Hydrogel antibactérien produit spontanément

Hydrogel antibactérien produit spontanément

La résistance aux antibiotiques est l'un des plus grands obstacles au traitement des maladies bactériennes. En plus de cela, les infections nosocomiales fréquentes entraînent plusieurs problèmes, en particulier chez les patients hospitalisés.

En 2019, les Centers for Disease Control and Prevention indiquent que plus de 700 000 personnes meurent chaque année de maladies bactériennes dans le monde entier. Cette circonstance a incité la création d'options alternatives.

Les matériaux antibactériens sont peut-être les plus prometteurs de ces traitements. Antibactérien hydrogels, souvent explorées dans la littérature scientifique, sont utilisées dans plusieurs domaines, dont l'élimination des déchets, le traitement de l'eau et le revêtement de surface, en particulier dans l'industrie biomédicale.
Dans ce travail, il est affirmé qu'un antibactérien hydrogel seront produits.

On pense que le N-2-hydroxypropyl méthacrylamide (HPMA) qu'il contient lui conférera une bonne biocompatibilité, ce qui le rend approprié pour une application dans différentes investigations d'ingénierie tissulaire, en particulier dans le pansement des plaies.

La 4-vinylpyridine quaternisée dans sa structure donnera au polymère une charge positive. Ainsi, on prévoit que la substance tuera les bactéries par un processus actif par contact en désintégrant la paroi cellulaire bactérienne chargée négativement. En utilisant la cryogélification comme processus de fabrication, on espère que le hydrogel formé aurait une structure macroporeuse.

Par conséquent, il sera capable d'absorber et détruire les cellules bactériennes comme une éponge. Contrairement aux hydrogels qui libèrent des composés antibactériens (biocides) dans l'environnement, on pense que la toxicité tissulaire du mécanisme antibactérien sera minime en raison des charges positives dans sa structure.

Le cryogel recommandé dans cette recherche vise à réduire les infections bactériennes, à prévenir les maladies transmises par contact avec le public et à faciliter le traitement des infections bactériennes résistantes aux antibiotiques.

S'il est utilisé comme pansement, il préviendra les infections secondaires en fournissant une activité antibactérienne autour de la zone, accélérant ainsi la cicatrisation des tissus.

On pense qu'il contribue à purification ou désinfection de l'eau lorsqu'il est utilisé dans le traitement ou la désinfection de l'eau, et lorsqu'il est appliqué comme matériau de revêtement sur différents équipements médicaux, il empêche la production de biofilm bactérien et réduit les infections hospitalières.

L'hydrogel est un hydrophile

L'hydrogel est un hydrophile, insoluble dans l'eau macromolécule polymère avec une grande capacité d'absorption d'eau; il peut être employé dans un certain nombre d'applications biomédicales ; il est poreux, flexible et réticulé ; et il peut être fabriqué avec une large gamme de caractéristiques chimiques et physiques.

Il peut être utilisé dans le nettoyage et la purification de l'eau des bactéries, comme échafaudage tissulaire et matériau de pansement dans l'ingénierie tissulaire, dans l'élimination des polluants de l'environnement, dans les processus de purification et comme agent agent antibactérien dans le domaine médical .

Hydrogels antibactériens

Les chercheurs ont produit des hydrogels antibactériens comme stratégie alternative contre la résistance aux antibiotiques.

En raison de l'absence de médicaments tels que les antibiotiques dans la substance, la résistance est évitée et un un mécanisme antibactérien efficace est développé.

Les maladies causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques, dont le nombre est en augmentation, tuent environ 13 millions de personnes par an [5].

La gravité de la situation a élevé l'importance de la recherche sur les matériaux antibactériens.
En raison de leur charge positive, les groupes ammonium quaternisés sont couramment utilisés dans hydrogels antibactériens car ils peuvent dégrader la paroi cellulaire bactérienne chargée négativement.

Pour la fabrication d'hydrogels auto-antibactériens, des polymères contenant de l'ammonium quaternaire sont utilisés. La charge positive du groupe amine tertiaire de la 4-vinylpyridine par quaternisation confère des caractéristiques antibactériennes.

Le polymère N-2-hydroxypropyl méthacrylamide (HPMA) est également utilisé dans l'administration de médicaments et les applications d'hydrogel antibactérien.

Il offre un avantage significatif en raison de sa biocompatibilité . Dans cette recherche, des copolymères seront créés en combinant deux polymères.

Ainsi, l'hydrogel résultant présentera à la fois des caractéristiques antibactériennes et de biocompatibilité.

Pour piéger les bactéries à l'intérieur de ses pores, l'hydrogel, qui est destiné à avoir un mécanisme actif par contact, doit être macroporeux. Pour cette raison, la cryogélification a été choisie comme technique de production du gel.
A très basse température, la cryogélification est la réticulation simultanée du polymère en solution.

Les cristaux de glace se comportent comme un porogène lorsqu'ils gèlent dans les interstices entre les polymères

Après le processus de cryogélification, la solution congelée fondra et un cryogel macroporeux se formera. Dans notre enquête, il était prévu d'éliminer l'eau du gel gelé en le séchant.
À la suite de la recherche, les faits susmentionnés sont vrais.
En utilisant ses caractéristiques, un cryogel avec une biocompatibilité supérieure, une non-toxicité, une macroporosité, une activité antibactérienne intrinsèque et une méthode efficace seront produits.

Hypothèse

La résistance aux antibiotiques est l'un des plus grands obstacles au traitement et à la prévention des maladies bactériennes.
Environ 13 millions de personnes meurent chaque année de maladies bactériennes.
Différentes voies sont ainsi tentées pour prévenir ou guérir l'infection.
La recherche sur les matériaux antibactériens a montré des résultats prometteurs dans ce domaine.

Dans ce travail, un copolymère macroporeux quaternisé de 4-vinylpyridine (4-VP) et de N-2-hydroxypropyl méthacrylamide (HPMA) est proposé pour fabriquer un cryogel chargé positivement.

Dans cette situation; Selon la valeur du pH de son environnement, le 4-VP peut présenter des caractéristiques chimiques et morphologiques variées. Le groupe amine tertiaire du cycle pyridine peut être chargé positivement en milieu acide niveaux de pH et aussi par quaternisation avec différentes substances. Dans ce travail, il est prévu que la quaternisation et la charge positive du cryogel lui conféreraient des capacités antibactériennes.
Dans la recherche biomédicale, le N-2-hydroxypropyl méthacrylamide (HPMA) est l'un des polymères hydrophiles les plus largement utilisés.
Il a été privilégié dans la recherche de thèse parce que pour ses caractéristiques importantes, telles qu'une biocompatibilité élevée, un effet non toxique et une adsorption de surface réduite.

Étant donné que le 4-VP a un impact nocif lorsqu'il est utilisé seul, on pensait qu'en le synthétisant sous forme de copolymère avec du HPMA biocompatible, un matériau à toxicité réduite pouvait être produit.
L'agent de réticulation hydrosoluble chlorhydrate de 1-éthyl-3-(3-diméthylaminopropyl)carbodiimide (EDC) active les groupes carboxyle et amine. Il réagit à la fois à température ambiante et à des températures inférieures à zéro.

La réticulation empêche la création de groupes latéraux indésirables puisqu'il n'y a pas d'intermédiaire.

EDC réalisera la réticulation dans cette étude en connectant les groupes -COOH à l'extrémité du cycle pyridine quaternaire aux groupes amine de l'éthylène diamine dans le milieu. De plus, étant donné que la cryogélification sera utilisée comme procédé de fabrication, le La température de fonctionnement de l'EDC est acceptable pour cette température de réaction.
La cryogélification a été choisie comme technique de fabrication.
En effet, la cryogélification donne des hydrogels aux architectures macroporeuses.
Etant donné que le cryogel décrit dans l'article est destiné à tuer les bactéries en les piégeant, les pores du gel doivent être larges. On pense que la caractéristique souhaitée sera acquise de cette manière.
De plus, en utilisant cette procédure, la capacité d'absorption de liquide du cryogel sera supérieure à celle des hydrogels.

Qu'est-ce que l'Hydrogel ?

Les hydrogels sont des macromolécules hydrophiles et insolubles dans l'eau.

Ils sont parfois appelés systèmes de réseaux semi-ouverts composés de chaînes enchevêtrées ou courtes de différentes longueurs liées par des liens croisés [1].
En d'autres termes, les hydrogels sont des substances formées en polymérisant des monomères hydrophiles en présence d'agents de réticulation ou en réticulant des chaînes polymères avec une structure aimant l'eau.
Il a été initialement signalé en 1960 par Wichterle et Lim. Pour qu'une substance soit qualifiée de hydrogel, sa teneur en eau doit représenter au moins 10% de sa masse (ou volume) totale.

En raison de leur forte teneur en eau, les hydrogels possèdent un degré d'élasticité comparable à celui des tissus naturels.

Les hydrogels sont également d'origine naturelle.

Par exemple, les biofilms bactériens et les structures végétatives sont répandus dans la nature et retiennent de grandes quantités d'eau.
La gélatine et la gélose étaient utilisées dans l'Antiquité [4] comme ingrédients essentiels.
Lorsqu'il est exposé à un solvant thermodynamiquement adéquat (eau ou autre fluide biologique), ces matériaux, qui peuvent contenir une quantité considérable de solvant dans leurs pores ou espaces interstitiels, peuvent se dilater jusqu'à leur taille maximale.

En réponse à certains stimuli physiques et chimiques, les hydrogels subissent un changement de phase de volume marqué ou une transition gel-sol.

Les stimuli physiques comprennent la température, le champ électrique et magnétique, la teneur en solvant, l'intensité lumineuse et l'intensité, tandis que les stimuli chimiques (ou biologiques) incluent le pH, la présence d'ions et des produits chimiques particuliers.

Dans la plupart des cas, les changements de conformation de l'hydrogel sont réversibles.

En d'autres termes, la substance hydrogel peut revenir à son état d'origine suite à une réponse dans laquelle le stimulus est retiré.
La réaction aux stimuli externes est déterminée par le type de monomère du matériau, la densité de charge, l'existence de chaînes et le degré de réticulation.

L'hydrophilie, la capacité d'absorption d'eau et la rigidité des hydrogels sont déterminées par la présence de groupes latéraux hydrophiles dans leur chaîne principale (squelette).
Des groupes tels que l'alcool, l'acide carboxylique (-COOH), l'amide (-CONH2), l'amino (-NH2) et l'acide sulfonique (-SO3H) peuvent être fournis à titre d'exemples. 

Les caractéristiques déterminantes des hydrogels

Les qualités de l'hydrogel, telles que la fonctionnalité, la réversibilité, la stérilisabilité et la biocompatibilité souhaitées, satisfont aux critères biologiques et matériels pour le traitement des tissus/organes et l'interaction avec les systèmes biologiques .

En raison de ces caractéristiques, les hydrogels peuvent également être utilisés dans les domaines de la purification de l'eau, de la chromatographie par échange d'ions, de la récupération d'huile, de l'industrie des capteurs, de l'industrie des enzymes immobilisées, de l'agriculture, de l'emballage alimentaire, de la pharmacie et de la biomédecine.

Bien qu'ils possèdent des caractéristiques bénéfiques telles que l'hydrophilie, la capacité de gonflement, la gélification, la résistance mécanique, la porosité et la biocompatibilité, les hydrogels ont également des caractéristiques indésirables.

La limitation de l'utilisation des hydrogels comprend une solubilité limitée, une cristallisation excessive, certaines caractéristiques mécaniques et thermiques défavorables, l'existence de monomères n'ayant pas réagi et l'emploi d'agents de réticulation dangereux.
La biodégradabilité de l'hydrogel est déterminée par le type de monomère et de liaison. Par conséquent, la biodégradabilité des hydrogels varie en fonction de leur utilisation prévue

Production de cryogels naturellement antibactériens

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