ارزیابی فعالیت ضد باکتریایی داربست کیتوزان حاوی نانومیسلهای کورکومین، عصاره هیدروالکلی آلوورا و تتراسایکلین هیدروکلراید به روش برونتنی
محورهای موضوعی : بیوتکنولوژی و میکروبیولوژی موادغذایینفیسه میناوی 1 , الهه سجادی 2 , سعیده عسگریان 3
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد میکروبیولوژی، گروه زیست شناسی، میکروب های بیماری زا، موسسه آموزش عالی شاندیز، مشهد، ایران.
2 - گروه زیست شناسی، میکروب های بیماری زا، موسسه آموزش عالی شاندیز، مشهد، ایران..
3 - گروه زیست شناسی، میکروب های بیماری زا، موسسه آموزش عالی شاندیز، مشهد، ایران.
کلید واژه: نانومیسل, کیتوزان, کورکومین, آلوورا, ترمیم زخم.,
چکیده مقاله :
درمان زخمها یکی از زمینههای چالشبرانگیز درزمینهی زیست پزشکی است. در حال حاضر، بیشتر ترکیبات پانسمان زخم از خواص ضد میکروبی ضعیف، زیستتخریبپذیری و زیست سازگاری ضعیفی برخوردارند. از این رو، توجه به جایگزینهایی که این مشکلات را نداشته باشد حائز اهمیت میباشد. لذا، مطالعهی حاضر در نظر دارد با توجه به ویژگیهای مفید کیتوزان و قابلیتهای ضد باکتریایی ترکیب نانومیسل کورکومین و عصاره آلوورا در کنار آنتیبیوتیک تتراسایکلین ( به منظور کاهش مصرف آنتیبیوتیک و اثرات جانبی آن) برای تهیه یک زخم پوش باقابلیت ضد باکتریایی مناسب و غیر سمی برای تسریع بهبود زخم استفاده نماید. داربستهای تهیه شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM و روش FTIRمورد ارزیابی قرار گرفتند و میزان تخلخل آنها مورد بررسی قرار گرفتند. سمیت سلولی و خواص ضد باکتریایی داربستهای سنتز شده با روش MTT بر روی رده سلولی L292 و انتشار از دیسک بر روی دو باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلای انجام شد. نتایج نشان داد بالاترین اثر ضد باکتریایی مربوط به کیتوزان+ نانوکورکومین برای اشرشیاکلای و کیتوزان+ آلوورا + تتراسایکلین بر روی هر دو باکتری مورد مطالعه بود و همچنین داربستهای تهیه شده دارای خواص فیزیکی و ساختاری مناسبی بوده و فاقد خاصیت سمیت سلولی میباشند. خواص ضد باکتریایی این داربستها نشان از بهبود خواص ضد باکتریایی کیتوزان زمانی که داربست با کورکومین و آلوورا تیمار شده بود داشت. در نهایت میتوان نتیجه گرفت که استفاده از این داربستها به دلیل قابلیتهایی که در ترکیب با مواد طبیعی و داروهای مختلف دارند روش امیدوارکنندهای در درمان زخم هستند.
Wound treatment is one of the most challenging fields in biomedicine. Currently, most wound dressing compounds have weak antimicrobial properties, biodegradability, and poor biocompatibility. Therefore, it is important to pay attention to alternatives that do not have these problems. Therefore, according to the useful properties of chitosan and its antibacterial capabilities, the present study aims to prepare a wound dressing with the ability use appropriate and non-toxic antibacterial to accelerate wound healing. The prepared scaffolds were evaluated using SEM and FTIR method, and physical properties including porosity, was estimated. Cytotoxicity and antibacterial properties of these scaffolds were performed by MTT on L292 cell line and disk diffusion on Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria. The results demonstrated that the highest antibacterial effect was associated with chitosan + nanocurcumin against Escherichia coli and chitosan + aloe vera + tetracycline for both studied bacteria. Additionally, the prepared dressings exhibited favorable physical and structural properties and were non-cytotoxic. Furthermore, the antibacterial properties of these dressings indicated an improvement in the antibacterial efficacy of chitosan when treated with curcumin and aloe vera. In conclusion, hydrogel systems utilizing these dressings hold promise for wound treatment due to their combined capabilities with natural materials and various drugs.
1. Brumberg V, Astrelina T, Malivanova T, Samoilov A. Modern wound dressings: Hydrogel dressings. Biomedicines. 2021;9(9):1235. https://doi.org/10.3390/biomedicines9091235
2. Chacón O, Forno N, Lapierre L, Muñoz R, Fresno M, San Martín B. Effect of Aloe barbadensis Miller (Aloe vera) associated with beta-lactam antibiotics on the occurrence of resistance in strains of Staphylococcus aureus and Streptococcus uberis. European Journal of Integrative Medicine. 2019;32:100996. https://doi.org/10.1016/j.eujim.2019.100996
3. Chen J, Liu Z, Chen M, Zhang H, Li X. Electrospun gelatin fibers with a multiple release of antibiotics accelerate dermal regeneration in infected deep burns. Macromolecular Bioscience. 2016;16(9):1368-80. https://doi.org/10.1002/mabi.201600108
4. Dash M, Chiellini F, Ottenbrite RM, Chiellini E. Chitosan—A versatile semi-synthetic polymer in biomedical applications. Progress in polymer science. 2011;36(8):981-1014. http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.progpolymsci.2011.02.001
5. Dhivya S, Padma VV, Santhini E. Wound dressings–a review. BioMedicine. 2015;5(4):22. https://doi.org/10.7603/s40681-015-0022-9
6. Dorman HD, Deans SG. Antimicrobial agents from plants: antibacterial activity of plant volatile oils. Journal of applied microbiology. 2000;88(2):308-16. https://doi.org/10.1046/j.1365-2672.2000.00969.x
7. Edeoga HO, Okwu D, Mbaebie B. Phytochemical constituents of some Nigerian medicinal plants. African journal of biotechnology. 2005;4(7):685-8. http://dx.doi.org/10.5897/AJB2005.000-3127
8. Eumkeb G, Sakdarat S, Siriwong S. Reversing β-lactam antibiotic resistance of Staphylococcus aureus with galangin from Alpinia officinarum Hance and synergism with ceftazidime. Phytomedicine. 2010;18(1):40-5. https://doi.org/10.1016/j.phymed.2010.09.003
9. Fan Y, Lüchow M, Zhang Y, Lin J, Fortuin L, Mohanty S, et al. Nanogel encapsulated hydrogels as advanced wound dressings for the controlled delivery of antibiotics. Advanced Functional Materials. 2021;31(7):2006453. https://doi.org/10.1002/adfm.202006453
10. Garcia-Orue I, Gainza G, Garcia-Garcia P, Gutierrez FB, Aguirre JJ, Hernandez RM, et al. Composite nanofibrous membranes of PLGA/Aloe vera containing lipid nanoparticles for wound dressing applications. International journal of pharmaceutics. 2019;556:320-9. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.12.010
11. Hamman JH. Composition and applications of Aloe vera leaf gel. Molecules. 2008;13(8):1599-616. https://doi.org/10.3390%2Fmolecules13081599
12. Han G, Ceilley R. Chronic wound healing: a review of current management and treatments. Advances in therapy. 2017;34:599-610. https://doi.org/10.1007/s12325-017-0478-y
13. Harper D, Young A, McNaught C-E. The physiology of wound healing. Surgery (Oxford). 2014;32(9):445-50. https://doi.org/10.1016/j.mpsur.2011.06.011
14. Huang B, Liu X, Li Z, Zheng Y, Yeung KWK, Cui Z, et al. Rapid bacteria capturing and killing by AgNPs/N-CD@ ZnO hybrids strengthened photo-responsive xerogel for rapid healing of bacteria-infected wounds. Chemical Engineering Journal. 2021;414:128805. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128805
15. Kalalinia F, Taherzadeh Z, Jirofti N, Amiri N, Foroghinia N, Beheshti M, et al. Evaluation of wound healing efficiency of vancomycin-loaded electrospun chitosan/poly ethylene oxide nanofibers in full thickness wound model of rat. International journal of biological macromolecules. 2021;177:100-10. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.01.209
16. Kaparekar PS, Poddar N, Anandasadagopan SK. Fabrication and characterization of Chrysin–a plant polyphenol loaded alginate-chitosan composite for wound healing application. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.2021;206:111922. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111922
17. Kenawy E-RS, Kamoun EA, Ghaly ZS, Shokr A-bM, El-Meligy MA, Mahmoud YA-G. Novel physically cross-linked curcumin-loaded PVA/aloe vera hydrogel membranes for acceleration of topical wound healing: In vitro and in vivo experiments. Arabian Journal for Science and Engineering. 2023;48(1):497-514. https://link.springer.com/article/10.1007/s13369-022-07283-6
18. Kietzmann M, Niedorf F, Gossellin J. Tissue distribution of cloxacillin after intramammary administration in the isolated perfused bovine udder. BMC veterinary research.2010;6:1-5. https://doi.org/10.1186/1746-6148-6-46
19. Lei J, Sun L, Li P, Zhu C, Lin Z, Mackey V, et al. The wound dressings and their applications in wound healing and management. Health science journal. 2019;13(4):1-8.
20. Li Y, Liu X, Tan L, Cui Z, Yang X, Zheng Y, et al. Rapid sterilization and accelerated wound healing using Zn2+ and graphene oxide modified g‐C3N4 under dual light irradiation. Advanced Functional Materials.2018;28(30):1800299. https://doi.org/10.1002/adfm.201800299
21. Matica MA, Aachmann FL, Tøndervik A, Sletta H, Ostafe V. Chitosan as a wound dressing starting material: Antimicrobial properties and mode of action. International journal of molecular sciences. 2019;20(23):5889. https://doi.org/10.3390/ijms20235889
22. Naseriyeh T, Alvandi H, Hossainpour H, Nowroozi G, Arkan E. Transdermal Delivery of Caspian Crocus Extract Using Chitosan/Aloe Vera Hydrogel. 2021. https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.3995930
23. Ranjbar-Mohammadi M, Rabbani S, Bahrami SH, Joghataei M, Moayer F. Antibacterial performance and in vivo diabetic wound healing of curcumin loaded gum tragacanth/poly (ε-caprolactone) electrospun nanofibers. Materials Science and Engineering:.2016;69:1183-91. https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.08.032
24. Rodríguez ER, Martín JD, Romero CD. Aloe vera as a functional ingredient in foods. Critical reviews in food science and nutrition. 2010;50(4):305-26. https://doi.org/10.1080/10408390802544454
25. Ruiz-Cardona L, Sanzgiri YD, Benedetti L, Stella VJ, Topp EM. Application of benzyl hyaluronate membranes as potential wound dressings: evaluation of water vapour and gas permeabilities.Biomaterials. 1996;17(16):1639-43. https://doi.org/10.1016/0142-9612(95)00324-x
26. Sayyar Z, Mahdavinia GR, Khataee A. Dual-drug (Curcumin/Ciprofloxacin) loading and release from chitosan-based hydrogels embedded with magnetic Montmorillonite/Hyaluronic acid for enhancing wound healing. Journal of Biological Engineering. 2023;17(1):66. https://doi.org/10.1186/s13036-023-00385-1
27. Sen CK. Human wound and its burden: updated 2020 compendium of estimates. Advances in wound care. 2021;10(5):281-92. https://doi.org/10.1089/wound.2021.0026
28. Sharma VK, Yngard RA, Lin Y. Silver nanoparticles: green synthesis and their antimicrobial activities. Advances in colloid and interface science. 2009;145(1-2):83-96. https://doi.org/10.1016/j.cis.2008.09.002
29. Silvestro I, Lopreiato M, Scotto d’Abusco A, Di Lisio V, Martinelli A, Piozzi A, et al. Hyaluronic acid reduces bacterial fouling and promotes fibroblasts’ adhesion onto chitosan 2D-wound dressings. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21(6):2070. https://doi.org/10.3390/ijms21062070
30. Ueno H, Nakamura F, Murakami M, Okumura M, Kadosawa T, Fujinaga T. Evaluation effects of chitosan for the extracellular matrix production by fibroblasts and the growth factors production by macrophages.Biomaterials. 2001;22(15):2125-30. https://doi.org/10.1016/s0142-9612(00)00401-4
31. Vitale S, Colanero S, Placidi M, Di Emidio G, Tatone C, Amicarelli F, et al. Phytochemistry and biological activity of medicinal plants in wound healing: an overview of current research. Molecules. 2022;27(11):3566. https://doi.org/10.3390/molecules27113566
32. Wu P, Fisher A, Foo P, Queen D, Gaylor J. In vitro assessment of water vapour transmission of synthetic wound dressings. Biomaterials.1995;16(3):171-5. https://doi.org/10.1016/0142-9612(95)92114-L
33. Yu R, Zhang H, Guo B. Conductive biomaterials as bioactive wound dressing for wound healing and skin tissue engineering. Nano-micro letters. 2022;14:1-46. https://doi.org/10.1007/s40820-021-00751-y
