Concevoir un nouvel alginate

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 7213 (2022) Citer cet article

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La cicatrisation des plaies est un processus complexe et une guérison rapide nécessite un micro-environnement approprié. Par conséquent, la conception et la fabrication d’un pansement efficace constituent une innovation impressionnante dans le domaine de la cicatrisation des plaies. Le pansement fabriqué dans ce scénario a été conçu en utilisant une combinaison de matériaux coagulants et antibactériens appropriés comme le fibrinogène (comme agent coagulant), la nisine (comme agent antibactérien), l'acide éthylènediaminetétraacétique (comme agent antibactérien) et l'alginate. (comme agent cicatrisant). La caractérisation biophysique a montré que l'interaction du fibrinogène et de l'alginate était associée à des changements mineurs dans la structure secondaire de la protéine. Des études conformationnelles ont montré que la protéine était structurellement stable à 42 °C, température maximale de la plaie infectée. Les propriétés de l'hydrogel telles que le gonflement, la résistance mécanique, la libération de nisine, l'activité antibactérienne, la cytotoxicité, la porosité du gel et la coagulation sanguine ont été évaluées. Les résultats ont montré une libération lente de la nisine pendant 48 h. Des études antibactériennes ont montré un effet inhibiteur sur la croissance des bactéries Gram-négatives et Gram-positives. L’hydrogel était également capable d’absorber une quantité considérable d’eau et d’assurer l’oxygénation ainsi que l’incorporation du médicament dans sa structure en raison de sa porosité suffisante. La microscopie électronique à balayage a montré des tailles de pores d'environ 14 à 198 µm dans l'hydrogel. Les études de viabilité cellulaire ont indiqué une biocompatibilité élevée de l’hydrogel. Le test de coagulation sanguine a également confirmé l'efficacité de l'hydrogel synthétisé pour accélérer le processus de formation de caillot sanguin. Des études in vivo ont montré des taux plus élevés de cicatrisation des plaies, de réépithélialisation et de dépôt de collagène. Selon les résultats d'études in vitro et in vivo, l'hydrogel conçu peut être considéré comme un nouveau pansement attrayant après d'autres évaluations préalables.

La peau, en tant que plus grand organe du corps, est capable de protéger le corps ainsi que ses constituants en agissant comme une barrière contre les dommages mécaniques et microbiens1. Les lésions ou blessures cutanées constituent donc aujourd’hui un problème médical majeur2. Une population de près de six millions de personnes dans le monde est aux prises avec divers types de blessures, qui perturbent leur mode de vie et réduisent leur qualité de vie. En particulier, les plaies chroniques graves qui mettent plus de 12 semaines à guérir sont souvent associées à une récidive. Ces blessures sont causées par des maladies spécifiques telles que le diabète et les maladies tumorales ainsi que par des infections physiologiques graves3. Par conséquent, la conception d’un pansement efficace constitue un avantage majeur pour améliorer le taux de guérison des plaies.

Un pansement approprié doit fournir un micro-environnement favorable à la cicatrisation des plaies via un échange gazeux approprié avec l'environnement, tout en n'étant pas perméable aux particules de poussière et aux germes. Une faible adhérence au site de la plaie ainsi qu'une séparation facile de la surface de la plaie sont d'autres caractéristiques d'un pansement approprié4. Jusqu'à présent, divers pansements pour plaies ont été développés, notamment des hydrocolloïdes, des films, des mousses, des hydrogels, etc. La nature hydrophile des pansements hydrogel présente de nombreux avantages tels que l'absorption des écoulements supplémentaires de la plaie, la protection de l'environnement humide, la pénétration de l'oxygène jusqu'au site de la plaie et la réduction de la douleur du patient5.

Des études récentes ont révélé la capacité de certains biopolymères naturels tels que le chitosane, le collagène et l'alginate à faciliter le processus de cicatrisation des plaies6,7,8,9,10. Il a été démontré qu'un hydrogel complexe composé de chitosane et d'alginate contenant des facteurs de croissance des fibroblastes/cadhérine endothéliale vasculaire accélère la régénération des plaies cutanées11. En outre, un autre composite d’hydrogel chitosane-alginate contenant de la nisine a été développé et s’est révélé efficace pour cicatriser les plaies aiguës12. Depuis les années 1980, un grand nombre de pansements contenant ces deux composés naturels ont été synthétisés et utilisés pour traiter les plaies cutanées, notamment celles liées au diabète, qui constituent l'une des principales causes de mortalité mondiale13. En tant que glucide hautement hydrophile, l'alginate est dérivé d'algues brunes et de sources bactériennes comme Azotobacter et Pseudomonas. Il s'agit d'un copolymère polyanionique contenant des blocs homopolymères de résidus β-D-mannuronate (M) et α-L-guluronate (G) liés (14,15). L’une des propriétés les plus importantes de l’alginate est sa tendance aux ions métalliques, qui contribuent à la formation de gels très résistants16. Il convient de noter que la structure formée est un facteur déterminant pour piéger les cellules, l’ADN et les protéines14. De plus, l'alginate est doté d'une non-immunogénicité, d'une polyvalence chimique, d'un rapport coût-efficacité, d'une faible toxicité, d'une biodégradabilité, d'une biocompatibilité, d'une absorption d'eau unique et d'une capacité de réticulation remarquable ; ceux-ci ont permis à l'alginate d'attirer beaucoup d'attention dans les applications médicales, en particulier la médecine régénérative et la cicatrisation des plaies17,18,19.