Elektrospun polymeervezelmatten maken gecontroleerde afgifte van antibacteriële geneesmiddelen voor wondverzorging mogelijk

Een goed medicijn zou moeten genezen zonder schade te berokkenen. Veel hangt echter niet zozeer af van de therapeutische substantie zelf, maar van de manier waarop het wordt toegediend – het zou het getroffen gebied precies in een specifieke hoeveelheid moeten bereiken gedurende een voldoende lange periode. Dit is precies hoe matten gemaakt van polymeervezels die het antibacteriële metronidazol -werk bevatten.

De matten worden geproduceerd met behulp van een elektrospinmethode aan het Institute of Nuclear Physics van de Poolse Academie van Wetenschappen (IFJ PAN) in Krakow, Polen. De studie is gepubliceerd in The Journal of Physical Chemistry B.

“Metronidazol is onder andere een medicijn dat wordt gebruikt voor slijmvliesinfecties van de huid, bijvoorbeeld bij de behandeling van parodontitis. Het is echter bekend dat het een aantal schadelijke eigenschappen heeft, die optreedt wanneer het onbedoeld verspreidt in het lichaam van de patiënt,” zegt Ewa Juszynska-Galazka, professor bij de IFJ Pan.

“We hebben onszelf de taak gesteld om een ​​moleculair afleveringssysteem te ontwikkelen voor metronidazol dat de gecontroleerde en langdurige release in kleine hoeveelheden zou garanderen precies waar het nodig is”, zegt prof. Juszynska-Galazka.

Ze benadrukt dat de voorgestelde methode, bestaande uit het plaatsen van metronidazol in elektrospun polymere vezels, inclusief die met zorgvuldig geselecteerde coatings, universeel van aard is en mogelijk kan worden aangepast om andere therapeutische stoffen te dragen.

Electrospinning is een vezelproductietechniek die wereldwijd lang in ontwikkeling is. De hoofdrol wordt gespeeld door een elektrostatisch veld gegenereerd door een hoogspanningsgenerator tussen een naald en een verzamelplaat. Wanneer de naald de draaiende oplossing op een laminaire manier begint vrij te maken, begint het oppervlak van de uitgezette vloeistof te strekken en te buigen.

De identieke (positieve) elektrische ladingen die erop zijn verzameld, beginnen aan te trekken, waardoor de vorm van het oppervlak aankomt. Het vormt zich in een kegel (een Taylor -kegel genoemd) met een steeds verknoeiende top, die zich uitstrekt tot de negatief geladen verzamelaar. De resulterende vezel daalt af in een spiraalvormige beweging, terwijl hij chemische transformaties ondergaat die het verharden (afhankelijk van de draaiende oplossing kan dit oplosmiddelverdamping of polymeerafzetting zijn).

Om een ​​fysiek stabiele meerlagige mat te produceren, is het noodzakelijk om constante omgevingscondities (temperatuur, vochtigheid) en systeemgeometrie (vaste naald-tot-collectorafstand, type collector) gedurende het hele proces te handhaven.

In de loop van het onderzoek in de IFJ Pan werden vezels met homogene structuren en die gebouwd uit een polymeer envelop en een kern met polymeer-geneesmiddelen geproduceerd. In het laatste geval speelt een coaxiale naald, die kan worden voorgesteld als een naald in een naald, een cruciale rol tijdens elektrospinning.

In zijn buitenste deel, dat een ringdoorsnede heeft, wordt een oplossing van het voor het coatingmateriaal geselecteerde polymeer geïntroduceerd, terwijl een mengsel van het polymeer met het doelgeneesmiddel in het centrale deel wordt gericht, verantwoordelijk voor de kern van de toekomstige vezel.

“Zoveel als het elektrospinproces zelf goed wordt begrepen en in geschikte, niet bijzonder gecompliceerde, loopt apparaat in principe spontaan, het matchen van een polymeer of coating met de kenmerken van een specifiek medicijn is geen gemakkelijke taak.

“De problemen die hier opkomen, zijn te wijten aan het feit dat het plaatsen van een moleculaire stof in een nano-beperking meestal resulteert in veranderingen in de fysische en chemische eigenschappen”, legt M. Sc uit. Olga Adamczyk, die haar onderzoek begon naar elektrospun vezels die drugs bevatten onder toezicht van IFJ PAN-professor Małgorzata Jasiurkowska-delaporte, en van plan is het voort te zetten als onderdeel van haar doctoraatsthesis.

In vitro baseline studies naar metronidazolmatten, uitgevoerd met behulp van twee soorten polymeer, hebben vastgesteld dat om een ​​adequaat oppervlak te bieden voor absorptie en afgifte van het ingekapselde medicijn, de vezeldiameter tussen 0,7 en 1,3 micrometer moet liggen.

Tijdens de opslagperiode bieden de polymere vezels met het medicijn een luchtdichte afdichting voor de dressing, terwijl ze na het aanbrengen voldoende poreus worden in reactie op de vloeistoffen in de omgeving om het medicijn vrij te geven.

Metingen tonen aan dat de metronidazol in de matten geleidelijk uit hen wordt vrijgegeven over enkele uren. Er is echter een extra tijdsbeperking: de matten kunnen niet meer dan een maand voorafgaand aan de toepassing worden opgeslagen. Belangrijk is dat deze beperking niet te wijten is aan de methode van medicijnafgifte, maar aan de eigenschappen van metronidazol zelf, die na deze tijd begint te kristalliseren.

De metronidazol-bevattende polymeervezelmatten geproduceerd bij IFJ PAN zijn 2×2 cm groot en in de vorm van een product dat mogelijk klaar is voor therapeutische toepassingen. Hun fysische en chemische eigenschappen zijn al goed begrepen, dus verdere stadia van onderzoek zullen samenwerking vereisen met geïnteresseerde wetenschappelijke en medische instellingen.