Échafaudage composite collagène-chitosane chargé en doxycycline pour la guérison accélérée des plaies diabétiques
Summary
L’échafaudage DOX-CL préparé satisfaisait aux conditions préalables d’un pansement DW idéal en matière de résistance mécanique, de porosité, d’absorption d’eau, de taux de dégradation, de libération prolongée, d’antibactérien, de biocompatibilité et de propriétés anti-inflammatoires, qui sont considérées comme essentielles pour la récupération des tissus endommagés chez les DW.
Abstract
Une complication importante du diabète sucré est les plaies diabétiques (DW). La phase prolongée de l’inflammation dans le diabète obstrue les étapes ultérieures d’une blessure menant à la cicatrisation retardée de blessure. Nous avons choisi le doxycycline (DOX), comme drogue potentielle de choix, due à ses propriétés antibactériennes avec ses propriétés anti-inflammatoires rapportées. L’étude actuelle vise à formuler des échafaudages non réticulés (NCL) et réticulés (CL) chargés de collagène-chitosane et à évaluer leur capacité de guérison dans des conditions diabétiques. Le résultat de la caractérisation des échafaudages révèle que l’échafaudage DOX-CL présente une porosité idéale, un faible taux de gonflement et de dégradation et une libération prolongée de DOX par rapport à l’échafaudage DOX-NCL. Les études in vitro indiquent que l’échafaudage DOX-CL était biocompatible et a amélioré la croissance cellulaire comparée à l’échafaudage cl traité et aux groupes témoins. Les études antibactériennes ont montré que l’échafaudage DOX-CL était plus efficace que l’échafaudage CL contre les bactéries les plus courantes trouvées dans DW. Utilisant le streptozotocin et le modèle à haute teneur en matières grasses DW d’alimentation-induit, on a observé un taux sensiblement plus rapide (p≤0,05) de contraction de blessure dans le groupe traité par échafaudage dox-CL comparé à ceux dans l’échafaudage de CL traité et les groupes témoins. L’utilisation de l’échafaudage DOX-CL peut s’avérer être une approche prometteuse pour le traitement local des DWs.
Introduction
Le diabète sucré (DM) est une condition où l’incapacité du corps à délivrer de l’insuline ou à réagir à ses résultats dans la digestion anormale des sucres simples entraîne une recrudescence de la glycémie 1. L’enchevêtrement le plus consécutif et le plus écrasant de DM est la blessure diabétique (DW). Environ 25% des patients atteints de DM ont la possibilité de construire un DW dans leur vie 1. La guérison entravée de DW est accréditée à un triopathy de DM : immunopathy, vasculopathy, et neuropathie. Chaque fois que le DW n’est pas traité, il peut en résulter un développement de gangrène, ce qui entraîne le retrait de l’organe concerné 2.
De nombreux traitements, tels que l’instruction des patients (inspecter la plaie quotidiennement, nettoyer la plaie, éviter les activités qui créent une pression sur la plaie, la surveillance périodique de la glycémie, etc.), le contrôle de leur glycémie, le débridement de la plaie, le déchargement de pression, la procédure médicale, l’oxygénothérapie hyperbare et les thérapies innovantes sont en pratique 3,4. La majorité de ces médicaments ne répondent pas à tous les prérequis vitaux pour les soins DW à la lumière des conditions physiopathologiques multifactorielles et des dépenses imprévues liées à ces médicaments 5. Quoique la pathogénie de DW soit multifactorielle, l’inflammation persistante avec la gestion inadéquate de tissu est indiquée pour être la raison réelle de la guérison retardée dans DWs 5,6.
Les niveaux augmentés des médiateurs inflammatoires et pro-inflammatoires dans DW ont comme conséquence les facteurs de croissance diminués responsables de la cicatrisation retardée de blessure 2,6. La formation incorrecte de matrice extracellulaire (ECM) dans les DW est accréditée aux niveaux accrus des protéinases métalliques de matrice (MDP) responsables de la dégradation rapide de l’ECM formé. Dans les MMP, MMP-9 est rapporté comme un intermédiaire important responsable de l’inflammation prolongée et de la dégradation rapide de l’ECM 7. Il est indiqué que le traitement local avec un médicament anti-inflammatoire qui diminue les niveaux élevés de MMP-9 rétablit l’homéostasie cutanée, l’arrangement du cadre et incite à une meilleure guérison des DWs 8,9.
La doxycycline (DOX), un inhibiteur de MMP-9, a été choisie pour supprimer les niveaux élevés de MMP-9, un médiateur inflammatoire majeur responsable de l’inflammation persistante chez les DWs 10,11,12. En outre, DOX possèdent antioxydant (produire des radicaux hydroxy et phénoxy libres capables de se lier avec des espèces réactives de l’oxygène) 13 et anti-apoptotique (inhiber l’expression de la caspase et la stabilisation mitochondriale) 14 activités qui sont essentielles pour le traitement de DW. L’arrangement des cadres contenant DOX, collagène (COL), et chitosan (CS) a été choisi. Le choix de COL dépend de la façon dont il aide à fournir le cadre nécessaire responsable de la résistance mécanique et de la régénération des tissus 15. D’autre part, le CS est structurellement homologue au glycosaminoglycan, associé à plusieurs phases curatives de blessure. Il est également rapporté que CS détient une propriété antibactérienne significative 15. Par conséquent, l’échafaudage COL/CS de DOX est formulé pour supprimer l’inflammation prolongée, suivi en soutenant la formation de matrice pour la blessure réussie guérissant dans des conditions de DM.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’objectif principal de cette étude était de déterminer l’effet de l’échafaudage COL-CS chargé par DOX sur la guérison DW chez les rats. Cl et NCL ont été préparés et évalués en termes de morphologie, d’index de gonflement, de cinétique in vitro de libération, et de biocompatibilité.
Caractérisation de l’échafaudage NCL et CL chargé par DOX
Les échafaudages préparés se sont avérés poreux avec des pores interconnectés. Ces pores interconnect…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient le Dr Ashish D Wadhwani. (Professeur adjoint et chef du Département de biotechnologie pharmaceutique, JSS College of Pharmacy, Ooty, Inde) pour avoir aidé aux études de viabilité cellulaire in vitro.
Les auteurs tiennent à remercier le Département des sciences et de la technologie – Fonds pour l’amélioration de l’infrastructure scientifique et technologique dans les universités et les établissements d’enseignement supérieur (DST-FIST), New Delhi, pour son soutien à notre département.
Les auteurs tiennent également à remercier M. Sanju. S et M. Sriram. Les étudiants de Narukulla M. Pharm pour leur soutien dans le tournage de la vidéo.
Cette recherche a été soutenue par la 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 |
Referências
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