Läkning är en komplex process i vuxen hudnedsättning, som kräver samverkande biokemiska processer för reparation på plats. Olika celltyper (makrofager, leukocyter, mastceller) bidrar till de associerade faserna av proliferation, migration, matrissyntes och sammandragning, kopplat med tillväxtfaktorer och matrissignaler vid sårstället. Att förstå signalkontroll och cellulär aktivitet på platsen kan hjälpa till att förklara processen med att reparera vuxen hud utöver bara lappning och mer som regenerering, att utvärdera biomekanik och implementera strategier för accelererad sårreparation inom regenerativ medicin.

Bioingenjörer, materialvetare och livsforskare som studerar skärningspunkten mellan material och medicin har utvecklat autotransplantat, allografts och xenografts för partiell och fullständig sårläkning. Begränsningar av dessa procedurer kan fördröja läkningen av stora områden med huddefekter och är ett betydande kliniskt problem inom vården, på grund av den potentiella risken för antigenicitet och sjukdomsöverföring. Vävnadstekniska strategier för hudregenerering är ett praktiskt tillvägagångssätt som involverar användningen av bioaktiva biomaterial för assisterad angiogenes och snabbare revaskularisering.
I en nyligen genomförd studie, Sorin Marza och medarbetare vid de tvärvetenskapliga forskningsinstituten och fakulteterna för fysik, bio-nano-vetenskaper, apotek och medicin, utvecklat bioaktiva glas-guld nanopartiklar (BG-AuNP) för att främja tillväxten av granulationsvävnad och inducera sårläkning. I studien, forskarna undersökte effekten av BG-AuNP-kompositer som en lokal salva i 14 dagar på hudsårläkning med hjälp av en experimentell råttmodell. Marza et al. utvecklat en sol-gel av BGs och BG-AuNP-kompositer blandade med vaselin i koncentrationer av 6, 12 och 18 viktprocent (vikt%) för att förstå hudens reparationssvar. Forskarna observerade granulomatösa reaktioner under läkningsprocessen i såren som behandlats med BG-vaselinsalvan. Resultaten är nu publicerade i Biomedicinska material , IOP-publicering.

angiogenes, eller bildandet av nya blodkärl från befintliga kärl är en viktig process under hudregenerering. Bioaktivt glas är ansvarigt för lokala cellulära svar på grund av in vivo-nedbrytning, stimulera frisättningen av tillväxtfaktorer såsom VEGF (vaskulär endoteltillväxtfaktor) och bFGF (grundläggande fibroblasttillväxtfaktor) för att orsaka en angiogen effekt. En mängd studier om vävnadsteknik har visat fördelarna med bioaktivt glas vid sårläkning, baserat på resultat i djurmodeller in vivo. I sin handlingsprincip, Forskare har rapporterat att bioaktivt glas stimulerade processen genom att kontrollera inflammationssvaret för att förstärka den parakrina effekten mellan makrofager och reparerande celler.

Guldnanopartiklar (AuNP) blir på liknande sätt viktiga inom medicin på grund av deras kemiska och fysikaliska egenskaper av biokompatibilitet, ytmodifiering, stabilitet och optiska egenskaper. Trots deras utmanande tidiga översättning inom vävnadstekniska metoder, en låg koncentration av AuNPs kan stimulera cellproliferation under sårreparation. Tidigare studier av samma forskargrupp visade att bioaktivt glas med AuNPs kunde stimulera proliferationen av humana keratinocytceller (HaCaT), som utgör 95 till 97 procent av epidermis på hudytan. I föreliggande studie, Marza et al. undersökte potentialen för dermal vävnadsregenerering in vivo. Dag 14, de observerade att både BG- och BG-AuNP-Vaselin-salvor kunde stimulera fullständig hudregenerering i experimentella råttmodeller, underbyggd med histopatologiska analyser av guldstandard.

Marza et al. nyberedda sfäriska AuNP:er som sträcker sig från storlekar på 15 nm till 30 nm, bekräftats med hjälp av transmissionselektronmikroskop (TEM) mikrofotografier för att bädda in i glasmatrisen. Med hjälp av röntgenpulverdiffraktionsmönster (XRD) av glasproverna, forskarna undersökte de amorfa strukturerna för att identifiera kristallisationscentra och guldsignaturen. Karakteriseringsstudierna för de sammansatta proverna inkluderade också Fourier-transform infraröd spektroskopi (FTIR), vilket gav spektra som är typiska för ett silikatnätverk. För att utveckla glaskompositionssalvan, forskarna spred pulverkompositmaterialen i vaselin. De använde sedan dynamisk ljusspridning (DLS) för att mäta partikelstorleksfördelningar och bekräfta skillnaden i storlekar mellan BG-vaselin- och BG-AuNP-vaselin-provstrukturerna.

Efter omfattande materialkarakterisering, forskarna genomförde biofunktionaliseringsstudier in vitro med keratinocyter cellkulturer för att verifiera biokompatibilitet innan de genomförde kirurgiska ingrepp i en translationell djurmodell. Som förut, Marza et al. undersökte proliferationen av HaCaT-celler på BG-AuNPs och erhöll jämförbara resultat av god in vitro-tolerans under keratinocytproliferation på båda materialen (BG och BG-AuNPs). Resultaten underbyggde kompositerna för användning som salvor för in vivo-undersökningar.

För att bedöma läkningspotentialen hos BG och BG-AuNP i vaselinsalvorna, Mayer et al. bildade kompositer av 6, 12 och 18 viktprocent koncentration. För jämförelse, forskarna använde vaselin som en positiv kontroll. I råttmodellerna, forskarna skapade noggrant fyra hudexcisionssår genom att framgångsrikt replikera ett tidigare publicerat protokoll för smådjurskirurgi. De använde en specifik metod på varje råtta när de applicerade salvan; (1) den övre vänstra excisionen hölls som kontroll utan salva, (2) till vänster nedre excision, forskarna applicerade BG-vaselin salva, (3) på den övre högra excisionen, de applicerade enbart vaselin och (4) på ​​den nedre högra excisionen, de applicerade BG-AuNP-Vaselin-salvan.

Forskarna använde 30 råttor i studien med 10 råttor tilldelade i separata grupper (6 % BG-vaselin och BG-AuNPs-vaselinsalva; 12 % BG/BG-AuNPs-vaselin; 18 % BG/BG-AuNPs-vaselin). Arbetsprotokollet var detsamma för varje grupp. Efter applicering av salva, forskarna lade till sterila bandage till sårställena på råttor för att förhindra sårinfektion postoperativt och administrerade Tramadol subkutant som ett smärtstillande medel. Dag 13, såren stängdes hos alla djur. Efter 14 dagar, de avlivade djuren på ett humant sätt och genomförde histologiska undersökningar för att avslöja milda inflammatoriska reaktioner och sårläkningssvar i respektive djurgrupp. I alla grupper, vaskulär proliferation var mild till måttlig.

Mayer et al. speciellt observerad i stort sett fullständig läkning med intakt epidermis, dermis och hudbihang i gruppen 18 procent BG-AuNPs-vaselin. De observerade också en brist på vaskulär proliferation för denna grupp, vilket de tillskrev avancerad läkning och sen vaskulär ombyggnad. På det här sättet, Mayer et al. omfattande karaktäriserade och etablerade bioaktiva glas-guld nanopartikelbaserade vaselinsalvor som lovande material för sårläkning. Forskargruppen kommer att genomföra ytterligare studier för att optimera den sårläkande salvan för undersökningar vid översättning från bänk till säng.

© 2019 Science X Network