Hydrogeler är populära för användning vid hudsjukdomar och vävnadsteknik. Dessa polymerbaserade biokompatibla material är användbara för deras förmåga att hålla kvar vatten, leverera läkemedel i sår och biologiskt nedbrytas. Men de är komplicerade att tillverka och inte särskilt motståndskraftiga mot yttre krafter som att gnugga mot kläder, lakan eller sårförband. De är inte heller i sig kapabla att bekämpa bakterieinfektioner, så de infunderas ofta med antimikrobiella läkemedel eller metalljoner, vilket kan orsaka antibiotikaresistens och negativa effekter på celltillväxt.

I en artikel publicerad i APL Materials , skapade forskare en hydrogel som är lättare att syntetisera, innehåller naturliga antibiotiska egenskaper och främjar celltillväxt.

"En diabetespatient kan ha hudsår som inte läker lätt på grund av metabol sjukdom," sa författaren Jing Sun. "Patienten kan försöka behandla såren med aktuella läkemedel som erytromycin, och det kan vara effektivt till en början, men under lång tid kan det inte lindra symtomen. Detta kan bero på antibiotikaresistens."

Med hjälp av den vanliga hydrogelen Gel-MA tillsatte de aminosyran polylysin och blodplättsrik blodplasma för att skapa egenskaper som är väl lämpade för sårvård. Resultatet är en hydrogel som är starkare, expanderar i såret, håller längre, dödar bakterier och skapar en hälsosam miljö för nya celler att växa.

"Hydrogelen frisätter kontinuerligt polylysin på sårytan och hämmar kontinuerligt bakterietillväxt," sa Sun.

"Vi valde ε-polylysin eftersom det kan hämma tillväxten av bakterier och lösa problemet med antibiotikamissbruk, läkemedelsresistens, och inte påverkar cellförökningen och utvecklingen av celler. Det kan också konjugera med gelatinmetakrylat, som spelar en antimikrobiell roll och förbättrar hydrogelens mekaniska styrka."

I tester med E. coli och S. aureus, bakterien som orsakar staph-infektion, skadade hydrogelen bakteriers cellmembran och ledde till bakteriell celldöd. För friska celler resulterade inkluderingen av blodplättsrik blodplasma i frisättning av tillväxtfaktorer och en ökning av livskraftiga celler.

"Det mest intressanta och spännande ögonblicket för mig var när vi blandade polylysin och blodplättsrika plasmalösningar för att se om de kunde bilda en hydrogel under UV-bestrålning," sa Sun.

Experimentet fungerade och hydrogelen kan härdas under en UV-lampa i 30 sekunder istället för att härda genom att upprepade gånger frysa och tina i upp till åtta timmar.

"Som kliniker och forskare inom dermatologi har jag skyldigheten att tillhandahålla bättre behandlingar för patienter," sa Sun. "Patienter med kroniskt infekterade sår i kombination med metabola sjukdomar, såsom diabetes, undernäring och andra sjukdomar, såväl som långvariga sängliggande patienter kommer att få hjälp av denna lösning."

Mer information: Metakrylerad gelatinhydrogel konjugerad med ε-polylysin och berikad med blodplättsrik plasma för kroniskt infekterade sår, APL-material (2024). DOI:10.1063/5.0200159

Journalinformation: APL-material

Tillhandahålls av American Institute of Physics