REZUMAT EXECUTIV la RAPORTAREA ȘTIINȚIFICĂ cu punerea în evidență a rezultatelor etapei și gradul de realizare a obiectivelor
Etapa 1/2025
În Etapa 1/2025 a proiectului MH4DEVICE au fost sintetizate un număr de 4 (patru) sisteme îmbunătățite de tip hidrogel ca sistem de eliberare controlată a medicamentelor (DDS). Hidrogelurile includ în compoziția lor un derivat de curdlan cu grupări cuaternare de dimetiloctil amoniu (QC) cunoscut a avea proprietăți antimicrobiene. Pentru sinteza hidrogelurilor au fost utilizate două tehnici de reticulare a lanțurilor polimerice, și anume: ● reticularea chimică, prin legături covalente între lanțurile polimerice de QC și curdlan prin intermediul unui agent de reticulare și ● reticularea fizică, prin legături de hidrogen ale lanțurilor polimerice de QC într-o rețea de alcool polivinilic (PVA). Sinteza acestor hidrogeluri s-a realizat cu scopul a selecta structura cu cele mai bune performanțe fizico-chimice, mecanice și biologice (biocompatibiliatate și proprietăți antimicrobiene) necesară realizării produsului final: un dispozitiv bistrat de tip membrană-hidrogel pentru protecția și tratarea rănilor.
Proprietățile fizico-chimice ale materialelor de tip hidrogel sintetizate au fost influențate de raportul dintre polimeri, de tipul de agent de reticulare și de metoda de reticulare. În general, creșterea conținutului de QC a dus la o scădere a gradului de reticulare și o creștere a dimensiuni porilor. În cazul structurilor sintetizate prin metode chimice cu utilizarea unui agent de reticulare diepoxidic, structurile au prezentat pori uniformi, interconectați, cu dimensiuni medii de 53,78 mm. Hidrogelurile s-au dovedit a fi rezistente la compresii uniaxiale consecutive, fără fracturi ale structurii, cu un comportament vâscoelastic și un modul de elasticitate cuprins între 6 și 17 kPa, valori corespunzătoare modulul de elasticitate al pielii umane (8,9-9,7 kPa). În plus hidrogelurile s-au dovedit a avea o capacitate bună de reținere a fluidelor (25 gapă/ghidrogel), sunt rezistente la degradare hidrolitică și prezintă o capacitate bună de reținere a medicamentelor. Mai mult, s-a observat o eliberare treptată și întârziată (între 20-30%), pe o durată lungă (peste 12 zile) a diclofenacului (DF), un medicament antiinflamator ales ca model, printr-un mecanism de difuziune Fickian.
În cazul hidrogelurilor sintetizate prin metode fizice, morfologia acestora a prezentat pori neuniformi, interconectați cu dimensiuni de 22-43 mm. A fost determinat un grad de reticulare mare, între 68-88 %, în schimb hidrogelurile au prezintat un grad mic de reținere a fluidelor. Eliberarea DF s-a realizat treptat atingându-se o eliberare de 70-90 % după 12 zile, și a fost stabilit un mecanism de transport non-Fickian. Aceste date demonstrează că eliberarea DF este controlată atât de difuzie cât și de relaxarea lanțurilor polimerice. Se poate concluziona că mecanismul de transport al medicamentului din hidrogeluri este controlat de metoda de reticulare a lanțurilor polimere.
Tot în cadrul Etapei 1/2025 au fost realizate membrane pe bază de nanofibre, obținute prin procedeul de electrofilare unor soluții de polimeri. Pentru a conferi proprietăți antimicrobiene membranelor, în amestecul de polimeri au fost incorporate fie un ulei esențial, fie nanoparticule de argint (AgNPs). Imaginile de microscopie electronică au confirmat faptul că introducerea de AgNPs influențează semnificativ morfologia favorizând obținerea de nanofibre uniforme cu dimensiuni între 147 nm și 187 nm.
Testarea activității antibacteriene a fost efectuată pe două tipuri de bacterii, una gram pozitivă (S. aureus) și una gram-negativă (E. coli), utilizând metoda difuziei pe disc. Testele au evidențiat o activitate antimicrobiană favorabilă în special pe membranele ce conțin AgNPs. Testele de viabilitate celulară au confirmat că membranele pe bază de derivați ai curdlanului nu eliberează compuși citotoxici, fapt ce confirmă ipoteza proiectului, și le recomandă în studii avansate pentru aplicații biomedicale. În plus, evaluarea morfologiei celulare după contactul direct cu membranele pe bază de QC au arătat clar că prezența acestora nu afectează densitatea, dimensiunea sau morfologia celulelor.
Tot în această etapă, pe baza rezultatelor obținute, au fost selectate două sisteme precursoare de tip hidrogel unul obținut prin reticulare chimică, iar cel de al doilea obținut prin tehnici de reticulare fizice și s-a realizat optimizarea metodei de preparare și de uscare a hidrogelurilor selectate din punct de vedere a dimensiunilor porilor, capacității de reținere a fluidelor și a capacității de încărcare cu medicament.
Rezultatele obținute au fost diseminate prin publicarea unei lucrări științifice ce a avut ca subiect sinteza și caracterizare unui nou derivat de curdlan cu caracter hidrofob, hidroxipropil curdlan , derivat ce a fost ulterior folosit în realizarea de sisteme precursoare atât de tip hidrogel, cât și ca membrană nanofibrilară. De asemenea, s-a participat la două manifestări științifice, una națională și una internațională, ocazie cu care au fost realizate 3 (trei) prezentări. |
