Apósito para heridas que administra medicamentos antibacterianos de forma autónoma solo cuando es necesario

La investigadora de Empa Fei Pan está trabajando en una membrana hecha de nanofibras que libera medicamentos solo cuando el material se calienta. Una membrana de este tipo podría, por ejemplo, volverse activa en un vendaje tan pronto como comience una inflamación. Crédito: Empa

No es posible saber desde el exterior si una herida sanará sin problemas debajo del vendaje o si las bacterias penetrarán en el tejido lesionado y provocarán una inflamación. Para estar seguro, se aplican ungüentos desinfectantes o antibióticos a la herida antes de aplicar el vendaje. Sin embargo, estas medidas preventivas no son necesarias en todos los casos. Por lo tanto, los medicamentos se desperdician y las heridas se tratan en exceso.

Peor aún, el uso derrochador de antibióticos promueve la aparición de gérmenes multirresistentes, que son un problema inmenso en el cuidado de la salud mundial. Los investigadores de Empa en los dos laboratorios Empa Biointerfaces y Biomimetic Membranes and Textiles en St. Gallen quieren cambiar esto. Están desarrollando un apósito que administra de forma autónoma medicamentos antibacterianos solo cuando realmente se necesitan.

La idea del equipo interdisciplinario liderado por Qun Ren y Fei Pan: el apósito debe estar «cargado» con medicamentos y reaccionar a estímulo ambiental. «De esta manera, las heridas se pueden tratar según sea necesario en el momento exacto», explica Fei Pan. Como estímulo ambiental, el equipo eligió un efecto bien conocido: el aumento de temperatura en una herida infectada e inflamada.

Mezcla perfecta

Ahora el equipo tenía que diseñar un material que reaccionaría adecuadamente a este aumento de temperatura. Para ello, se desarrolló un compuesto polimérico compatible con la piel formado por varios componentes: vidrio acrílico (polimetilmetacrilato o PMMA), que se utiliza, por ejemplo, para lentes de gafas y en la industria textil, y Eudragit, una mezcla polimérica biocompatible. que se utiliza, por ejemplo, para recubrir pastillas. Se utilizó electrospinning para procesar la mezcla de polímeros en una fina membrana de nanofibras. Finalmente, la octenidina se encapsuló en las nanofibras como un componente médicamente activo. La octenidina es un desinfectante que actúa rápidamente contra bacterias, hongos y algunos virus. En el ámbito sanitario, se puede utilizar sobre la piel, sobre las mucosas y para la desinfección de heridas.

Guante rompedor

«Para que la membrana actúe como un ‘vendaje inteligente’ y liberar el desinfectante cuando la herida se calienta debido a una infección, juntamos la mezcla de polímeros de PMMA y Eudragit de tal manera que pudimos ajustar la temperatura de transición vítrea en consecuencia», dice Fei Pan. Esta es la temperatura a la que un polímero cambia de una consistencia sólida a un estado gomoso y endurecido. En sentido figurado, el efecto a menudo se describe a la inversa: si pones un guante de goma en nitrógeno líquido a 196 grados, cambia su consistencia y se vuelve tan duro que puedes romperlo como el vidrio de un solo golpe.

El deseado la temperatura de transición vítrea de la membrana polimérica, por otra parte, estaba en el intervalo de 37 grados. Cuando aparece la inflamación y la piel se calienta por encima de su temperatura normal de 32 a 34 grados, el polímero cambia de su estado sólido a un estado más blando. En experimentos de laboratorio, el equipo observó que el desinfectante se liberaba del polímero a 37 grados, pero no a 32 grados. Otra ventaja: el proceso es reversible y se puede repetir hasta cinco veces, ya que el proceso siempre se «apaga» cuando se enfría. Tras estas prometedoras pruebas iniciales, los investigadores de Empa ahora quieren afinar el efecto. En lugar de un rango de temperatura de cuatro a cinco grados, el vendaje inteligente ya debería encenderse y apagarse con diferencias de temperatura más pequeñas.

Inteligente e implacable

Para investigar la eficacia de las membranas de nanofibras contra los gérmenes de las heridas, ahora se están realizando más experimentos de laboratorio. El líder del equipo, Qun Ren, se ha preocupado durante mucho tiempo por los gérmenes que anidan en la interfaz entre las superficies y el medio ambiente, como en una herida en la piel. “En este escenario biológico, una especie de tierra de nadie entre el cuerpo y el apósito, las bacterias encuentran un nicho biológico perfecto”, afirma el investigador de Empa. Los agentes infecciosos como los estafilococos o las bacterias Pseudomonas pueden causar trastornos graves en la cicatrización de heridas. Fueron precisamente estos gérmenes de heridas los que permitieron al equipo familiarizarse con el vendaje inteligente en la placa de Petri. Y, de hecho: la cantidad de bacterias se redujo aproximadamente 1000 veces cuando se liberó octenidina del apósito inteligente.

«Con octenidina, hemos logrado una prueba de principio para la liberación controlada de fármacos mediante un estímulo externo». dijo Qun Ren. En el futuro, dijo, la tecnología podría aplicarse a otro tipo de medicamentos, aumentando la eficiencia y precisión en su dosificación.

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Un vendaje para heridas que mata las bacterias Más información: Fei Pan et al, Bioresponsive Hybrid Nanofibers Enable Controlled Drug Delivery through Glass Transition Switching at Physiological Temperature, ACS Applied Bio Materials ( 2021). DOI: 10.1021/acsabm.1c00099 Proporcionado por Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology Cita: Vendaje para heridas que administra de forma autónoma fármacos antibacterianos solo cuando es necesario (29 de marzo de 2022) consultado el 29 de agosto de 2022 en https:/ /medicalxpress.com/news/2022-03-wound-autonomously-antibacterial-drugs.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.