Summary

Impalcatura composita collagene-chitosano caricata di doxiciclina per la guarigione accelerata delle ferite diabetiche

Published: August 21, 2021
doi:

Summary

L’impalcatura DOX-CL preparata soddisfaceva i prerequisiti di una medicazione DW ideale in resistenza meccanica, porosità, assorbimento dell’acqua, tasso di degradazione, rilascio prolungato, proprietà antibatteriche, biocompatibilità e antinfiammatorie, che sono considerate essenziali per il recupero del tessuto danneggiato nei DW.

Abstract

Una delle principali complicanze del diabete mellito sono le ferite diabetiche (DW). La fase prolungata dell’infiammazione del diabete ostruisce le ulteriori fasi di una lesione che porta a una guarigione ritardata delle ferite. Abbiamo selezionato la doxciclina (DOX), come potenziale farmaco preferito, grazie alle sue proprietà antibatteriche insieme alle sue proprietà antinfiammatorie riportate. L’attuale studio mira a formulare impalcature dox caricate collagene-chitosano non retiche (NCL) e retille (CL) e valutare la loro capacità curativa in condizioni diabetiche. Il risultato della caratterizzazione delle impalcature rivela che l’impalcatura DOX-CL ha una porosità ideale, un basso tasso di gonfiore e degradazione e un rilascio prolungato di DOX rispetto all’impalcatura DOX-NCL. Gli studi in vitro rivelano che l’impalcatura DOX-CL era biocompatibile e ha migliorato la crescita cellulare rispetto ai gruppi di impalcatura e controllo CL. Gli studi antibatterici hanno dimostrato che l’impalcatura DOX-CL era più efficace dell’impalcatura CL contro i batteri più comuni trovati in DW. Utilizzando il modello di DW indotto dalla dieta streptozotocina e ad alto contenuto di grassi, è stato osservato un tasso significativamente (p≤0,05) più veloce di contrazione della ferita nel gruppo trattato con impalcature DOX-CL rispetto a quelli nei gruppi di impalcatura e controllo CL. L’uso dell’impalcatura DOX-CL può rivelarsi un approccio promettente per il trattamento locale per le DW.

Introduction

Il diabete mellito (DM) è una condizione in cui l’incapacità del corpo di fornire insulina o reagire ai suoi esiti nella digestione anomala di zuccheri semplici porta a un aumento della glicemia 1. L’intreccio più consecutivo e schiacciante del DM è la ferita diabetica (DW). Circa il 25% dei pazienti con DM ha l’opportunità di costruire un DW nella loro vita 1. La guarigione ostacolata della DW è accreditata a una triopatia di DM: immunopatia, vasculopatia e neuropatia. Ogni volta che la DW non viene trattata, può provocare lo sviluppo della cancrena, provocando quindi la rimozione dell’organo interessato 2.

Molti trattamenti, come istruire i pazienti (ispezionare la ferita ogni giorno, pulire la ferita, evitare attività che creano pressione sulla ferita, monitoraggio periodico del glucosio, ecc.), controllare la glicemia, debridement delle ferite, scarico della pressione, procedura medica, ossigenoterapia iperbarica e terapie avanzate sono in pratica 3,4. La maggior parte di questi farmaci non affronta tutti i prerequisiti vitali per la cura della DW alla luce delle condizioni patofisiotiche multifattoriali e delle spese impreviste relative a questi farmaci 5. Anche se la patogenesi DW è multifattoriale, l’infiammazione persistente con gestione inappropriata dei tessuti è dichiarata come la vera ragione della guarigione ritardata in DWs 5,6.

I livelli aumentati di mediatori infiammatori e pro-infiammatori in DW si traducono in una diminuzione dei fattori di crescita responsabili della guarigione ritardata delle ferite 2,6. La formazione impropria di matrice extracellulare (ECM) nelle DW è accreditata per l’aumento dei livelli di metalloproteinasi matriciali (MMP) responsabili della rapida degradazione dell’ECM formato. Negli MMP, MMP-9 è segnalato come uno dei principali intermediari responsabili dell’infiammazione prolungata e della rapida degradazione dell’ECM 7. Si afferma che il trattamento locale con un farmaco antinfiammatorio che diminuisce i livelli elevati di MMP-9 rieche stabilisce l’omeostasi cutanea, la disposizione del quadro e richiede una migliore guarigione dei DWs 8,9.

La doxiciclina (DOX), un inibitore dell’MMP-9, è stata scelta per sopprimere i livelli elevati di MMP-9, un importante mediatore infiammatorio responsabile dell’infiammazione persistente in DWs 10,11,12. Inoltre, dox possiede antiossidanti (producono radicali idrossi e fenossidici liberi in grado di legarsi con specie reattive dell’ossigeno) 13 e anti-apoptotico (inibire l’espressione della caspasi e la stabilizzazione mitocondriale) 14 attività essenziali per il trattamento della DW. È stata scelta la disposizione di quadri contenenti DOX, collagene (COL) e chitosano (CS). La scelta del COL dipende dal modo in cui aiuta a fornire il quadro necessario responsabile della resistenza meccanica e della rigenerazione tissutale 15. D’altra parte, CS è strutturalmente omologo al glicosaminoglicano, associato a diverse fasi di guarigione delle ferite. È anche riportato che CS detiene una significativa proprietà antibatterica 15. Pertanto, l’impalcatura COL / CS di DOX è formulata per sopprimere l’infiammazione prolungata, seguita dal supporto della formazione della matrice per una guarigione efficace delle ferite in condizioni di DM.

Protocol

Tutte le procedure sugli animali eseguite sono state approvate dal comitato etico istituzionale per gli animali del JSS College of Pharmacy, Ooty, India. 1. Preparazione di impalcature porose caricate con DOX con metodo di liofilizzazione Aggiungere 1,2 g di COL a 100 mL di acqua (ad esempio Millipore) e tenere da parte per il gonfiore. Mescolare la dispersione gonfia del COL a 2000 giri/min durante la notte per garantire la completa dissoluzione del COL. Preparar…

Representative Results

Caratterizzazione dell’impalcatura NCL e CL caricata da DOXAll’esame visivo, l’impalcatura NCL e CL è stata trovata di colore crema. Inoltre, entrambe le impalcature sembrano essere come una spugna, rigida e anelastica se esaminate fisicamente. Le immagini SEM delle impalcature NCL e CL sono mostrate nella figura 1. Dalla figura, era chiaro che c’era una diminuzione delle dimensioni dei pori dopo il collegamento incrociato formando collegamenti intermolecolari. Inoltre,…

Discussion

L’obiettivo principale di questo studio era determinare l’effetto dell’impalcatura COL-CS caricata da DOX sulla guarigione della DW nei ratti. CL e NCL sono stati preparati e valutati in termini di morfologia, indice di gonfiore, cinetica di rilascio in vitro e biocompatibilità.

Caratterizzazione dell’impalcatura NCL e CL caricata da DOX
Le impalcature preparate sono state trovate porose con pori interconnessi. Questi pori interconnessi assicurano la natura porosa e spugno…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori ringraziano il Dr. Ashish D Wadhwani. (Professore assistente e capo, Dipartimento di biotecnologie farmaceutiche, JSS College of Pharmacy, Ooty, India) per l’assistenza negli studi di vitalità cellulare in vitro.

Gli autori ringraziano il Dipartimento di Scienza e Tecnologia – Fondo per il miglioramento delle infrastrutture scientifiche e tecnologiche nelle università e nelle istituzioni educative superiori (DST-FIST), Nuova Delhi, per aver supportato il nostro dipartimento.

Gli autori ringraziano anche il Sig. Sanju. S e il signor Sriram. Narukulla M. Pharm studenti per il loro supporto nelle riprese video.

Questa ricerca è stata supportata dalla JSS Academy of Higher Education & Research (JSSAHER).

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

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Sanapalli, B. K. R., Chinna Gounder, K., Ambhore, N. S., Kuppuswamy, G., Thaggikuppe Krishnamurthy, P., Karri, V. V. S. R. Doxycycline Loaded Collagen-Chitosan Composite Scaffold for the Accelerated Healing of Diabetic Wounds. J. Vis. Exp. (174), e62184, doi:10.3791/62184 (2021).

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