تهیه پانسمان¬های پادباکتری و ترمیمکننده زخم با داربست¬های الکتروریسیشده حاوی نانوالیاف کیتوسان/پلیوینیل الکل/ژلاتین با عصاره گیاه پنیرک
محورهای موضوعی : مهندسی پلیمر
مهرناز قلیزاده
1
,
کامبیز تحویلداری
2
*
,
کریم زارع
3
,
مریم نوذری
4
1 - دانشجوی دکتری شیمی کاربردی، گروه شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - دانشیار شیمی کاربردی، گروه شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 - استاد شیمی فیزیک، گروه شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
4 - استادیار شیمی کاربردی، گروه شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
کلید واژه: الکتروریسی, سمیت سلولی, فعالیت پادباکتری, کیتوسان, گیاه پنیرک.,
چکیده مقاله :
در کار پژوهشی حاضر، داربستهای الکتروریسیشده حاوی نانوالیاف کیتوسان/پلیوینیل الکل/ ژلاتین تهیه شدند. همچنین، عصاره پنیرک بهعنوان یک افزودنی پادباکتری طبیعی با نسبتهای متفاوت در داربست نانوالیاف الکتروریسیشده بهمنظور افزایش ویژگی ترمیمکنندگی زخم، قراردادهشد. گروههای عاملی نانوالیافهای سنتزشده با طیفسنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) بررسی شدند. فعالیت پادباکتری نمونههای الکتروریسیشده نیز ارزیابی شد. نانوالیاف حاوی 10 درصد عصاره پنیرک پس از 24 ساعت گرمادهی در گرمخانه در دمای 37 درجه سلسیوس بهطورکامل از رشد استافیلوکوکوس اورئوس و سودوموناس آئروژینوزا جلوگیری کرد. افزونبراین، عصاره پنیرک بهعنوان یک افزودنی پادباکتری طبیعی در داربست نانوالیاف الکتروریسیشده بهمنظور افزایش ویژگی ترمیمکنندگی زخم معرفی شد. بررسیهای تورم نشان داد که نانوالیاف تولیدشده توانایی چشمگیری در جذب آب در گستره 400 تا 900 درصد دارند. ویژگی مکانیکی داربستهای نانوالیافی با آزمایش کشش مطالعه شد. همچنین، با سنجش زیستسازگاری بر سلولهای فیبروبلاست موش (L929) عدم سمیت آنها به اثبات رسید. نتیجههای بهدستآمده نشان میدهد که داربستهای نانوالیاف کیتوسان/پلی وینیل الکل/ ژلاتین حاوی عصاره پنیرک، جایگزینهای امیدوارکنندهای برای پانسمانهای زخم معمولی هستند.
In the current research, electrospun scaffolds containing chitosan/polyvinyl alcohol/gelatin nanofibers were prepared. In addition, the extract of Malva Sylvestris plant in different mass ratios was introduced as a natural antibacterial additive in the electrospun scaffold containing nanofibers in order to increase wound healing properties. The functional groups of nanofibers were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and the antibacterial activity of electrospun samples was investigated. Nanofibers containing 10 % of Malva Sylvestris extract completely prevented the growth of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa after 24 hours of incubation at 37 °C. Swelling studies showed that the produced nanofibers had a significant ability to absorb water in the range of 400 to 900 percent. The mechanical properties of nanofiber scaffolds were studied by tensile test. In addition, their non-toxicity was proven by biocompatibility assay on mouse fibroblast cells (L929). The results showed that chitosan/polyvinyl alcohol/gelatin nanofiber scaffolds containing Malva Sylvestris extract were promising alternatives to conventional wound dressings.
[1] Campa-Siqueiros P, Madera-Santana TJ, Ayala-Zavala JF, López-Cervantes J, Castillo-Ortega MM, Herrera-Franco PJ. Nanofibers of gelatin and polivinyl-alcohol-chitosan for wound dressing application: Fabrication and characterization. Polímeros. 2020;30:e2020006. doi: org/10.1590/0104-1428.07919
[2] Ferreira MOG, De Lima IS, Morais AÍS, Silva SO, De Carvalho RBF, Ribeiro AB, et al. Chitosan associated with chlorhexidine in gel form: Synthesis, characterization and healing wounds applications. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2019;49:375-82. doi: org/10.1016/j.jddst.2018.12.003
[3] Campa-Siqueiros PI, Madera-Santana TJ, Ayala-Zavala JF, López-Cervantes J, Castillo-Ortega MM, Herrera-Franco PJ, et al. Co-electrospun nanofibers of gelatin and chitosan–polyvinyl alcohol–eugenol for wound dressing applications. Polym Bull. 2023;80:3611-32. doi: org/10.1007/s00289-022-04223-0
[4] Zahiri M, Khanmohammadi M, Goodarzi A, Ababzadeh S, Sagharjoghi Farahani M, Mohandesnezhad S, et al. Encapsulation of curcumin loaded chitosan nanoparticle within poly (ε-caprolactone) and gelatin fiber mat for wound healing and layered dermal reconstitution. International Journal of Biological Macromolecules. 2020;153:1241-50. doi: org/10.1016/j.ijbiomac.2019.10.255
[5] Cui C, Sun S, Wu S, Chen S, Ma J, Zhou F. Electrospun chitosan nanofibers for wound healing application. Engineered Regeneration. 2021;2:82-90. doi: org/10.1016/j.engreg.2021.08.001
[6] Ndlovu SP, Ngece K, Alven S, Aderibigbe BA. Gelatin-Based Hybrid Scaffolds: Promising Wound Dressings. Polymers. 2021;13:2959. doi: org/10.3390/polym13172959
[7] Ebhodaghe SO. A short review on chitosan and gelatin-based hydrogel composite polymers for wound healing. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. 2022;33:1595–622. doi: org/10.1080/09205063.2022.2068941
[8] Shanmugasundaram N, Ravichandran P, Reddy PN, Ramamurty N, Pal S, Rao KP. Collagen-chitosan polymeric scaffolds for the in vitro culture of human epidermoid carcinoma cells. Biomaterials. 2001;22:1943-51.
[9] Asadi N, Mehdipour A, Ghorbani M, Mesgari-Abbasi M, Akbarzadeh A, Davaran S. A novel multifunctional bilayer scaffold based on chitosan nanofiber/alginate-gelatin methacrylate hydrogel for full-thickness wound healing. International Journal of Biological Macromolecules. 2021;193:734-47. doi: org/10.1016/j.ijbiomac.2021.10.180
[10] Fang Q, Yao Z, Feng L, Liu T, Wei S, Xu P, et al. Antibiotic-loaded chitosan-gelatin scaffolds for infected seawater immersion wound healing. International Journal of Biological Macromolecules. 2020;159:1140-55. doi: org/10.1016/j.ijbiomac.2020.05.126
[11] Tamer TM, Hassan MA, Omer AM, Valachová K, Eldin MSM, Collins MN, et al. Antibacterial and antioxidative activity of O-amine functionalized chitosan. Carbohydrate Polymers. 2017;169:441-50. doi: org/10.1016/j.carbpol.2017.04.027
[12] Fahimirad S, Abtahi H, Satei P, Ghaznavi-Rad E, Moslehi M, Ganji A. Wound healing performance of PCL/chitosan based electrospun nanofiber electrosprayed with curcumin loaded chitosan nanoparticles. Carbohydrate Polymers. 2021;259:117640. doi: org/10.1016/j.carbpol.2021.117640
[13] Sudheesh Kumar PT, Lakshmanan V-K, Anilkumar TV, Ramya C, Reshmi P, Unnikrishnan AG, et al. Flexible and microporous chitosan hydrogel/nano ZnO composite bandages for wound dressing: In vitro and in vivo evaluation. ACS Applied Materials & Interfaces. 2012;4:2618–29. doi: 10.1021/am300292v
[14] Thairin T, Wutticharoenmongkol P. Ciprofloxacin-loaded alginate/poly (vinyl alcohol)/gelatin electrospun nanofiber mats as antibacterial wound dressings. Journal of Industrial Textiles. 2022;51:1296S-1322S. doi: org/10.1177/1528083721997466
[15] Ulker Turan C, Guvenilir Y. Electrospun poly(ω-pentadecalactone-co-ε-caprolactone)/gelatin/chitosan ternary nanofibers with antibacterial activity for treatment of skin infections. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2022;170:106113. doi: org/10.1016/j.ejps.2021.106113
[16] Hadipour‐Goudarzi E, Hemmatinejad N, Shokrgozar MA. Fabrication and DOE Optimization of Electrospun Chitosan/Gelatin/PVA Nanofibers for Skin Tissue Engineering. Macro Materials & Eng 2023;308:2200562. doi: org/10.1002/mame.202200562
[17] Bakhsheshi-Rad HR, Hadisi Z, Ismail AF, Aziz M, Akbari M, Berto F, et al. In vitro and in vivo evaluation of chitosan-alginate/gentamicin wound dressing nanofibrous with high antibacterial performance. Polymer Testing. 2020;82:106298. doi: org/10.1016/j.polymertesting.2019.106298
[18] Khalili Amand F, Esmaeili A. Investigating the properties of electrospun nanofibers made of hybride polymer containing anticoagulant drugs. Carbohydrate Polymers. 2020;228:115397. doi: org/10.1016/j.carbpol.2019.115397
[19] Esmaeili A, Haseli M. Optimization, synthesis, and characterization of coaxial electrospun sodium carboxymethyl cellulose-graft-methyl acrylate/poly(ethylene oxide) nanofibers for potential drug-delivery applications. Carbohydrate Polymers. 2017;173:645–53. doi: org/10.1016/j.carbpol.2017.06.037
[20] Esmaeili A, Haseli M. Electrospinning of thermoplastic carboxymethyl cellulose/poly(ethylene oxide) nanofibers for use in drug-release systems. Materials Science and Engineering: C. 2017;77:1117–27. doi: org/10.1016/j.msec.2017.03.252
[21] Rajabi A, Esmaeili A. Preparation of three-phase nanocomposite antimicrobial scaffold BCP/Gelatin/45S5 glass with drug vancomycin and BMP-2 loading for bone regeneration. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2020;606:125508. doi:org/10.1016/j.colsurfa.2020.125508
[22] Ignatova M, Manolova N, Rashkov I. Novel antibacterial fibers of quaternized chitosan and poly(vinyl pyrrolidone) prepared by electrospinning. European Polymer Journal. 2007;43:1112–22. doi: org/10.1016/j.eurpolymj.2007.01.012
[23] Karnchanajindanun J, Srisa-ard M, Baimark Y. Genipin-cross-linked chitosan microspheres prepared by a water-in-oil emulsion solvent diffusion method for protein delivery. Carbohydrate Polymers. 2011;85:674–80. doi: org/10.1016/j.carbpol.2011.03.035
[24] Torabi Ardekani N, Khorram M, Zomorodian K, Yazdanpanah S, Veisi H, Veisi H. Evaluation of electrospun poly(vinyl alcohol)-based nanofiber mats incorporated with Zataria multiflora essential oil as potetial wound dressing. International Journal of Biological Macromolecules. 2019;125:743-750. doi: org/10.1016/j.ijbiomac.2018.12.085