مواد و فناوری‌های پیشرفته

مواد و فناوری‌های پیشرفته

ساخت و بررسی خواص داربست کاراگینان-گالیک‌اسید حاوی نانولوله‌ی هالوسایت بارگذاری‌شده با اریتروماسین برای کاربرد مهندسی بافت پوست

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 دانشیار، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 دانشجوی دکتری، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
این پژوهش به بررسی داربست کاراگینان-گالیک‌اسید حاوی نانولوله‌های هالوسایت بارگذاری‌شده با اریترومایسین با هدف کاربرد در مهندسی بافت پوست می‌پردازد. براین اساس، داروی اریترومایسین درون نانولوله‌های هالوسایت بارگذاری شد و داربست‌هایی با نسبت‌های وزنی ۱، ۳ و ۵ درصد کاراگینان به روش خشکایش انجمادی تهیه شد. خصوصیات داربست‌ها از طریق آزمون‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، سنجش استحکام مکانیکی، میزان جذب آب، سرعت تخریب، خاصیت آنتی‌باکتریال، خاصیت آنتی‌اکسیدانی و ارزیابی زنده‌مانی و مهاجرت سلول‌های فیبروبلاست بررسی شد.طبق نتایج آزمون SEM، درصد تخلخل 1/8 ±62/43 ،2/1± 69/28 و 3/9 ± 71/28 به ترتیب برای نمونه‌های حاوی 1، 3 و 5 درصد وزنی کاراگینان محاسبه شد. افزایش مقدار کاراگینان به افزایش اندازه و درصد تخلخل، جذب آب بیشتر، سرعت تخریب بالاتر و بهبود زنده‌مانی و مهاجرت سلولی منجر شد، درحالی‌که کاهش استحکام فشاری و مدول یانگ مشاهده شد. نتایج آزمون آنتی‌باکتریال حاکی از آن بود که داربست حاوی ۵ درصد وزنی کاراگینان، به‌دلیل رهایش دارویی بیشتر، عملکرد ضدباکتریایی قوی‌تری دارد. علاوه‌براین، بررسی خاصیت آنتی‌اکسیدانی نشان داد که نمونه‌ی حاوی ۱ درصد وزنی کاراگینان، به‌دلیل میزان رهایش بالاتر گالیک‌اسید، بیشترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی را دارد. به‌طور‌کلی، ترکیب حاوی ۵ درصد وزنی کاراگینان، با توجه به زیست‌سازگاری مطلوب، خاصیت آنتی‌باکتریایی برتر و قابلیت ارتقای زنده‌مانی و مهاجرت سلولی به‌عنوان گزینه‌ای مناسب برای مهندسی بافت پوست پیشنهاد می‌شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Fabrication and Characterization of Carrageenan-Gallic Acid Scaffold Containing Halloysite Nanotubes Loaded with Erythromycin for Skin Tissue Engineering Application

نویسندگان English

Samaneh Ashoorifard 1
Jhamak Nourmohammadi 2
Rahele Mashhadi 3
1 M.Sc. Student, College of Interdisciplinary Science and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, College of Interdisciplinary Science and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran.
3 Ph.D. Student, College of Interdisciplinary Science and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده English

This study explores a carrageenan-Gallic acid scaffold incorporating halloysite nanotubes loaded with erythromycin for potential applications in skin tissue engineering. In this regard, erythromycin was encapsulated within halloysite nanotubes, and scaffolds containing 1, 3, and 5 wt% carrageenan were fabricated using the freeze-drying technique. The physicochemical and biological properties of the scaffolds were evaluated through scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), mechanical strength assessment, water absorption capacity, degradation rate analysis, antibacterial activity, antioxidant properties, and fibroblast cell viability and migration assays. According to the SEM results, the porosity percentages of the scaffolds containing 1, 3, and 5 wt% carrageenan were calculated as 62.43±1.8%, 69.28±2.1%, and 71.28±3.9%, respectively. An increase in carrageenan content led to a rise in pore size and porosity, which consequently enhanced water absorption, accelerated degradation, and improved fibroblast cell viability and migration. However, a reduction in compressive strength and Young’s modulus was observed. The antibacterial evaluation demonstrated that the scaffold with 5 wt% carrageenan exhibited superior antibacterial efficacy due to increased drug release. Additionally, the antioxidant analysis revealed that the scaffold containing 1 wt% carrageenan exhibited the highest antioxidant activity, which was attributed to the greater release of Gallic acid. Overall, the scaffold with 5 wt% carrageenan demonstrated optimal biocompatibility, superior antibacterial properties, and enhanced fibroblast viability and migration, making it a promising candidate for skin tissue engineering applications.

کلیدواژه‌ها English

Carrageenan
Gallic Acid
Tissue Engineering
Halloysite Nanotubes
  1.  Al-Musawi, M. H., Rashidi, M., Mohammadzadeh, V., Albukhaty, S., Mahmoudi, E., & Ghorbani, M. (2023). Development of a novel scaffold based on basil seed gum/chitosan hydrogel containing quercetin-loaded zein microshphere for bone tissue engineering. Journal of Polymers and the Environment31(11), 4738-4751. https://doi.org/10.1007/s10924-023-02913-y
  2. Blair, M. J., Jones, J. D., Woessner, A. E., & Quinn, K. P. (2020). Skin structure–function relationships and the wound healing response to intrinsic aging. Advances in wound care9(3), 127-143. https://doi.org/10.1089/wound.2019.1021
  3. Borges, A., Ferreira, C., Saavedra, M. J., & Simões, M. (2013). Antibacterial activity and mode of action of ferulic and gallic acids against pathogenic bacteria. Microbial drug resistance19(4), 256-265. https://doi.org/10.1089/mdr.2012.0244
  4. Cushnie, T. T., & Lamb, A. J. (2011). Recent advances in understanding the antibacterial properties of flavonoids. International journal of antimicrobial agents38(2), 99-107. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2011.02.014
  5. de Souza, R. F. B., de Souza, F. C. B., & Moraes, Â. M. (2016). Polysaccharide‐based membranes loaded with erythromycin for application as wound dressings. Journal of Applied Polymer Science133(22). https://doi.org/10.1002/app.43428
  6. Diani, J., Liu, Y., & Gall, K. (2006). Finite strain 3D thermoviscoelastic constitutive model for shape memory polymers. Polymer Engineering & Science46(4), 486-492. https://doi.org/10.1002/pen.20497
  7. Doan, K. V., Ko, C. M., Kinyua, A. W., Yang, D. J., Choi, Y. H., Oh, I. Y., ... & Kim, K. W. (2015). Gallic acid regulates body weight and glucose homeostasis through AMPK activation. Endocrinology156(1), 157-168. https://doi.org/10.1210/en.2014-1354
  8. Grenier, J., Duval, H., Barou, F., Lv, P., David, B., & Letourneur, D. (2019). Mechanisms of pore formation in hydrogel scaffolds textured by freeze-drying. Acta Biomaterialia94, 195-203. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.05.070
  9. Hanif, M., Jabbar, F., Sharif, S., Abbas, G., Farooq, A., & Aziz, M. (2016). Halloysite nanotubes as a new drug-delivery system: a review. Clay Minerals51(3), 469-477. https://doi.org/10.1180/claymin.2016.051.3.03
  10. Korkina, L., De Luca, C., & Pastore, S. (2012). Plant polyphenols and human skin: friends or foes. Annals of the New York Academy of Sciences1259(1), 77-86. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2012.06510.x
  11. Liang, Y., He, J., & Guo, B. (2021). Functional hydrogels as wound dressing to enhance wound healing. ACS nano15(8), 12687-12722. https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04206
  12. Liu, J., Yong, H., Liu, Y., & Bai, R. (2020). Recent advances in the preparation, structural characteristics, biological properties and applications of gallic acid grafted polysaccharides. International journal of biological macromolecules156, 1539-1555. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.11.202
  13. MacEwan, M. R., MacEwan, S., Kovacs, T. R., & Batts, J. (2017). What makes the optimal wound healing material? A review of current science and introduction of a synthetic nanofabricated wound care scaffold. Cureus9(10). https://doi.org/10.7759/cureus.1736
  14. Mokhtari, H., Tavakoli, S., Safarpour, F., Kharaziha, M., Bakhsheshi-Rad, H. R., Ramakrishna, S., & Berto, F. (2021). Recent advances in chemically-modified and hybrid carrageenan-based platforms for drug delivery, wound healing, and tissue engineering. Polymers13(11), 1744. https://doi.org/10.3390/polym13111744
  15. Mostafalu, P., Tamayol, A., Rahimi, R., Ochoa, M., Khalilpour, A., Kiaee, G., ... & Khademhosseini, A. (2018). Smart bandage for monitoring and treatment of chronic wounds. Small14(33), 1703509. https://doi.org/10.1002/smll.201703509
  16. Peterson, E., & Kaur, P. (2018). Antibiotic resistance mechanisms in bacteria: relationships between resistance determinants of antibiotic producers, environmental bacteria, and clinical pathogens. Frontiers in microbiology9, 2928. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02928
  17. Rode, M. P., Batti Angulski, A. B., Gomes, F. A., da Silva, M. M., Jeremias, T. D. S., de Carvalho, R. G., ... & Calloni, G. W. (2018). Carrageenan hydrogel as a scaffold for skin-derived multipotent stromal cells delivery. Journal of Biomaterials Applications33(3), 422-434. https://doi.org/10.1177/0885328218795569
  18. Sadeghi, S., Nourmohammadi, J., Ghaee, A., & Soleimani, N. (2020). Carboxymethyl cellulose-human hair keratin hydrogel with controlled clindamycin release as antibacterial wound dressing. International journal of biological macromolecules147, 1239-1247. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.09.251
  19. Thangavel, P., Ramachandran, B., & Muthuvijayan, V. (2016). Fabrication of chitosan/gallic acid 3D microporous scaffold for tissue engineering applications. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials104(4), 750-760. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33603
  20. Yang, D. J., Moh, S. H., Son, D. H., You, S., Kinyua, A. W., Ko, C. M., ... & Kim, K. W. (2016). Gallic acid promotes wound healing in normal and hyperglucidic conditions. Molecules21(7), 899. https://doi.org/10.3390/molecules21070899
دوره 14، شماره 1
بهار 1404
صفحه 62-76

  • تاریخ دریافت 22 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 21 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش 24 اردیبهشت 1404