Doxycyclin-belastetes Kollagen-Chitosan-Verbundgerüst zur beschleunigten Heilung diabetischer Wunden
Summary
Das präparierte DOX-CL-Gerüst erfüllte die Voraussetzungen für einen idealen DW-Verband in mechanischer Festigkeit, Porosität, Wasseraufnahme, Abbaurate, Verzögertfreisetzung, antibakterieller, Biokompatibilität und entzündungshemmender Eigenschaften, die als wesentlich für die Wiederherstellung von geschädigtem Gewebe in DWs angesehen werden.
Abstract
Eine Hauptkomplikation des Diabetes mellitus sind diabetische Wunden (DW). Die verlängerte Entzündungsphase bei Diabetes behindert die weiteren Stadien einer Verletzung, was zu einer verzögerten Wundheilung führt. Wir haben Doxycyclin (DOX) aufgrund seiner antibakteriellen Eigenschaften und seiner berichteten entzündungshemmenden Eigenschaften als potenzielles Medikament der Wahl ausgewählt. Die aktuelle Studie zielt darauf ab, DOX-belastete Kollagen-Chitosan-nicht-vernetzte (NCL) & vernetzte (CL) Gerüste zu formulieren und ihre Heilungsfähigkeit bei diabetischen Erkrankungen zu bewerten. Das Charakterisierungsergebnis von Gerüsten zeigt, dass das DOX-CL-Gerüst im Vergleich zum DOX-NCL-Gerüst eine ideale Porosität, eine geringe Quell- und Abbaurate und eine anhaltende Freisetzung von DOX aufwies. Die In-vitro-Studien zeigen, dass das DOX-CL-Gerüst biokompatibel war und das Zellwachstum im Vergleich zu CL-Gerüst-behandelten und Kontrollgruppen verbesserte. Die antibakteriellen Studien haben gezeigt, dass das DOX-CL-Gerüst gegen die häufigsten Bakterien in DW wirksamer war als das CL-Gerüst. Unter Verwendung des Streptozotocin- und fettreichen diätinduzierten DW-Modells wurde eine signifikant (p≤0,05) schnellere Wundkontraktionsrate in der DOX-CL-Gerüst-behandelten Gruppe im Vergleich zu denen in CL-Gerüst-behandelten und Kontrollgruppen beobachtet. Der Einsatz des DOX-CL-Gerüsts kann sich als vielversprechender Ansatz für die lokale Behandlung von DWs erweisen.
Introduction
Diabetes mellitus (DM) ist ein Zustand, bei dem das Versagen des Körpers, Insulin zu liefern oder auf seine Ergebnisse bei abnormaler Verdauung von einfachen Zuckern zu reagieren, zu einem Anstieg des Blutzuckers führt 1. Die folgenreichste und erdrückendste Verwicklung von DM ist die diabetische Wunde (DW). Rund 25% der Patienten mit DM haben die Möglichkeit, im Laufe ihres Lebens eine DW aufzubauen 1. Die behinderte Heilung von DW ist auf eine Triopathie der DM anzuführen: Immunpathie, Vaskulopathie und Neuropathie. Wenn DW unbehandelt bleibt, kann es zu einer Gangränentwicklung kommen, was zur Entfernung des betroffenen Organs führt 2.
Viele Behandlungen, wie die Unterweisung der Patienten (Wund täglich untersuchen, die Wunde reinigen, Aktivitäten vermeiden, die Druck auf die Wunde erzeugen, regelmäßige Glukoseüberwachung usw.), Kontrolle ihres Blutzuckers, Wunddebridement, Druckabladung, medizinisches Verfahren, hyperbare Sauerstofftherapie und neuartige Therapien sind in der Praxis 3,4. Die Mehrheit dieser Medikamente erfüllt nicht alle Voraussetzungen, die für die DW-Versorgung angesichts der multifaktoriellen pathophysiologischen Zustände und unerwarteten Kosten im Zusammenhang mit diesen Arzneimitteln unerlässlich sind 5. Obwohl die DW-Pathogenese multifaktoriell ist, wird die anhaltende Entzündung mit ungeeignetem Gewebemanagement als der eigentliche Grund für die verzögerte Heilung in DWs 5,6angegeben.
Erhöhte Spiegel von Entzündungs- und Entzündungsmediatoren bei DW führen zu verminderten Wachstumsfaktoren, die für eine verzögerte Wundheilung verantwortlich sind 2,6. Eine unsachgemäße bildung extrazelluläre Matrix (ECM) in DWs ist auf erhöhte Konzentrationen von Matrixmetalloproteinasen (MMPs) zurückzuführen, die für den schnellen Abbau von gebildetem ECM verantwortlich sind. Bei MMPs wird MMP-9 als hauptvermittler gemeldet, der für anhaltende Entzündungen und schnellen ECM-Abbau verantwortlich ist 7. Es wird festgestellt, dass die lokale Behandlung mit einem entzündungshemmenden Medikament, das die erhöhten MMP-9-Spiegel senkt, die kutane Homöostase, die Rahmenanordnung und eine bessere Heilung von DWs 8,9wieder herstellt.
Doxycyclin (DOX), ein MMP-9-Inhibitor, wurde ausgewählt, um die erhöhten Spiegel von MMP-9 zu unterdrücken, einem wichtigen Entzündungsmediator, der für anhaltende Entzündungen in DWs 10,11,12verantwortlich ist . Darüber hinaus besitzt DOX Antioxidans (produzieren freie Hydroxy- und Phenoxyradikale, die in der Lage sind, sich mit reaktiven Sauerstoffspezies zu binden) 13 und antiapoptotische (hemmen die Caspaseexpression und mitochondriale Stabilisierung) 14 Aktivitäten, die für die Behandlung von DW unerlässlich sind. Die Anordnung von Gerüsten, die DOX, Kollagen (COL) und Chitosan (CS) enthalten, wurde gewählt. Die Wahl von COL hängt davon ab, wie es hilft, den notwendigen Rahmen für mechanische Festigkeit und Geweberegeneration bereitzustellen 15. Auf der anderen Seite ist CS strukturell homolog zu Glykosaminoglykan, verbunden mit mehreren Wundheilungsphasen. Es wird auch berichtet, dass CS eine signifikante antibakterielle Eigenschaft besitzt 15. Daher ist das COL / CS-Gerüst von DOX formuliert, um die anhaltende Entzündung zu unterdrücken, gefolgt von der Unterstützung der Matrixbildung für eine erfolgreiche Wundheilung bei DM-Zuständen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das Hauptziel dieser Studie war es, die Wirkung von DOX-geladenen COL-CS-Gerüsten auf die DW-Heilung bei Ratten zu bestimmen. CL und NCL wurden in Bezug auf Morphologie, Quellindex, In-vitro-Freisetzungskinetik und Biokompatibilität hergestellt und bewertet.
Charakterisierung des DOX-belasteten NCL- und CL-Gerüsts
Die vorbereiteten Gerüste erwiesen sich als porös mit miteinander verbundenen Poren. Diese miteinander verbundenen Poren gewährleisten die poröse, schwammi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken Dr. Ashish D Wadhwani. (Assistenzprofessor und Leiter, Department of Pharmaceutical Biotechnology, JSS College of Pharmacy, Ooty, Indien) für die Unterstützung bei In-vitro-Zelllebensfähigkeitsstudien.
Die Autoren danken dem Department of Science and Technology – Fund for Improvement of Science and Technology Infrastructure in Universities and Higher Educational Institutions (DST-FIST), Neu-Delhi, für die Unterstützung unserer Abteilung.
Die Autoren danken auch Herrn Sanju. S und Herr Sriram. Narukulla M. Pharm Studenten für ihre Unterstützung beim Videodreh.
Diese Forschung wurde von der JSS Academy of Higher Education & Research (JSSAHER) unterstützt.
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 |
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