Pais: Brasil

Fecha: 18 de Agosto del 2021

La investigación crea un aderezo versátil basado en nanofibras y compuestos extraídos del azafrán  por Embrapa, Brasil

 

 

    El apósito nanotecnológico es capaz de liberar lentamente el principio activo contenido en su interior.

 

    El producto está hecho de curcumina, una sustancia extraída de la cúrcuma.

 

    La curcumina tiene actividades bactericidas, antioxidantes y antiinflamatorias.

 

    En el laboratorio, el apósito mostró una fuerte acción antimicrobiana contra Staphylococcus aureus , una bacteria comúnmente asociada con infecciones de la piel.

 

    El resultado abre el camino para ampliar la aplicación de apósitos multifuncionales con liberación lenta de compuestos bioactivos para el tratamiento de heridas como úlceras y quemaduras.

 

    Los científicos están buscando socios interesados ??en avanzar en el desarrollo de productos y realizar pruebas a escala de mercado.

 

Es a partir del encuentro de la nanotecnología con la biotecnología, la combinación de compuestos biodegradables y una porción de curcumina, sustancia que se encuentra en el polvo dorado de la cúrcuma, que investigadores de São Carlos (SP) diseñaron un nuevo modelo de apósito cutáneo multifuncional para el cuidado de heridas. . Además de sortear las limitaciones de la curcumina, es capaz de liberar el ingrediente activo contenido en el aderezo, de manera controlada, lo que no siempre ocurre en las versiones tradicionales.

 

Aunque tiene varias propiedades medicinales, como actividad bactericida, antioxidante y antiinflamatoria, la aplicación de la curcumina está limitada por su baja solubilidad y fácil degradación en presencia de luz. Para superar estas barreras, los investigadores crearon un nanomaterial basado en membranas poliméricas bicapa, compuesto por fibras electrohilatadas de ácido láctico y caucho natural.

 

El resultado obtenido abre el camino para expandir el uso de apósitos multifuncionales en este modelo, liberación lenta de compuestos bioactivos para el tratamiento de quemaduras y úlceras, por ejemplo.

 

En las pruebas de laboratorio, el apósito impidió la penetración de bacterias durante diez días y demostró una fuerte acción antibacteriana contra Staphylococcus aureus, una bacteria que suele estar presente en las heridas de la piel y asociada a infecciones cutáneas .

 

El apósito puede estar disponible como mantas de nanofibras, en diferentes formatos, aptas para su aplicación en heridas cutáneas. Al tiempo que protege las lesiones de acciones externas, como la exposición a la luz solar y la contaminación, el apósito también reduce la infección bacteriana.

 

Con una solicitud de patente ya presentada ante el Instituto Nacional de Propiedad Industrial ( INPI ), el siguiente paso es buscar socios interesados ??en avanzar en el desarrollo del producto y realizar pruebas a escala para su entrada al mercado.

El equipo y la investigación

 

La investigación realizada por el investigador de Embrapa Instrumentação (SP) Daniel Souza Corrêa , en el ámbito de la Red Nacional de Nanotecnología para la Agroindustria ( Red AgroNano ), involucró dos programas de posgrado en la Universidad Federal de São Carlos ( UFSCar ). En el programa de Biotecnología ( PPGBiotec ), Paulo Augusto Marques Chagas desarrolló el estudio sobre el apósito cutáneo para obtener el título de doctor.

 

El otro aporte provino de Química ( PPGQ ), con la participación del doctorando Rodrigo Schneider, además de Danilo Martins, becario postdoctoral del Laboratorio Nacional de Nanotecnología para Agronegocios ( LNNA ), con sede en São Carlos (SP), en Embrapa. Instrumentação. Investigadores del Instituto de Física de São Carlos, Universidad de São Paulo ( IFSC-USP ), participaron en la caracterización de los materiales utilizados en el apósito.

 

El trabajo se centró en el desarrollo de mantas de fibras poliméricas obtenidas por la técnica de electrohilado a partir de una mezcla de polímeros, como el ácido láctico (PLA) y el caucho natural (BN) que contienen curcumina, con el objetivo de utilizarlos como apósitos de heridas y auxiliares de la cicatrización. proceso. Las nanofibras asimétricas son como una estructura 3D formada por una capa electrotrofiada de PLA, seguida de la deposición de una capa electrotrofiada de la mezcla PLA / BN que contiene diferentes concentraciones de curcumina.

 

Los investigadores aseguran que la comprensión y el control de la materia a nanoescala, impulsados ??por los avances en la investigación desarrollados por LNNA, hicieron posible unir dos áreas de conocimiento: materiales y biotecnología.

 

De esta unión surgió el aderezo de piel, cuya investigación fue apoyada por la Fundación de Apoyo a la Investigación del Estado de São Paulo ( Fapesp ), la Coordinación y Perfeccionamiento del Educación Superior ( Personal de Capes ) y el Consejo Nacional de Científico y Tecnológico ( Desarrollo CNPq). ).

 

Los investigadores utilizaron agar de difusión en disco, un simple y método semicuantitativo, para determinar la actividad antibacteriana contra Staphylococcus aureus (a la derecha) , y pruebas que utilizan pieles de cerdo para simular un modelo de herida infectada.

 

Además de los experimentos a escala de laboratorio para fabricar las membranas asimétricas que componen los apósitos, también realizaron pruebas in vitro para demostrar la liberación de curcumina.

 

Las pruebas también garantizaron la fotoprotección (protección contra la acción de la luz) de la curcumina, utilizada como modelo para un compuesto bioactivo fotosensible encapsulado en nanofibras, de la protección contra la entrada de bacterias externas a través de las membranas asimétricas formadas por las nanofibras.

 

Los siguientes pasos implican buscar socios para avanzar en los estudios, con el objetivo de demostrar la efectividad del apósito en pruebas in vivo y optimizaciones en el proceso para la ampliación de la producción del apósito.

Protección de dos capas

 

El modelo piloto tiene propiedades importantes, como flexibilidad y elasticidad, además de biodegradabilidad y biocompatibilidad y la capacidad de realizar intercambio de gases, que ayudan en el proceso de cicatrización de la piel.

 

Estas ventajosas características se deben a la composición y diseño de las nanofibras poliméricas que componen el apósito. Están formados por dos membranas producidas por electrohilado, cada una con funciones distintas.

 

Corrêa explica que la capa inferior, que entra en contacto con la piel, está compuesta por una mezcla biodegradable de microfibras de ácido poliláctico (PLA) y caucho natural (BN) que contiene el compuesto bioactivo curcumina. “La capa superior, expuesta al ambiente externo, compuesta únicamente por nanofibras de PLA, cumplía una doble función: protegía la curcumina - contenida en la capa inferior - contra la fotodegradación y evitaba la penetración bacteriana externa”, agrega el científico.

 

 

De condimento a droga

 

Las verduras o parte de ellas se han utilizado desde la prehistoria con fines medicinales. En primer lugar, de forma más empírica y, en la sociedad moderna, con investigaciones que intentan comprender principios activos, de origen vegetal, como la curcurmina, utilizados con éxito en los apósitos para la piel.

 

En opinión de Daniel Corrêa, de Embrapa, los apósitos que utilizan productos naturales deben funcionar no solo como una barrera física contra los microorganismos presentes en el ambiente. “También tienen la función de prevenir la infección de la herida, manteniendo un ambiente húmedo adecuado, permitiendo el intercambio de gases y el transporte de nutrientes, minimizando el dolor que sufre el paciente, además de estimular el proceso de cicatrización”, detalla.

 

Sin embargo, el investigador recuerda que, aun con los grandes avances de los últimos años, el desarrollo de apósitos para heridas con propiedades multifuncionales, entre las que se encuentran acción antiinflamatoria, antibacteriana y angiogénica (generación de nuevos vasos sanguíneos), como se propone en la investigación, sigue presente. uno de los retos a superar.

 

Sustancia responsable del color amarillo anaranjado de la cúrcuma o la cúrcuma, la curcumina se ha utilizado durante siglos en las culturas orientales y asiáticas. Tiene su origen en la India, el mayor productor y el mayor consumidor, y donde es un ícono de la cocina local, presente en el famoso curry , pero el pigmento ya ha conquistado los paladares de todo el mundo y se utiliza en diferentes platos.

 

En Brasil, el municipio de Mara Rosa (GO) es considerado la capital de las especias, no solo por la calidad del producto, sino también por el alto contenido de curcumina presente en él. La sustancia ha despertado el interés de la ciencia occidental por su potencial aplicación y versatilidad, que va desde la industria alimentaria hasta el área médica, por sus propiedades medicinales.

Uso de polímeros combinados

 

Actualmente, se utilizan alrededor de 75 polímeros naturales o sintéticos para producir nanofibras por electrohilado. Paulo Chagas aclara que la elección de polímero o combinación de polímeros, como mezclas, varía según su aplicación, propiedades mecánicas, térmicas y biológicas.

 

“Entre los polímeros naturales, el látex extraído del árbol del caucho presenta en su composición caucho natural, agua, proteínas, lípidos y ha sido ampliamente utilizado como biomaterial debido a sus propiedades físicas, biocompatibilidad, ausencia de toxicidad, inducción de angiogénesis y tejido. reparar. El material ha sido señalado como un potencial curativo para liberación controlada ”, evalúa el ingeniero biotecnológico.

 

El PLA es un biopolímero semicristalino o amorfo, biocompatible y biodegradable, con diferentes aplicaciones, como uso en envasado de alimentos, filtros de aire y liberación controlada de fármacos. Se deriva de la fermentación de fuentes renovables, como el almidón de maíz, la caña de azúcar y la papa, que se produce a gran escala y se considera un sustituto de determinadas aplicaciones de polímeros de fuentes no renovables.

 

“Por estas propiedades y características, el PLA ha sido ampliamente utilizado en la producción de nanofibras para liberar numerosos compuestos como aceites esenciales, agentes antibacterianos, entre otros”, agrega Chagas.

Versatilidad de la técnica de electrohilado.

 

La técnica de electrohilado (ES) utilizada para producir la membrana bicapa es un método muy conocido para la fabricación de nanofibras poliméricas y compuestas, que ha mostrado un gran potencial en el diseño de diferentes biomateriales, debido a su sencillez, rentabilidad y versatilidad.

 

Las nanofibras obtenidas por electrohilado tienen interesantes propiedades mecánicas, alta porosidad, gran superficie, posibilidad de escalonamiento de producción y funcionalización antes o después de la producción de nanofibras, además de permitir la encapsulación de diferentes compuestos.

 

Esto permite mantener el equilibrio de humedad en la superficie de la herida, la permeación de gases y el transporte de nutrientes, que son características vitales para el proceso de curación de las heridas cutáneas. Las nanofibras se pueden utilizar en apósitos para la piel, ingeniería de tejidos, tratamiento de agua, sensores, así como como vehículo para la liberación de numerosos antibióticos y proteínas.

 

Por tanto, el enfoque propuesto avanza en el uso de micro y nanofibras para desarrollar apósitos multifuncionales, permitiendo la protección de compuestos activos como fármacos, antioxidantes, sistemas de factores de crecimiento, entre otros, de la fotodegradación y prevención de la penetración bacteriana externa en la herida ”. , dice Correa.

 

Chagas cree que, con base en este estudio, se pueden realizar nuevas optimizaciones para obtener fibras con diámetros menores a partir de las matrices poliméricas presentadas en el proyecto. En su opinión, se pueden encapsular nuevos materiales en la matriz polimérica con el objetivo de diferentes propiedades para mejorar las propiedades mecánicas y eléctricas, con el fin de actuar como sensores portátiles o biosensores, por ejemplo.

 

“El potencial antioxidante de las membranas asimétricas desarrolladas (foto lateral) también se puede investigar para su aplicación como envasado de alimentos, principalmente porque presentan fotoprotección tanto a la curcumina como a los alimentos envasados”, concluye.

Traducido del portugués.

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