Hidrogel pegajoso à base de gelatina bioinspirado para diversas superfícies no tratamento de queimaduras

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 13735 (2022) Citar este artigo

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O manejo adequado da ferida de queimadura considera a adesão do paciente e fornece um ambiente para acelerar o fechamento da ferida. Os hidrogéis pegajosos são propícios ao tratamento de feridas. Eles podem atuar como um adesivo preventivo de infecção com administração controlada de medicamentos e aderência de superfícies diversificadas. Uma investigação baseada em hipóteses explora uma propriedade de polidopamina bioinspirada em um hidrogel à base de gelatina (GbH), onde o álcool polivinílico e o amido funcionam como estrutura principal do hidrogel. O GbH exibiu propriedades físicas promissoras com superfície rica em grupos O–H. O GbH foi pegajoso em superfícies secas (vidro, plástico e alumínio) e superfícies molhadas (porco e frango). O GbH demonstrou cinética matemática para uma formulação transdérmica, e a toxicidade in vitro e in vivo do GbH em modelos de teste confirmou o crescimento saudável e a biocompatibilidade dos modelos. O GbH carregado com quercetina mostrou 45-50% de contração da ferida no dia 4 para queimaduras de segundo grau em modelos de ratos que eram equivalentes ao grupo de tratamento com sulfadiazina de prata. As estimativas de resistência à tração, bioquímicos, marcadores de tecido conjuntivo e NF-κB foram restauradas no dia 21 nas feridas curadas tratadas com GbH para imitar o nível normal da pele. O GbH bioinspirado promove cicatrização eficiente de queimaduras de segundo grau em modelos de ratos, indicando sua aplicabilidade pré-clínica.

A busca da humanidade por inspiração na natureza levou à criação bem-sucedida de hidrogéis inovadores e funcionais1. A biomimética do muco protetor à base de lesma contribuiu para o desenvolvimento de hidrogéis resistentes e aderentes à superfície de uma combinação de alginato-poliacrilamida2,3. Um complexo de dopamina eficaz no design de hidrogel adesivo de superfície, inspirado em animais aquáticos, como mexilhões, onde a dopamina atua como o principal ingrediente para adesão subaquática, foi recentemente desenvolvido4. Muitos hidrogéis bioinspirados foram projetados usando o biossistema como modelo para entender suas diversas funções, desde sua arquitetura molecular até sua geometria macroscópica5. Os hidrogéis são redes complexas tridimensionais (3-D) de cadeias poliméricas hidrofílicas e, devido à sua natureza hidrofílica, contêm quantidades significativas de água6,7. Eles apresentam inchaço quando expostos à água, especialmente porque o corpo humano tem água como componente principal e os hidrogéis podem conter grandes volumes de água. Assim, permitindo que sejam excelentes candidatos para vários usos biomédicos, como engenharia de tecidos, liberação de fármacos, materiais autocicatrizantes, biossensores e bandagens hemostáticas8,9.

O maior e essencial órgão do nosso corpo, a pele, é uma camada defensiva externa. Materiais clássicos para curativos de feridas, como tecidos secos (gaze absorvente ou algodão), têm benefícios medicinais mínimos, envolvem dor e requerem ajustes frequentes no curativo, causando sofrimento contínuo ao paciente. Os hidrogéis são promissores, pois promovem a cicatrização, mantendo um nível de umidade adequado no local da ferida. A maioria dos estudos de tratamento de feridas considera os hidrogéis como os melhores candidatos para curativos de feridas, pois possuem uma estrutura 3D que se assemelha à matriz extracelular natural, o que garante à ferida uma atmosfera úmida10,11. As fraturas epiteliais e os sistemas conjuntivos sustentam a capacidade do corpo humano de garantir proteção suficiente contra danos externos12. A pele parece ser o mais vulnerável de todos os órgãos do corpo humano, desde contusões e arranhões até queimaduras. Estatisticamente, as queimaduras são a quarta forma de trauma debilitante mais frequente13. Espera-se que um curativo ideal para queimaduras promova a recuperação em períodos mais curtos e alivie a dor, uma vez que as queimaduras requerem atenção médica prolongada.

Na última década, a química do catecol inspirada no mexilhão tornou-se uma parte intrigante da ciência, especialmente em hidrogéis14, onde as composições de poliacrilamida e bis-acrilamida são uma matriz comum para um sistema de hidrogel aprisionado em catecol15. Pesquisas indicam que o contato prolongado ou frequente de poliacrilamida e bis-acrilamida com a pele pode desencadear dermatite e câncer em modelos animais16. Achados pré-clínicos sugerem que a exposição contínua a composições de poliacrilamida e bis-acrilamida em estudos com modelos animais comprometeu os sistemas reprodutivo e nervoso17. Embora vários curativos estejam prontamente disponíveis no mercado, uma solução inovadora de tratamento de feridas deve ser estabelecida para lidar com queimaduras. A presente investigação baseia-se na hipótese de que 'a polidopamina exibe uma propriedade adesiva em uma composição não tóxica de formulação de hidrogel'. Assim, desenvolveu-se o curativo de GbH e avaliou-se seu desempenho físico e biológico em diversas superfícies. Finalmente, uma avaliação do padrão de liberação do fármaco do curativo de hidrogel foi avaliada para entender o padrão de difusão do fármaco da formulação na cicatrização de queimaduras parciais de segundo grau em modelos de ratos.