Παραγωγή οργανο-υδρογελών με ηλεκτροϊνοποιημένες μεμβράνες νανοσωματιδίων λιγνίνης-αργύρου για επούλωση χρόνιων πληγών
Creators: name: Δορμούσογλου, Γεώργιος Αναστάσιου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Νανομεμβράνες
Οργανο-υδρογέλη
Επούλωση χρόνιων πληγών
Nanofibers
Organohydrogel
Chronic wound healing

description: Η χρήση των οργανο-υδρογελών σε διάφορες βιοιατρικές εφαρμογές έχει αυξηθεί δραματικά τα τελευταία χρόνια εξαιτίας των εξαιρετικών τους ιδιοτήτων όπως η βιοσυμβατότητα, τα αντιόξινα χαρακτηριστικά και η δυνατότητα φυσικής αναγέννησης (self-healing). Παρόλα αυτά οι περισσότερες οργανο-υδρογέλες παρουσιάζουν έλλειψη μηχανικών και αντιμικροβιακών ιδιοτήτων ενώ ταυτόχρονα η προσκόλληση τους σε διάφορες επιφάνειες, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπινου δέρματος, δεν είναι δυνατή. Στην εργασία αυτή εξετάζεται η πιθανότητα παραγωγής μιας οργανο-υδρογέλης που θα συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των νανοϊνών, δηλαδή την υψηλή αναλογία επιφάνειας όγκου, το εξαιρετικό πορώδες τους και τις εξαιρετικές μηχανικές τους ιδιότητες, μαζί με τα πλεονεκτήματα των γελών, όπως την ικανότητα τους να μην παγώνουν, να μην ξεραίνονται και να παρέχουν ένα περιβάλλον με υγρασία, εξαιτίας των μεγάλων ποσοτήτων νερού που απορροφούν, που θα βοηθήσει στην επούλωση των πληγών. Εμπνεόμενοι από τον τρόπο που προσκολλώνται τα μύδια σε διάφορες επιφάνειες στη θάλασσα, αναπτύχθηκε μια οργανο-υδρογέλη βασιζόμενη στην οξειδοαναγωγική αντίδραση κινόνης ↔ κατεχόλης η οποία ενεργοποιείται από τα νανοσωματίδια λιγνίνης-αργύρου (Lignin-AgNPs). Η λιγνίνη είναι το δεύτερο πιο άφθονο συστατικό που συναντάται στα φυτά, ένα σταθερό και ανανεώσιμο συστατικό που βρίσκεται στο ξύλο και συχνά χρησιμοποιείται σε αρκετές ιατρικές εφαρμογές. Στη συγκεκριμένη εργασία έχει διπλό ρόλο λειτουργώντας τόσο ως σταθεροποιητικός και ως αναγωγικός παράγοντας εξασφαλίζοντας την συνεχή παραγωγή νανοσωματιδίων και την λειτουργία των ομάδων της πυρογαλλόλης. Με αυτό τον τρόπο υπάρχει σταθερά μέσα στην οργανο-υδρογέλη ένα ενεργό οξειδοαναγωγικό σύστημα έχοντας ως αποτέλεσμα επαναλαμβανόμενη προσκόλληση. Το τελικό προϊόν προσκολλάται σε διάφορες επιφάνειες, όπως το δέρμα, έχει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες και είναι αρκετά ελαστικό ενώ ταυτόχρονα παρουσιάζει και σημαντική αντιμικροβιακή δράση θέτοντας το ως κύριο υποψήφιο για χρήση ως επίθεμα στην επούλωση χρόνιων πληγών.
description: Organohydrogels have become increasingly popular in biomedical application due to their remarkable properties such as biocompability, antioxidant properties and self-healing. Notwithstanding that, most of them exhibit lack of adhesiveness, mechanical properties, or even antibacterial ability. The purpose of this study is to examine the possibility of engineering organohydrogel combining the advantages of nanofibers, i.e. high surface to volume ratio, scalable porosity and exceptional mechanical properties with the benefits of hydrogels such as their antifreezing and antidrying ability and the high water content providing a moisture environment. Herein a mussel-inspired organohydrogel has been developed based on a quinone/catechol redox reaction triggered by lignin silver nanoparticles (Lignin-AgNPs). Lignin is the second-most abundant component of plant material, a renewable and sustainable versatile wood component frequently used for medical applications. In the current study has a twofold role acting both as a stabilizing and a reducing agent securing the constant production of NPs and the functionality of the pyrogallol groups. Thus, a constant redox environment is always present inside the organohydrogel network leading to extended and repeatable adhesiveness along with the use of polyvinylpyrrolidone (PvP). The final hydrogels are adhesive to plentiful surfaces including skin tissue, have excellent mechanical properties, are elastic while simultaneously exhibiting strong antibacterial activity establishing them as an important candidate for chronic wound healing treatment.