Hidrogel antibacterian produs spontan

Hidrogel antibacterian produs spontan

Rezistența la antibiotice este unul dintre cele mai mari obstacole în tratarea bolilor bacteriene. În plus, infecțiile nosocomiale frecvente provoacă mai multe probleme, în special la pacienții internați.

În 2019, Centrele pentru Controlul și Prevenirea Bolilor indică faptul că peste 700 de mii de oameni mor anual din cauza bolilor bacteriene pe tot globul. Această circumstanță a determinat crearea de opțiuni alternative.

Materialele antibacteriene sunt poate cele mai promițătoare dintre aceste tratamente. Antibacterian hidrogeluri, care sunt adesea explorate în literatura științifică, sunt utilizate în mai multe domenii, inclusiv eliminarea deșeurilor, tratarea apei și acoperirea suprafețelor, în special în industria biomedicală.
În această lucrare, se pretinde că un antibacterian hidrogel vor fi produse.

Se crede că N-2-hidroxipropil metacrilamida (HPMA) pe care o conține îi va oferi o bună biocompatibilitate, făcându-l adecvat pentru aplicare în diferite investigații de inginerie tisulară, în special în pansamentul rănilor.

4-vinilpiridina cuaternizată din structura sa va da polimerului o sarcină pozitivă. Astfel, se anticipează că substanța va ucide bacteriile printr-un proces activ de contact prin dezintegrarea peretelui celular bacterian încărcat negativ. Prin utilizarea criogelării ca proces de fabricație, se speră că hidrogel format ar avea o structură macroporoasă.

Prin urmare, va fi capabil să absoarbă și distrugând celulele bacteriene ca un burete. Spre deosebire de hidrogelurile care eliberează compuși antibacterieni (biocide) în mediu, se crede că toxicitatea tisulară a mecanismului antibacterian va fi minimă datorită sarcinilor pozitive din structura sa.

Criogelul recomandat în această cercetare urmărește reducerea infecțiilor bacteriene, prevenirea bolilor transferate prin contactul public și facilitarea tratamentului infecții bacteriene rezistente la antibiotice.

Dacă este utilizat ca pansament pentru răni, va preveni infecțiile secundare, oferind activitate antibacteriană în jurul zonei, accelerând astfel vindecarea țesuturilor.

Se crede că contribuie la purificarea sau dezinfectarea apei atunci când este utilizat în tratarea sau dezinfecția apei și atunci când este aplicat ca material de acoperire pentru diferite echipamente medicale, previne producerea de biofilm bacterian și reduce infecțiile spitalicești.

Hidrogelul este un hidrofil

Hidrogelul este un hidrofil, insolubil în apă macromoleculă polimerică cu o capacitate mare de absorbție a apei; poate fi folosit într-un număr de aplicații biomedicale; este poros, flexibil și reticulat; și poate fi fabricat cu o gamă largă de caracteristici chimice și fizice.

Poate fi utilizat în curățarea și purificarea apei de bacterii, ca schelă de țesut și material pentru pansamentul rănilor în ingineria țesuturilor, în îndepărtarea poluanților din mediu, în procesele de purificare și ca un agent antibacterian în domeniul medical .

Hidrogeluri antibacteriene

Cercetătorii au produs hidrogeluri antibacteriene ca o strategie alternativă împotriva rezistenței la antibiotice.

Datorită absenței medicamentelor precum antibioticele din substanță, rezistența este prevenită și an este dezvoltat un mecanism antibacterian eficient.

Bolile cauzate de bacteriile rezistente la antibiotice, al căror număr este în creștere, ucid în jur de 13 milioane de oameni pe an [5].

Gravitatea situației a crescut importanța cercetării materialelor antibacteriene.
Datorită încărcăturii lor pozitive, grupările de amoniu cuaternizate sunt utilizate în mod obișnuit în hidrogeluri antibacteriene deoarece pot degrada peretele celular bacterian încărcat negativ.

Pentru fabricarea hidrogelurilor auto-antibacteriene se folosesc polimeri cuaternari care conțin amoniu. Încărcarea pozitivă a grupării aminei terțiare a 4-vinilpiridinei prin cuaternizare conferă caracteristici antibacteriene.

Polimerul N-2-hidroxipropil metacrilamidă (HPMA) este, de asemenea, utilizat în administrarea de medicamente și aplicații cu hidrogel antibacterian.

Oferă un beneficiu semnificativ datorită acestuia biocompatibilitate . În această cercetare, copolimerii se vor crea prin combinarea a doi polimeri.

Astfel, hidrogelul rezultat va prezenta atât caracteristici antibacteriene, cât și de biocompatibilitate.

Pentru a prinde bacteriile în porii săi, hidrogelul, care este destinat să aibă un mecanism activ de contact, trebuie să fie macroporos. Din acest motiv, criogelarea a fost selectată ca tehnică de producere a gelului.
La temperaturi foarte scăzute, criogelarea este reticulare simultană a polimerului în soluție.

Cristalele de gheață se comportă ca un porogen atunci când îngheață în golurile dintre polimeri

După procesul de criogelare, soluția înghețată se va topi și se va forma un criogel macroporos. În investigația noastră, s-a intenționat eliminarea apei din gelul înghețat prin uscare.
Ca urmare a cercetării, faptele de mai sus sunt adevărate.
Folosind caracteristicile sale, va fi produs un criogel cu biocompatibilitate superioară, non-toxicitate, macroporozitate, activitate antibacteriană intrinsecă și o metodă eficientă.

Ipoteză

Rezistența la antibiotice este unul dintre cele mai mari obstacole în tratarea și prevenirea bolilor bacteriene.
Aproximativ 13 milioane de oameni mor anual din cauza bolilor bacteriene.
Se încearcă astfel diferite moduri de a preveni sau de a vindeca infecția.
Cercetarea materialelor antibacteriene a arătat descoperiri promițătoare în acest domeniu.

În această lucrare, se sugerează că copolimerul cuaternizat macroporos de 4-vinilpiridină (4-VP) și N-2-hidroxipropil metacrilamidă (HPMA) pentru a face un criogel încărcat pozitiv.

În această situație; În funcție de valoarea pH-ului din jur, 4-VP poate prezenta caracteristici chimice și morfologice variate. Gruparea amină terțiară a inelului piridinic poate fi încărcată pozitiv la acid nivelurile pH-ului și, de asemenea, prin cuaternizare cu diferite substanțe. În această lucrare, se proiectează că cuaternizarea și încărcarea pozitivă a criogelului i-ar conferi capacități antibacteriene.
În cercetarea biomedicală, N-2-hidroxipropil metacrilamida (HPMA) este unul dintre cei mai utilizați polimeri hidrofili.
A fost favorizată în cercetarea tezei pentru că să caracteristicile sale semnificative, cum ar fi biocompatibilitatea ridicată, efectul netoxic și adsorbția redusă la suprafață.

Deoarece 4-VP are un impact dăunător atunci când este utilizat singur, s-a crezut că prin sintetizarea lui ca copolimer cu HPMA biocompatibil, poate fi produs un material cu toxicitate redusă.
Agentul de reticulare solubil în apă clorhidrat de 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)carbodiimidă (EDC) activează grupările carboxil și amină. Răspunde atât la temperatura camerei, cât și la temperaturi sub zero.

Reticulare previne crearea de grupuri laterale nedorite, deoarece nu există intermediar.

EDC va realiza reticularea în această investigație prin conectarea grupărilor -COOH de la capătul inelului piridinic cuaternar la grupările amină ale etilendiaminei din mediu. În plus, deoarece criogelarea va fi folosită ca proces de fabricație, Temperatura de funcționare a EDC este acceptabilă pentru această temperatură de reacție.
Criogelarea a fost selectată ca tehnică de fabricație.
Acest lucru se datorează faptului că criogelarea produce hidrogeluri cu arhitecturi macroporoase.
Având în vedere că criogelul descris în articol are scopul de a ucide bacteriile prin captarea lor, porii gelului ar trebui să fie mari. Se crede că caracteristica dorită va fi dobândită în acest mod.
Mai mult, folosind această procedură, capacitatea de absorbție a lichidelor criogelului va fi mai mare decât cea a hidrogelurilor.

Ce este hidrogelul?

Hidrogelurile sunt macromolecule care sunt hidrofile și insolubile în apă.

Acestea sunt uneori denumite sisteme de rețea semi-deschise compuse din lanțuri încurcate sau scurte de lungimi diferite legate prin legături încrucișate [1].
Cu alte cuvinte, hidrogelurile sunt substanțe formate prin polimerizarea monomerilor hidrofili în prezența agenților de reticulare sau prin reticulare a lanțurilor polimerice cu o structură iubitoare de apă.
A fost raportat inițial în 1960 de Wichterle și Lim. Pentru ca o substanță să fie numită a hidrogel, conținutul său de apă trebuie să reprezinte cel puțin 10% din masa (sau volumul) totală.

Datorită conținutului lor ridicat de apă, hidrogelurile au un grad de elasticitate comparabil cu cel al țesutului natural.

Hidrogelurile sunt, de asemenea, prezente în mod natural.

De exemplu, biofilmele bacteriene și structurile vegetative sunt predominante în natură și rețin cantități mari de apă.
Gelatina și agar au fost folosite în antichitate [4] ca ingrediente esențiale.
Când este expus la a solvent adecvat din punct de vedere termodinamic (apă sau alt fluid biologic), aceste materiale, care pot conține o cantitate considerabilă de solvent în porii sau spațiile lor interstițiale, se pot extinde la dimensiunea lor maximă.

Ca răspuns la anumiți stimuli fizici și chimici, hidrogelurile suferă o schimbare de fază de volum marcată sau tranziție gel-sol.

Stimulii fizici includ temperatura, câmpul electric și magnetic, conținutul de solvenți, intensitatea și intensitatea luminii, în timp ce stimulii chimici (sau biologici) includ pH-ul, prezența ionilor și anumite substanțe chimice.

În majoritatea cazurilor, modificările conformaționale ale hidrogelului sunt reversibile.

Cu alte cuvinte, substanța hidrogel poate reveni la starea inițială în urma unui răspuns în care stimulul este retras.
Reacția la stimuli externi este determinată de tipul monomerului materialului, densitatea sarcinii, existența lanțurilor și gradul de reticulare.

Hidrofilitatea hidrogelurilor, capacitatea de absorbție a apei și rigiditatea sunt determinate de prezența grupărilor laterale hidrofile în lanțul lor principal (coloana vertebrală).
Grupări cum ar fi alcoolul, acidul carboxilic (-COOH), amida (-CONH2), amino (-NH2) şi acidul sulfonic (-S03H) pot fi furnizate ca exemple. 

Caracteristicile definitorii ale hidrogelurilor

Calitățile hidrogelului, cum ar fi funcționalitatea dorită, reversibilitatea, sterilizarea și biocompatibilitatea, satisfac criteriile biologice și materiale pentru tratarea țesuturilor/organelor și interacțiunea cu sistemele biologice.

Datorită acestor caracteristici, hidrogelurile pot fi utilizate și în domeniile de purificare a apei, cromatografie cu schimb de ioni, recuperare de ulei, industria senzorilor, industria enzimelor imobilizate, agricultură, ambalare alimentară, farmacie și biomedicină.

În ciuda faptului că posedă caracteristici benefice, cum ar fi hidrofilitatea, capacitatea de umflare, gelabilitate, rezistența mecanică, porozitatea și biocompatibilitatea, hidrogelurile au, de asemenea, caracteristici nedorite.

Limitarea utilizării hidrogelurilor include solubilitatea limitată, cristalizarea excesivă, anumite caracteristici mecanice și termice nefavorabile, existența monomerilor nereacționați și utilizarea agenților de reticulare periculoși.
Biodegradabilitatea hidrogelului este determinată de tipul de monomer și de legătură. În consecință, biodegradabilitatea hidrogelurilor variază în funcție de utilizarea prevăzută

Producția de criogeluri natural antibacteriene

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