Οι υδρογέλες είναι δημοφιλείς για χρήση σε δερματικές παθήσεις και στη μηχανική ιστών. Αυτά τα βιοσυμβατά υλικά που βασίζονται σε πολυμερή είναι χρήσιμα για την ικανότητά τους να συγκρατούν νερό, να μεταφέρουν φάρμακα σε πληγές και να βιοαποικοδομηθούν. Ωστόσο, είναι πολύπλοκα στην κατασκευή τους και δεν είναι πολύ ανθεκτικά σε εξωτερικές δυνάμεις, όπως το τρίψιμο σε ρούχα, σεντόνια ή επιδέσμους τραυμάτων. Επίσης, δεν είναι εγγενώς ικανά να καταπολεμήσουν βακτηριακές λοιμώξεις, επομένως συχνά εγχέονται με αντιμικροβιακά φάρμακα ή μεταλλικά ιόντα, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν αντίσταση στα αντιβιοτικά και αρνητικές επιπτώσεις στην ανάπτυξη των κυττάρων.
Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε αυτή την εβδομάδα στο APL Materials, από την AIP Publishing, οι ερευνητές δημιούργησαν μια υδρογέλη που συντίθεται ευκολότερα, περιέχει φυσικές αντιβιοτικές ιδιότητες και προάγει την ανάπτυξη των κυττάρων.
«Ένας διαβητικός ασθενής μπορεί να έχει δερματικές πληγές που δεν επουλώνονται εύκολα λόγω μεταβολικής νόσου», δήλωσε η συγγραφέας Jing Sun.
«Ο ασθενής μπορεί να προσπαθήσει να θεραπεύσει τις πληγές με τοπικά φάρμακα όπως η ερυθρομυκίνη, και μπορεί να είναι αποτελεσματικό στην αρχή, αλλά για μεγάλο χρονικό διάστημα, μπορεί να μην ανακουφίσει τα συμπτώματα. Αυτό μπορεί να οφείλεται στην αντίσταση στα αντιβιοτικά.»
Χρησιμοποιώντας την κοινή υδρογέλη Gel-MA, πρόσθεσαν το αμινοξύ πολυλυσίνη και το πλούσιο σε αιμοπετάλια πλάσμα αίματος για να δημιουργήσουν ιδιότητες που είναι κατάλληλες για τη φροντίδα του τραύματος.
Το αποτέλεσμα είναι μια υδρογέλη που είναι ισχυρότερη, επεκτείνεται στην πληγή, διαρκεί περισσότερο, σκοτώνει τα βακτήρια και δημιουργεί ένα υγιές περιβάλλον για την ανάπτυξη νέων κυττάρων.
«Η υδρογέλη απελευθερώνει συνεχώς πολυλυσίνη στην επιφάνεια του τραύματος και συνεχώς αναστέλλει την ανάπτυξη βακτηρίων», είπε η Sun.
«Επιλέξαμε την ε-πολυσίνη γιατί μπορεί να αναστείλει την ανάπτυξη βακτηρίων και να λύσει το πρόβλημα της κατάχρησης αντιβιοτικών, της αντοχής στα φάρμακα και δεν επηρεάζει τον πολλαπλασιασμό και την ανάπτυξη των κυττάρων. Μπορεί επίσης να συζευχθεί με τη μεθακρυλική ζελατίνη, η οποία παίζει αντιμικροβιακό ρόλο και ενισχύει τη μηχανική αντοχή της υδρογέλης».
Σε δοκιμές με E. coli και S. aureus, το βακτήριο που προκαλεί μόλυνση από σταφυλόκοκκο, η υδρογέλη κατέστρεψε τις κυτταρικές μεμβράνες των βακτηρίων και οδήγησε σε βακτηριακό κυτταρικό θάνατο.
Για τα υγιή κύτταρα, η συμπερίληψη πλάσματος αίματος πλούσιου σε αιμοπετάλια είχε ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση αυξητικών παραγόντων και την αύξηση των βιώσιμων κυττάρων.
«Η πιο ενδιαφέρουσα και συναρπαστική στιγμή για μένα ήταν όταν αναμίξαμε τα διαλύματα πολυλυσίνης και πλάσματος πλούσια σε αιμοπετάλια για να δούμε αν μπορούσαν να σχηματίσουν μια υδρογέλη υπό υπεριώδη ακτινοβολία», είπε ο Sun.
Το πείραμα λειτούργησε και η υδρογέλη μπορεί να σκληρυνθεί κάτω από μια λάμπα UV για 30 δευτερόλεπτα αντί να ωριμάσει με επανειλημμένη κατάψυξη και απόψυξη για έως και 8 ώρες.
«Ως κλινικός ιατρός και ερευνητής στη δερματολογία, έχω την υποχρέωση να παρέχω καλύτερες θεραπείες στους ασθενείς», είπε η Sun. «Ασθενείς με χρόνια μολυσμένα τραύματα σε συνδυασμό με μεταβολικές ασθένειες, όπως ο διαβήτης, ο υποσιτισμός και άλλες ασθένειες, καθώς και οι μακροχρόνια κατάκοιτοι ασθενείς θα βοηθηθούν από αυτή τη λύση».
