voor katheters, vaattransplantaten en dragers voor medicijnafgifte. Bovendien vertoont TPU ook opmerkelijke chemische stabiliteit en goede mechanische eigenschappen. Deze prestaties geven aan dat TPU een veelbelovende kandidaat is voor wondverbanden.

Het ontbreken van antibacteriële activiteit zou de toepassing ervan in de wondverzorging echter beperken, omdat bacteriële infecties altijd een ernstige bedreiging vormen voor het wondbed. Een haalbare manier om dit probleem op te lossen is het opnemen van antibiotica zoals amoxicilline, vancomycine of gentamicine in wondverbanden. Niettemin blijft de opkomst van resistentie tegen geneesmiddelen wereldwijd als gevolg van het overmatig gebruik van antibiotica de volksgezondheid bedreigen. Alternatieve antibacteriële middelen zijn dus dringend nodig. Nanozilver als een uitzonderlijk goed antibacterieel middel met robuuste en breedspectrum bacteriedodende activiteit tegen zowel Gram-positieve als Gram-negatieve bacteriën, inclusief multiresistente bacteriën zoals methicilline-resistente staphylococcus aureus . Wat nog belangrijker is, is voorgesteld dat nanozilver bacteriën vernietigt via verschillende mechanismen (verstoring van het celmembraan, interferentie van DNA-replicatie, remming van de ademhalingsfunctie zonder resistentie tegen geneesmiddelen te veroorzaken. De toxiciteit van nanozilver voor zoogdiercellen is echter zorgwekkend. Studies hebben aangetoond dat de toxische effecten van nanozilver alleen optreden bij hoge concentraties, en de opname van nanozilver in materialen vermindert de toxiciteit. Daarom wordt nanozilver beschouwd als een ideaal antibacterieel middel voor opname in biomaterialen.