糖尿病性創傷の加速治癒のためのドキシサイクリン装填されたコラーゲン-キトサン複合足場
Summary
調製されたDOX-CL足場は、機械的強度、多孔性、吸水性、分解速度、持続放出、抗菌、生体適合性、および抗炎症特性における理想的なDWドレッシングの前提条件を満たし、これは、DWの損傷した組織の回復に不可欠であると考えられる。
Abstract
糖尿病の大きな合併症の1つは糖尿病性創傷(DW)です。糖尿病の炎症の長期段階は、遅延創傷治癒につながる傷害のさらなる段階を妨げる。我々は、その報告された抗炎症特性と共に、その抗菌特性のために、選択の潜在的な薬物として、ドキシサイクリン(DOX)を選択した。現在の研究は、DOXに装填されたコラーゲンキトサン非架橋(NCL)および架橋(CL)足場を処方し、糖尿病状態での治癒能力を評価することを目的としています。足場の特徴付け結果は、DOX-CL足場が理想的な空隙率、低い腫脹及び分解率、およびDOXの持続的な放出をDOX-NCL足場と比較して保持することを明らかにする。 in vitro 研究は、DOX-CL足場がCL足場処理および対照群と比較して生体適合性および増強細胞増殖であることを明らかにした。抗菌研究は、DOX-CL足場がDWで見つかった最も一般的な細菌に対するCL足場よりも効果的であったことを示している。ストレプトゾトシンおよび高脂肪食誘導DWモデルを用いて、DOX-CL足場処理群における創傷収縮率が有意に(p≤0.05)より速く、CL足場処理および対照群のものと比較して観察された。DOX-CL足場の使用は、DWの局所治療のための有望なアプローチであることが証明できる。
Introduction
糖尿病(DM)は、体がインスリンを送達したり、単純な糖の異常な消化でその結果に反応しなかった場合に血糖値 1の上昇をもたらす状態である。DMの最も連続した破砕絡み合いは、糖尿病創傷(DW)である。DM患者のおよそ25%は、寿命 1でDWを構築する機会を持っています。DWの妨げ癒しはDMのトリオパシーに認定されている:免疫障害、血管障害、および神経障害。DWが治療を受けずに放置されると、壊疽の発症が生じ、その結果、関係する器官 2の除去を促す。
患者に指示するなど、多くの治療(創傷を毎日検査し、傷を浄化し、創傷に圧力をかける活動、定期的なグルコースモニタリングなどを避ける)、血糖値、創傷脱除剤、圧力オフロード、医療処置、高圧酸素療法、および高度な治療法を制御する。これらの薬の大半は、多因子性病態生理学的状態とこれらの薬に関連する予期せぬ費用に照らしてDWケアに不可欠なすべての前提条件に対処することができません5.DWの病因は多因子性であるが、不適当な組織管理を伴う持続的な炎症は、DW5,6における治癒遅延の実際の理由であると述べられている。
DWにおける炎症性および炎症促進メディエーターの増強レベルは、遅延創傷治癒を担う成長因子の減少をもたらす2,6.DWにおける不適切な細胞外マトリックス(ECM)形成は、形成されたECMの急速な分解に対して責任を負うマトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)のレベルの増加に認定されています。MMPでは、MMP-9は、炎症の長期化および急速なECM劣化7を担う主要な仲介者として報告されている。MMP-9の上昇レベルを低下させる抗炎症薬による局所治療は、皮内恒常性を再確立し、フレームワークの配置およびDAW8、9のより良い治癒を促す。
ドキシサイクリン(DOX)は、MMP-9阻害剤であり、DW10、11、12における持続的な炎症を引き起こす主要な炎症性メディケーターであるMMP-9の上昇レベルを抑制するために選択された。さらに、DOXは、抗酸化剤(活性酸素種と結合し得る遊離ヒドロキシおよびフェノキシラジカルを産生する)13および抗アポトーシス(カスパーゼ発現およびミトコンドリア安定化を阻害する)14の活性を有する。DOX、コラーゲン(COL)、キトサン(CS)を含むフレームワークの配置を選択した。COLの選択は、機械的強度と組織再生15に必要なフレームワークを提供するのに役立つ方法に依存します。一方、CSは、構造的にグリコサミノグリカンに相同であり、いくつかの創傷治癒相と関連している。CSは重要な抗菌性を有する15を有することも報告されている。したがって、DOXのCOL/CS足場は、長時間の炎症を抑制するために処方され、続いてDM条件での創傷治癒に成功するためのマトリックス形成を支持する。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究の主な目的は、ラットのDW治癒に対するDOX装填されたCOL-CS足場の効果を決定することであった。CLおよびNCLは、形態、腫脹指数、生体外放出動態、および生体適合性の観点から調製および評価した。
DOX ロードされた NCL および CL スキャフォールドの特性
準備された足場は、相互接続された細孔を有する多孔質であることが判明した。これらの相互接…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らはアシシュ・D・ワドワニ博士に感謝する。(インド・ウーティ薬学部薬学院薬学院薬学科薬学科助教授・部長)
著者らは、ニューデリーの大学および高等教育機関(DST-FIST)の科学技術インフラ改善基金である科学技術省が私たちの部門を支援してくれたことに感謝したいと考えています。
著者はまた、三十氏に感謝したいと思っています。Sとスリラムさん。ビデオ撮影で彼らのサポートのためのナルクラM.ファームの学生。
この研究は、JSS高等教育研究アカデミー(JSSAHER)によって支援されました。
Materials
| 1-ethyl-(3-3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) | Merck Millipore, Mumbai, India | E7750 | |
| 2-(N-morpholino) ethane sulfonic acid (MES) | Merck Millipore, Mumbai, India | 137074 | |
| 3-(4, 5 dimethyl thiazole-2 yl) -2, 5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) | Thermo Fisher, Mumbai, India | M6494 | |
| Deep freezer verticle | Labline Instruments, Kochi, India | ||
| Dialysis sack | Merck Millipore, Mumbai, India | D6191-Avg. flat width 25 mm (1.0 in.), MWCO 12,000 Da | |
| Doxycycline | Sigma chemicals Co. Ltd, Mumbai, India | D9891 | |
| Elisa kit | R&D Systems | RMP900 | |
| Escherichia coli (E. coli) | National Collection of Industrial Microorganisms, Pune, India | NCIM 2567 | |
| Ethanol | Merck Millipore, Mumbai, India | 100983 | |
| Lyophilizer-SZ042 | Sub-Zero lab instruments, Chennai, India | ||
| Mechanical Stirrer-RQ-122/D | Remi laboratory instruments, Mumbai, India | ||
| Medium molecular weight Chitosan | Sisco Research Laboratories Pvt. Ltd., Mumbai, India | 18824 | |
| Microtome-RM2135 | Leica, U.K | ||
| Mouse embryonic fibroblast cells (3T3-L1) | National Centre for Cell Sciences, Pune, India | ||
| Multiple plate reader -Inifinte M200 Pro | Tecan Instruments, Switzerland | ||
| N-hydroxy succinimide (NHS) | Sigma chemicals Co. Ltd, Mumbai, India | 130672 | |
| Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) | National Collection of Industrial Microorganisms, Pune, India | NCIM 2036 | |
| Scanning Electron Microscopy (SEM)-S-4800 | Hitachi, India | ||
| Sodium hydroxide (NaOH) pellets | Qualigen fine chemicals, Mumbai, India | Q27815 | |
| Staphylococcus aureus (S. aureus) | National Collection of Industrial Microorganisms, Pune, India | NCIM 5022 | |
| Staphylococcus epidermis (S. epidermis) | National Collection of Industrial Microorganisms, Pune, India | NCIM 5270 | |
| Streptozotocin (STZ) | Sisco Research Laboratories Pvt. Ltd., Mumbai, India | 14653 | |
| Type-1 rat Collagen | Sigma chemicals Co. Ltd, Mumbai, India | C7661 | |
| Ultraviolet–visible spectroscopy-1700 | Shimadzu |
Referencias
- . IDF Diabetes Atlas, 9th edn Available from: https://www.diabetesatlas.org (2019)
- Falanga, V. Wound healing and its impairment in the diabetic foot. The Lancet. 366 (9498), 1736-1743 (2005).
- Frykberg, R. G., Banks, J. Challenges in the treatment of chronic wounds. Advances in Wound Care. 4 (9), 560-582 (2015).
- Alexiadou, K., Doupis, J. Management of diabetic foot ulcers. Diabetes Therapy. 3 (1), 1-15 (2012).
- Karri, V. V. S. R., et al. Current and emerging therapies in the management of diabetic foot ulcers. Current Medical Research and Opinion. 32 (3), 519-542 (2016).
- Sanapalli, B. K., et al. Human beta defensins may be a multifactorial modulator in the management of diabetic wound. Wound Repair and Regeneration. 28 (3), 416-421 (2020).
- Caley, M. P., Martins, V. L., O’Toole, E. A. Metalloproteinases and wound healing. Advances in Wound Care. 4 (4), 225-234 (2015).
- Reiss, M. J., et al. Matrix metalloproteinase-9 delays wound healing in a murine wound model. Surgery. 147 (2), 295-302 (2010).
- Gill, S. E., Parks, W. C. Metalloproteinases and their inhibitors: regulators of wound healing. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 40 (6-7), 1334-1347 (2008).
- Stechmiller, J., Cowan, L., Schultz, G. The role of doxycycline as a matrix metalloproteinase inhibitor for the treatment of chronic wounds. Biological Research for Nursing. 11 (4), 336-344 (2010).
- Griffin, M. O., Fricovsky, E., Ceballos, G., Villarreal, F. Tetracyclines: a pleitropic family of compounds with promising therapeutic properties. Review of the literature. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 299 (3), 539-548 (2010).
- Burns, F., Stack, M., Gray, R., Paterson, C. Inhibition of purified collagenase from alkali-burned rabbit corneas. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 30 (7), 1569-1575 (1989).
- Kraus, R. L., et al. Antioxidant properties of minocycline: neuroprotection in an oxidative stress assay and direct radical-scavenging activity. Journal of Neurochemistry. 94 (3), 819-827 (2005).
- Yrjänheikki, J., Keinänen, R., Pellikka, M., Hökfelt, T., Koistinaho, J. Tetracyclines inhibit microglial activation and are neuroprotective in global brain ischemia. Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (26), 15769-15774 (1998).
- Moura, L. I., Dias, A. M., Carvalho, E., de Sousa, H. C. Recent advances on the development of wound dressings for diabetic foot ulcer treatment-a review. Acta Biomaterialia. 9 (7), 7093-7114 (2013).
- Natarajan, J., et al. Nanostructured Lipid Carriers of Pioglitazone Loaded Collagen/Chitosan Composite Scaffold for Diabetic Wound Healing. Advances in Wound Care. 8 (10), 499-513 (2019).
- Karri, V. V. S. R., et al. Curcumin loaded chitosan nanoparticles impregnated into collagen-alginate scaffolds for diabetic wound healing. International Journal Of Biological Macromolecules. 93, 1519-1529 (2016).
- Hsieh, W. -. C., Chang, C. -. P., Lin, S. -. M. Morphology and characterization of 3D micro-porous structured chitosan scaffolds for tissue engineering. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 57 (2), 250-255 (2007).
- Xie, Y., Chen, J., Xiao, A., Liu, L. Antibacterial activity of polyphenols: structure-activity relationship and influence of hyperglycemic condition. Molecules. 22 (1913), 1-11 (2017).
- Geerlings, S. E., Brouwer, E. C., Gaastra, W., Verhoef, J., Hoepelman, A. I. Effect of glucose and pH on uropathogenic and non-uropathogenic Escherichia coli: studies with urine from diabetic and non-diabetic individuals. Journal of Medical Microbiology. 48 (6), 535-539 (1999).
- Eloff, J. N. A sensitive and quick microplate method to determine the minimal inhibitory concentration of plant extracts for bacteria. Planta Medica. 64 (8), 711-713 (1998).
- Reddy, G. K., Enwemeka, C. S. A simplified method for the analysis of hydroxyproline in biological tissues. Clinical Biochemistry. 29 (3), 225-229 (1996).
- Charulatha, V., Rajaram, A. Influence of different crosslinking treatments on the physical properties of collagen membranes. Biomaterials. 24 (5), 759-767 (2003).
- Rehakova, M., Bakoš, D., Vizarova, K., Soldán, M., Jurícková, M. Properties of collagen and hyaluronic acid composite materials and their modification by chemical crosslinking. Journal of Biomedical Materials Research: An Official Journal of The Society for Biomaterials and The Japanese Society for Biomaterials. 30 (3), 369-372 (1996).
- Chang, M. -. Y., et al. Doxycycline enhances survival and self-renewal of human pluripotent stem cells. Stem Cell Reports. 3 (2), 353-364 (2014).
- Dovi, J. V., He, L. K., DiPietro, L. A. Accelerated wound closure in neutrophil-depleted mice. Journal of Leukocyte Biology. 73 (4), 448-455 (2003).
- Lindeman, J. H., Abdul-Hussien, H., van Bockel, J. H., Wolterbeek, R., Kleemann, R. Clinical Perspective. Circulation. 119 (16), 2209-2216 (2009).
- Zhang, C., Gong, W., Liu, H., Guo, Z., Ge, S. Inhibition of matrix metalloproteinase-9 with low-dose doxycycline reduces acute lung injury induced by cardiopulmonary bypass. International Journal Of Clinical And Experimental Medicine. 7 (12), 4975-4982 (2014).
