Le bende in nanofibra combattono le infezioni ed accelerano la guarigione / Nanofiber Bandages Fight Infection, Speed Healing

Le bende in nanofibra combattono le infezioni ed accelerano la guarigione / Nanofiber Bandages Fight Infection, Speed Healing

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

"Il cotone da solo non può fornire una risposta a queste complicazioni: deve essere biofunzionalizzato."

Un gruppo interdisciplinare di ricercatori della Cornell University ha identificato un modo innovativo per sfruttare le proprietà antiossidanti e antibatteriche del composto botanico lawone per realizzare bende di cotone rivestite di nanofibra che combattono le infezioni e aiutano le ferite a guarire più rapidamente.

I loro risultati,  pubblicati il ​​25 gennaio  sull’International Journal of Pharmaceutics, sono particolarmente importanti data la crescente prevalenza di batteri multiresistenti.

La garza di cotone è una delle medicazioni per ferite più comuni; è economico, facilmente reperibile, comodo e biocompatibile. Tuttavia, non promuove la guarigione né combatte le infezioni.

"Il cotone da solo non può fornire una risposta a queste complicazioni: deve essere biofunzionalizzato", ha detto l'autore principale Mohsen Alishahi, uno studente di dottorato in scienze delle fibre che lavora nel  laboratorio NanoFibers and NanoTextiles (NanoFibTex)  nel Dipartimento di Scienze Umane del College of Human Ecology. Design centrato (HCD).

Tamer Uyar, professore associato di HCD e direttore del laboratorio, ha affermato che uno dei suoi principali interessi di ricerca è lo sviluppo di fibre funzionali da materiali sostenibili e l'esplorazione delle loro potenziali applicazioni nei tessuti medici e nei sistemi di somministrazione dei farmaci.

Per questo lavoro, Alishahi, Uyar ed il dottorando Mahmoud Aboelkheir hanno utilizzato il lawone, un composto rosso-arancio presente nelle foglie di henné che ha proprietà antiossidanti, antinfiammatorie ed antimicrobiche, per aumentare le prestazioni del cotone.

È stato dimostrato che Lawsone aiuta le ferite a guarire più rapidamente, ma è difficile da sciogliere in una soluzione e non viene facilmente assorbito dal corpo. Per superare queste limitazioni, il gruppo ha utilizzato le ciclodestrine, una famiglia di oligosaccaridi naturali prodotti dall’amido, per creare un composto di inclusione, legando le molecole di lawone all’interno della ciclodestrina.

Hanno poi utilizzato apparecchiature di elettrofilatura per produrre un rivestimento nanofibroso uniforme dalla soluzione di lawone-ciclodestrina, catturandolo su un batuffolo di cotone non tessuto. Hanno scoperto che la medicazione sperimentale aveva un’attività antiossidante significativamente più elevata – promettendo una guarigione delle ferite più rapida – rispetto al lawone puro, grazie alla maggiore solubilità del lawone mediante l’inclusione di ciclodestrina e all’elevato rapporto superficie-volume del sistema nanofibroso.

Il gruppo di NanoFibTex ha poi lavorato con  Craig Altier , professore di medicina della popolazione e scienze diagnostiche, e  Rimi Chowdhury , ricercatore associato, entrambi presso il College of Veterinary Medicine, per testare le proprietà biologiche della medicazione. La medicazione sperimentale ha avuto eccellenti prestazioni antibatteriche contro le specie batteriche gram-negative e gram-positive e ha sradicato efficacemente E. coli e batteri stafilococco durante i test.

“L’uso eccessivo e prolungato di antibiotici sintetici ad alte concentrazioni ha contribuito all’aumento dell’epidemia mortale di microbi multiresistenti”, ha detto Uyar. “Quindi l’uso di antibatterici naturali e potenti come il Lawsone può servire come alternativa agli antibatterici sintetici”.

"Le medicazioni per le ferite dovrebbero fornire un ambiente adatto per facilitare la guarigione e prevenire le infezioni", ha affermato Alishahi. "Utilizzando materiali totalmente naturali come cotone, ciclodestrina e lawone, questa medicazione può facilitare entrambi poiché ha un'attività antiossidante e antibatterica completa."

Alishahi ha affermato che la medicazione sarebbe particolarmente utile per le ferite croniche altamente suscettibili alle infezioni, come le ulcere diabetiche e le ustioni. Le proprietà antiossidanti e antinfiammatorie gioverebbero anche alle ferite più di routine riducendo la formazione di cicatrici.

"Conosco le complicazioni che i pazienti devono affrontare a causa della mancanza di medicazioni adeguate", ha detto Alishahi, che in passato ha lavorato in un centro di ricerca sulla guarigione di ustioni e ferite. “Il mio obiettivo finale è sviluppare una medicazione in grado di superare queste difficoltà per loro. Questo lavoro apre le porte alla creazione di tessuti medicali che fanno bene all’ambiente e sono ottimi per la guarigione”.

ENGLISH

“Cotton alone cannot provide an answer for these complications – it needs to be biofunctionalized."

An interdisciplinary team of Cornell researchers has identified an innovative way to harness the antioxidant and antibacterial properties of the botanical compound lawsone to make nanofiber-coated cotton bandages that fight infection and help wounds heal more quickly.

Their findings, published Jan. 25 in the International Journal of Pharmaceutics, are especially important given the increasing prevalence of multidrug-resistant bacteria.

Cotton gauze is one of the most common wound dressings; it’s inexpensive, readily available, comfortable and biocompatible. However, it doesn’t promote healing or fight infection.

“Cotton alone cannot provide an answer for these complications – it needs to be biofunctionalized,” said lead author Mohsen Alishahi, a doctoral student in fiber science who works in the NanoFibers and NanoTextiles (NanoFibTex) Laboratory in the College of Human Ecology’s Department of Human Centered Design (HCD).

Tamer Uyar, associate professor in HCD and the lab’s director, said one of its main research interests is developing functional fibers from sustainable materials and exploring their potential applications in medical textiles and drug delivery systems.

For this work, Alishahi, Uyar and doctoral student Mahmoud Aboelkheir used lawsone, a red-orange compound found in henna leaves that has antioxidant, anti-inflammatory and antimicrobial properties, to boost the performance of cotton.

Lawsone has been shown to help wounds heal more quickly, but it’s difficult to dissolve in a solution and not readily absorbed by the body. To overcome these limitations, the team used cyclodextrins, a family of natural oligosaccharides produced from starch, to create an inclusion compound, binding the lawsone molecules within the cyclodextrin.

They then used electrospinning equipment to produce a uniform nanofibrous coating from the lawsone-cyclodextrin solution, capturing it on a nonwoven cotton pad. They found that the experimental dressing had significantly higher antioxidant activity – promising faster wound healing – compared with pure lawsone, thanks to the increased solubility of the lawsone by cyclodextrin inclusion, and the high surface-to-volume ratio of the nanofibrous system.

The NanoFibTex team then worked with Craig Altier, professor of population medicine and diagnostic sciences, and Rimi Chowdhury, senior research associate, both in the College of Veterinary Medicine, to test the dressing’s biological properties. The experimental dressing had excellent antibacterial performance against gram-negative and gram-positive bacterial species, and effectively eradicated E. coli and staph bacteria in testing.

“The prolonged overuse of synthetic antibiotics in high concentrations has contributed to the rise of the deadly epidemic of multidrug-resistant microbes,” Uyar said. “So the use of natural and potent anti-bacterials such as lawsone may serve as an alternative to synthetic anti-bacterials.”

“Wound dressings should provide a suitable environment for facilitating healing and preventing infection,” Alishahi said. “Using totally natural materials such as cotton, cyclodextrin and lawsone, this dressing can facilitate both as it has comprehensive antioxidant and anti-bacterial activity.”

Alishahi said that the dressing would be particularly helpful for chronic wounds that are highly susceptible to infection, like diabetic ulcers and burns. The antioxidant and anti-inflammatory properties would also benefit more routine wounds by reducing the formation of scars.

“I am familiar with the complications patients face due to the lack of suitable dressings,” said Alishahi, who formerly worked in a burn- and wound-healing research center. “My ultimate goal is to develop a dressing that can overcome these difficulties for them. This work opens doors to creating medical textiles that are good for the environment and great for healing.”

Da:

https://www.technologynetworks.com/applied-sciences/news/nanofiber-bandages-fight-infection-speed-healing-383621?utm_campaign=NEWSLETTER_TN_Breaking%20Science%20News&utm_medium=email&_hsmi=293466724&_hsenc=p2ANqtz--LI-iPTKVDXsHnjQuLuRQXqIGTGagokWaQXuyvNz-W2qNFtq9Ds2Y2B_ejBJCzAeTk10UEjkc1aT-5rAv89Z9Gxg2oRP9KaQgsysG2g_Z0CxNRLxg&utm_content=293466724&utm_source=hs_email