Гидрогели популярны для использования в лечении кожных заболеваний и тканевой инженерии. Эти биосовместимые материалы на основе полимеров полезны своей способностью удерживать воду, доставлять лекарства в раны и разлагаться. Однако они сложны в производстве и не очень устойчивы к внешним воздействиям, таким как трение об одежду, простыни или раневые повязки. Они также не способны бороться с бактериальными инфекциями, поэтому в них часто вводят противомикробные препараты или ионы металлов, которые могут вызвать устойчивость к антибиотикам и негативно повлиять на рост клеток.
В статье, опубликованной в журнале APL Materials, ученые описывают создание гидрогеля, который легче синтезировать, содержит природные антибиотические свойства и способствует росту клеток, сообщает Американский институт физики.
«У пациента с диабетом могут быть раны на коже, которые плохо заживают из-за нарушения обмена веществ. Человек может пытаться лечить раны местными препаратами, такими как эритромицин, и поначалу они могут быть эффективными, но в течение длительного периода времени они могут не снимать симптомы. Это связано с устойчивостью к антибиотикам», – говорит автор статьи Цзин Сунь.
Используя обычный гидрогель Gel-MA, ученые добавили в него аминокислоту полилизин и богатую тромбоцитами плазму крови, чтобы создать свойства, подходящие для лечения ран. В результате получился прочный гидрогель, который расширяется в ране, служит дольше, убивает бактерии и создает здоровую среду для роста новых клеток.
«Гидрогель постоянно выделяет полилизин, мы выбрали ε-полилилизин, потому что он может подавлять рост бактерий и решать проблему злоупотребления антибиотиками, лекарственной устойчивости, а также не влияет на пролиферацию и развитие клеток. Он также может конъюгировать с метакрилатом желатина, который играет антимикробную роль и повышает механическую прочность геля», – говорит Сунь.
В тестах с E. coli и S. aureus, бактерией, вызывающей стафилококк, гидрогель повреждал клеточные мембраны бактерий и приводил к их гибели. Для здоровых клеток включение богатой тромбоцитами плазмы крови привело к высвобождению факторов роста и увеличению количества жизнеспособных клеток.
«Самый захватывающий момент для меня был, когда мы смешивали растворы полилизина и богатой тромбоцитами плазмы, чтобы проверить, смогут ли они образовать гидрогель под воздействием ультрафиолетового облучения», – говорит Сун. Эксперимент удался, и гидрогель можно было отверждать под ультрафиолетовой лампой в течение 30 секунд вместо того, чтобы ждать 8 часов после многократного замораживания и оттаивания.
Пациенты с хроническими инфицированными ранами в сочетании с метаболическими заболеваниями, такими как диабет, недоедание и другими болезнями, а также пациенты, длительное время прикованные к постели, получат помощь благодаря этому решению.
[Фото: Peiyu Yan]
