Hidrogel antibacteriano producido espontáneamente

Hidrogel antibacteriano producido espontáneamente

La resistencia a los antibióticos es uno de los mayores obstáculos para el tratamiento de enfermedades bacterianas. Además de esto, las infecciones nosocomiales frecuentes causan varios problemas, particularmente en pacientes hospitalizados.

En 2019, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades indican que más de 700 mil personas mueren anualmente por enfermedades bacterianas en todo el mundo. Esta circunstancia impulsó la creación de opciones alternativas.

Los materiales antibacterianos son quizás los más prometedores de estos tratamientos. antibacteriano hidrogeles, que a menudo se exploran en la literatura científica, se utilizan en varios campos, incluida la eliminación de desechos, el tratamiento de aguas y el recubrimiento de superficies, particularmente en la industria biomédica.
En este trabajo, se afirma que un antibacteriano hidrogel se producira.

Se cree que la N-2-hidroxipropil metacrilamida (HPMA) que contiene le proporcionará una buena biocompatibilidad, lo que la hace apropiada para su aplicación en diferentes investigaciones de ingeniería de tejidos, particularmente en apósitos para heridas.

La 4-vinilpiridina cuaternizada en su estructura le dará al polímero una carga positiva. Por lo tanto, se prevé que la sustancia matará las bacterias mediante un proceso de contacto activo mediante la desintegración de la pared celular bacteriana cargada negativamente. Al utilizar la criogelación como proceso de fabricación, se espera que el hidrogel formado Tendría una estructura macroporosa.

Por lo tanto, será capaz de absorber y destruyendo las células bacterianas como una esponja. A diferencia de los hidrogeles que liberan compuestos antibacterianos (biocidas) al medio ambiente, se cree que la toxicidad tisular del mecanismo antibacteriano será mínima debido a las cargas positivas en su estructura.

El criogel recomendado en esta investigación tiene como objetivo reducir las infecciones bacterianas, prevenir enfermedades transmitidas a través del contacto público y facilitar el tratamiento de infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos.

Si se usa como vendaje para heridas, evitará infecciones secundarias al proporcionar actividad antibacteriana alrededor del área, lo que acelerará la cicatrización del tejido.

Se cree que contribuye a purificación o desinfección del agua cuando se utiliza en el tratamiento o desinfección del agua, y cuando se aplica como material de recubrimiento de diferentes equipos médicos, previene la producción de biopelículas bacterianas y reduce las infecciones hospitalarias.

El hidrogel es un hidrofílico.

El hidrogel es un hidrofílico, insoluble en agua macromolécula polimérica con una alta capacidad de absorción de agua; puede emplearse en varias aplicaciones biomédicas; es poroso, flexible y reticulado; y se puede fabricar con una amplia gama de características químicas y físicas.

Se puede utilizar en la limpieza y purificación de agua de bacterias, como andamio de tejido y material para apósitos en ingeniería de tejidos, en la eliminación de contaminantes del medio ambiente, en procesos de purificación y como un agente antibacteriano en el área médica.

hidrogeles antibacterianos

Los investigadores han producido hidrogeles antibacterianos como estrategia alternativa contra la resistencia a los antibióticos.

Debido a la ausencia de medicamentos como los antibióticos en la sustancia, se previene la resistencia y se se desarrolla un mecanismo antibacteriano eficiente.

Las enfermedades causadas por bacterias resistentes a los antibióticos, cuyo número va en aumento, matan a unos 13 millones de personas al año [5].

La gravedad de la situación ha elevado la importancia de la investigación de materiales antibacterianos.
Por su carga positiva, los grupos de amonio cuaternizado se utilizan comúnmente en hidrogeles antibacterianos porque pueden degradar la pared celular bacteriana cargada negativamente.

Para la fabricación de hidrogeles autoantibacterianos se utilizan polímeros que contienen amonio cuaternario. La carga positiva del grupo amino terciario de la 4-vinilpiridina por cuaternización confiere características antibacterianas.

El polímero N-2-hidroxipropilmetacrilamida (HPMA) también se emplea en la administración de medicamentos y aplicaciones de hidrogel antibacteriano.

Ofrece un beneficio significativo debido a su biocompatibilidad . En esta investigación, los copolímeros se crearán combinando dos polímeros.

Por lo tanto, el hidrogel resultante exhibirá características tanto antibacterianas como de biocompatibilidad.

Para atrapar bacterias dentro de sus poros, el hidrogel, que debe tener un mecanismo de contacto activo, debe ser macroporoso. Por esta razón, se seleccionó la criogelación como técnica para producir el gel.
A temperaturas muy bajas, la criogelación es el entrecruzamiento simultáneo del polímero en solución.

Los cristales de hielo se comportan como un porógeno cuando se congelan en los espacios entre los polímeros.

Después del proceso de criogelación, la solución congelada se derretirá y se formará un criogel macroporoso. En nuestra investigación se pretendía eliminar el agua del gel congelado secándolo.
Como resultado de la investigación, los hechos antes mencionados son ciertos.
Utilizando sus características, se producirá un criogel con biocompatibilidad superior, no toxicidad, macroporosidad, actividad antibacteriana intrínseca y un método eficiente.

Hipótesis

La resistencia a los antibióticos es uno de los mayores obstáculos para tratar y prevenir enfermedades bacterianas.
Aproximadamente 13 millones de personas mueren anualmente por enfermedades bacterianas.
Por lo tanto, se intentan diferentes formas de prevenir o curar la infección.
La investigación de materiales antibacterianos ha mostrado hallazgos prometedores en este dominio.

En este trabajo, se sugiere el copolímero de 4-vinilpiridina (4-VP) y N-2-hidroxipropil metacrilamida (HPMA) cuaternizado macroporoso para hacer un criogel cargado positivamente.

En esta situación, dependiendo del valor de pH de su entorno, el 4-VP puede exhibir características químicas y morfológicas variadas.. El grupo amino terciario del anillo de piridina puede estar cargado positivamente en condiciones ácidas. niveles de pH y también por cuaternización con diferentes sustancias. En este trabajo, se proyecta que cuaternizar y cargar positivamente el criogel le otorgaría capacidades antibacterianas.
En la investigación biomédica, la N-2-hidroxipropilmetacrilamida (HPMA) es uno de los polímeros hidrofílicos más utilizados.
Se favoreció en la investigación de tesis porque para sus características significativas, como alta biocompatibilidad, efecto no tóxico y adsorción superficial reducida.

Dado que el 4-VP tiene un impacto dañino cuando se usa solo, se creía que al sintetizarlo como un copolímero con HPMA biocompatible, se podría producir un material con toxicidad reducida.
El agente reticulante soluble en agua 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)carbodiimida clorhidrato (EDC) activa los grupos carboxilo y amina. Responde tanto a temperatura ambiente como a temperaturas bajo cero.

La reticulación evita la creación de grupos laterales no deseados ya que no hay intermediario.

EDC logrará la reticulación en esta investigación al conectar los grupos -COOH al final del anillo de piridina cuaternaria con los grupos amina de etilendiamina en el medio. Además, dado que se empleará la criogelación como proceso de fabricación, la La temperatura de funcionamiento de EDC es aceptable para esta temperatura de reacción.
Se seleccionó la criogelación como técnica de fabricación.
Esto se debe a que la criogelación produce hidrogeles con arquitecturas macroporosas.
Dado que el criogel descrito en el artículo tiene como objetivo matar las bacterias atrapándolas, los poros del gel deben ser grandes. Se cree que la característica deseada se adquirirá de esta manera.
Además, con este procedimiento, la capacidad de absorción de líquido del criogel será mayor que la de los hidrogeles.

¿Qué es el hidrogel?

Los hidrogeles son macromoléculas hidrofílicas e insolubles en agua.

A veces se denominan sistemas de red semiabiertos compuestos por cadenas enredadas o cortas de diferentes longitudes unidas por enlaces cruzados [1].
En otras palabras, los hidrogeles son sustancias formadas por polimerización de monómeros hidrofílicos en presencia de agentes de entrecruzamiento o por entrecruzamiento de cadenas poliméricas con una estructura amante del agua.
Fue informado inicialmente en 1960 por Wichterle y Lim. Para que una sustancia se denomine hidrogel, su contenido de agua debe representar al menos 10% de su masa (o volumen) total.

Debido a su alto contenido de agua, los hidrogeles poseen un grado de elasticidad comparable al tejido natural.

Los hidrogeles también se producen de forma natural.

Por ejemplo, las biopelículas bacterianas y las estructuras vegetales prevalecen en la naturaleza y contienen grandes cantidades de agua.
La gelatina y el agar se utilizaron en la antigüedad [4] como ingredientes esenciales.
Cuando se expone a un solvente termodinámicamente adecuado (agua u otro fluido biológico), estos materiales, que pueden contener una cantidad considerable de disolvente en sus poros o espacios intersticiales, pueden expandirse hasta su tamaño máximo.

En respuesta a ciertos estímulos físicos y químicos, los hidrogeles experimentan un marcado cambio de fase de volumen o transición gel-sol.

Los estímulos físicos incluyen temperatura, campo eléctrico y magnético, contenido de solvente, intensidad e intensidad de la luz, mientras que los estímulos químicos (o biológicos) incluyen pH, presencia de iones y productos químicos particulares.

En la mayoría de los casos, los cambios conformacionales del hidrogel son reversibles.

En otras palabras, la sustancia de hidrogel puede volver a su estado original tras una respuesta en la que se retira el estímulo.
La reacción a los estímulos externos está determinada por el tipo de monómero del material, la densidad de carga, la existencia de cadenas y el grado de entrecruzamiento.

La hidrofilia, la capacidad de absorción de agua y la rigidez de los hidrogeles están determinadas por la presencia de grupos laterales hidrofílicos en su cadena principal (esqueleto).
Se pueden proporcionar como ejemplos grupos como alcohol, ácido carboxílico (-COOH), amida (-CONH2), amino (-NH2) y ácido sulfónico (-SO3H). 

Las características definitorias de los hidrogeles

Las cualidades del hidrogel, como la funcionalidad deseada, la reversibilidad, la esterilizabilidad y la biocompatibilidad, satisfacen los criterios biológicos y materiales para el tratamiento de tejidos/órganos y la interacción con sistemas biológicos.

Debido a estas características, los hidrogeles también se pueden usar en los dominios de purificación de agua, cromatografía de intercambio iónico, recuperación de aceite, industria de sensores, industria de enzimas inmovilizadas, agricultura, envasado de alimentos, farmacia y biomedicina.

A pesar de poseer características beneficiosas como hidrofilia, capacidad de hinchamiento, gelificación, resistencia mecánica, porosidad y biocompatibilidad, los hidrogeles también tienen características indeseables.

Las limitaciones del uso de hidrogeles incluyen solubilidad limitada, cristalización excesiva, ciertas características mecánicas y térmicas desfavorables, la existencia de monómeros sin reaccionar y el empleo de reticulantes peligrosos.
La biodegradabilidad del hidrogel está determinada por el monómero y el tipo de enlace. En consecuencia, la biodegradabilidad de los hidrogeles varía según su uso previsto.

Producción de criogeles naturalmente antibacterianos

Fuente :https://steelstandart.com/production-of-spontaneous-antibacterial-cryogels/