Dr. Wang Rongs team från Cixi Institute of Biomedical Engineering, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) vid Chinese Academy of Sciences, i samarbete med forskarna från Sun Yat-sen University och Nanchang University, har utvecklat en mekanokänslig antibakteriell hydrogel med kontrollerbart läkemedelsfrisättningsbeteende för sårläkning. Studien publicerades i ACS tillämpade material och gränssnitt .

Under de senaste decennierna, hydrogeler för sårläkning har väckt enorm uppmärksamhet runt om i världen. Dock, akuta hudsår på rörliga kroppsdelar led vanligtvis av olika mekaniska krafter, såsom sträckkrafter och tryckkrafter under dynamiska omständigheter, sålunda stördes läkningsprocessen lätt.

Traditionella hydrogeler har begränsad effektivitet på grund av deras dåliga mekaniska egenskaper, hudvidhäftning och läkemedelsleveranseffektivitet. För att lösa detta problem, forskarna i den här studien designade en tuff, antibakteriell, läkemedelsladdad mekanokänslig zwitterjonisk hydrogel.

Diakrylat Pluronic F127 (F127DA) miceller användes som makrotvärbindare och läkemedelsbärare. Den utvecklade micelle-tvärbundna hydrogelen visade överlägsna mekaniska egenskaper, med den ultimata draghållfastheten och dragtöjningen på upp till 112 kPa och 1420 %, respektive, och tryckspänning på upp till 1,41 MPa.

Dessutom, poly(sulfobetainmetakrylat) (polySBMA) gav hydrogelen utmärkt vävnadsvidhäftning (~6 kPa) och en antifouling-egenskap. När den micell-tvärbundna hydrogelen utsattes för mekaniska krafter, den svaga hydrofoba associationen i micellerna förstördes, kombinationen mellan bioaktivt läkemedel och micellkärnan destabiliserades, vilket resulterar i responsivt läkemedelsfrisättningsbeteende. Resultaten visade att läkemedelsfrisättningen från hydrogelen kunde kontrolleras exakt av mekanisk styrka och cykler, vilket ger hydrogelen en bredspektrum antibakteriell egenskap mot både grampositiva och gramnegativa bakterier.

Dessutom, zwitterjonisk polySBMA har hög hydratiseringsförmåga för att bilda ett stabilt repulsivt gränsskikt under vattenhaltiga förhållanden, sålunda hämmade den framställda hydrogelen effektivt proteinadsorption och bakterievidhäftning. Hydrogelen visade god biokompatibilitet med däggdjursceller och främjade effektivt sårläkning i en mössmodell med full tjocklek av huddefekter.

Det här tuffa, mekaniskt känslig, antibakteriell och biokompatibel hydrogel lovar mycket för sårbehandling i en komplex dynamisk miljö.