Los biomateriales de recapitulación de tejidos naturales proporcionan un microambiente adecuado para controlar el comportamiento y el destino de las células. Además, un apósito asimétrico que imita la piel natural es un método eficaz para mejorar la cicatrización de heridas, especialmente en quemaduras graves.
Estudio: Vendaje compuesto asimétrico biomimético por electrohilado con estructuras nanofibrosas y microestructuradas alineadas para la curación de quemaduras graves. Crédito: Roman Zaiets/Shutterstock.com
En un artículo reciente publicado en la revista ACS Applied Materials and Interfaces, se fabricó un vendaje compuesto asimétrico preparando superficies asimétricas y modificando la esponja en ambos lados para humectabilidad mediante electrospinning.
La esponja de quitosano cuaternizado con colágeno (Col/QCS) se preparó mediante liofilización, con modificación de la capa interna con nanofibras de poli(ε-caprolactona) (PCL)/gelatina (gel) para impartir hidrofilia. Por otro lado, al modificar las capas externas de la esponja de micronanoestructura, las microesferas de PCL/poliestireno impartieron hidrofobicidad en cada lado.
La morfología y las propiedades del apósito compuesto asimétrico fabricado contribuyeron sinérgicamente a la actividad antibacteriana que promueve la cicatrización de heridas en quemaduras graves mediante el control del comportamiento celular. los resultados de la prueba in vitro Los estudios demostraron que la capa interna de la esponja alineada con nanofibras promovió todas las etapas, desde la adhesión celular hasta su proliferación. La capa externa mostró resistencia a la adhesión bacteriana y mostró buenas propiedades mecánicas.
Por otro lado, el en vivo Los resultados mostraron que el apósito compuesto producido redujo la respuesta inflamatoria, aceleró la angiogénesis, evitó la infección y la regeneración epitelial y aceleró la cicatrización de quemaduras graves. Por lo tanto, se anticipó que el apósito compuesto asimétrico propuesto serviría como un candidato potencial para la cicatrización de heridas en quemaduras graves.
Apósito eficaz para la cicatrización de heridas en quemaduras graves
Según los estudios de ingeniería de tejidos, la composición, la topografía y la estructura de la superficie de los biomateriales influyen en el comportamiento y el destino de las células. Por lo tanto, los efectos significativos sobre las células madre guiaron su diferenciación y promovieron la neuroregeneración y el nuevo crecimiento óseo.
Aunque se han utilizado diversos apósitos a base de hidrogeles, esponjas y membranas cargadas con agentes bioactivos para la cicatrización de heridas en quemaduras graves, la eficacia de estos apósitos se ha limitado a su composición del apósito ignorando la influencia de la estructura y la topografía. Se han producido varios apósitos novedosos para heridas con humectabilidad mediante bioimpresión, hilado electrostático y transición de fase (seco/húmedo).
En los apósitos asimétricos para heridas, una capa externa hidrofóbica imita una capa epidérmica en términos de resistencia al estiramiento, evitando el secado excesivo, resistiendo la adhesión bacteriana, manteniendo la infiltración y creando un ambiente hidratante. Por otro lado, la capa interna hidrofílica puede imitar la dermis y permitir el intercambio de gases, proporcionando espacio para el crecimiento, la proliferación y la migración celular. Sin embargo, construir una capa exterior hidrofóbica antibacteriana en un apósito compuesto para quemaduras graves es un desafío.
La estructura superficial superhidrofóbica natural de las hojas de loto ha inspirado el desarrollo de varias micronanoestructuras. Estas micronanoestructuras imitaban las superficies superhidrofóbicas naturales y tenían una rugosidad superficial mejorada que reducía su contacto con el agua para mejorar la hidrofobicidad del material. Por lo tanto, la fabricación de apósitos asimétricos basados en principios hidrofóbicos biomiméticos con una capa exterior antibacteriana puede ayudar a lograr un apósito eficaz para la cicatrización de heridas en quemaduras graves.
Apósito compuesto asimétrico biomimético para la cicatrización de heridas de quemaduras graves
En el presente estudio, se utilizó la tecnología de electrohilado para fabricar un apósito compuesto para quemaduras graves con estructuras asimétricas y humectabilidad de la superficie. El vendaje compuesto evitó infecciones bacterianas y aceleró la cicatrización de heridas en quemaduras graves. Con este fin, el vendaje compuesto imitaba la estructura y propiedades de la piel natural.
En primer lugar, se preparó una esponja Col/QCS mediante liofilización, y luego se alineó con PCL/nanofibra de curcumina (Cur) cargada con gelatina para obtener una capa interna hidrófila. Además, una micronanoestructura jerárquica PCL/PS en la capa externa confirió hidrofobicidad en ambos lados de la esponja.
Entre las dos capas, la capa hidrofílica interna debe promover la adhesión, el crecimiento y la migración de células endoteliales y fibroblastos mediante orientación topográfica para lograr una capacidad de eliminación de radicales y una fase inflamatoria más corta debido a la liberación controlada de Cur y curar quemaduras graves.
Además, la estructura porosa de la esponja Col/QCS evitó la acumulación de exudados, la desecación excesiva de agua por quemaduras graves y demostró actividad antibacteriana. La estructura de hoja de loto súper hidrofóbica, que imita la capa externa de PCL/PS, proporcionó un buen soporte mecánico y evitó la adhesión y colonización bacteriana en quemaduras graves.
Por lo tanto, el apósito compuesto asimétrico producido imitaba estructuralmente la dermis y la epidermis de la piel natural y exhibió buenas propiedades físicas, absorción de fluido osmótico, biocompatibilidad, capacidad antibacteriana y captación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Además, se estudiaron la reepitelización, la tasa de cicatrización, la angiogénesis, el depósito de colágeno y los efectos antiinflamatorios de los apósitos compuestos asimétricos utilizados para la cicatrización de heridas en quemaduras graves.
Conclusión
Un apósito compuesto que imita la piel natural está diseñado con humectabilidad y una estructura asimétrica para facilitar la cicatrización de heridas en quemaduras graves. La capa exterior tenía una micronanoestructura jerárquica inspirada en el efecto de la hoja de loto y evitaba la contaminación por adhesión bacteriana.
Además, la capa interna alineada con nanofibras imitaba la estructura de la dermis, lo que mejoraba el proceso biológico desde la adhesión celular hasta la polarización de los macrófagos. Además, el Cur cargado en la capa interna exhibió propiedades antioxidantes y antibacterianas que trabajaron sinérgicamente con la estructura morfológica, reduciendo la respuesta inflamatoria y acelerando la cicatrización de heridas en quemaduras graves.
Relación
He C, Yu B, Lv Y, Huang Y, Guo J, Li L, Chen M et al. (2022). Apósito biomimético de electrospinning compuesto asimétrico con estructuras nanofibrosas y microestructuradas alineadas para la cicatrización de quemaduras graves. Interfaces y materiales aplicados de ACS. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04323
