Исследование по использованию гиалуроновой кислоты для перевязывания ран

Кожа, как тело и#39- да. "первая линия обороны" играет очень важную роль в противодействии вторжению патогенов. Однако в повседневной жизни кожа уязвима к травмам и образованию ран. Заживление ран является сложным и динамичным процессом, который включает гемостаз, воспаление, распространение и реорганизацию. Процесс заживления ран можно предотвратить или отложить, если рана заражается или возникают другие осложнения, такие как чрезмерное воспаление. Кроме того, некоторые ожоги и хирургические раны часто приводят к рубцам кожи, также известный как дерматофиброз, который наносит ущерб нормальной функции кожи. Чрезмерное рубцевание кожи может привести к снижению гибкости, аномальной функции, и даже зуд и боль. Для преодоления ограничений, связанных с процессом заживления ран, исследователи разработали различные биоматериалы для производства перевязочных материалов. В зависимости от морфологии раны могут быть классифицированы как электростатически пряный шелк, гидрогель, мембрана или губка. Несмотря на различные формы, большинство перевязочных ран являются нетоксичными, противомикробными, биологически совместимыми и биологически разлагаемыми и обладают свойствами быстрого заживления ран [1].

Гиалуроновая кислота — анионическая мукополисахаридаСостоит из d-глюкуроновой кислоты, попеременно связанной с n-ацетиламиноглюкозамином, который содержится во внеклеточной матрице позвоночных, коже, стекловидном теле глаза, хряще и жидкости в суставах. Физико-химические свойства гиалуроновой кислоты включают гидрофилисити, антиоксидантные свойства, текучесть и вязкость. Биологические функции гиалуроновой кислоты связаны с ее молекулярным весом, например, гиалуроновая кислота с высоким молекулярным весом подавляет воспаление, анти-ангиогенез и рубцы, в то время как гиалуроновая кислота с низким молекулярным весом способствует ангиогенезу, воспалению и рубцеванию. Ввиду ограниченной роли эндогенной гиалуроновой кислоты важно использовать экзогенную гиалуроновую кислоту для подготовки различных типов перевязочных материалов для ремонта ран. Молекулярная структура гиалуроновой кислоты показана на рис. 1.

1 физико-химические свойства гиалуроновой кислоты

Гиалуроновая кислота принадлежитК группе гликозаминогликанов, которые, в отличие от других гликозаминогликанов, не подвергаются сульфации и, как правило, не соприкасаются с каким-либо основным белком. Уникальные физико-химические свойства гиалуроновой кислоты, такие как гидрофилистичность, текучесть, вязкость и антиоксидантные свойства, привели к ее широкому применению при производстве различных форм перевязочных материалов.

1.1 гидрофилисити

Гиалуроновая кислота является одним из важных компонентовИз внеклеточной матрицы. Из-за наличия в его структуре большого количества гидроксильных и карбоксильных групп гиалуроновая кислота является высокогидрофилической. Это свойство также делает гиалуроновую кислоту с большим количеством отрицательных зарядов, чтобы привлечь больше катионов и молекул воды. Гиалуроновая кислота обладает свойствами водопоглощения, удержания воды и т.д., а также обладает сильной способностью к сложным молекулы воды, которые известны как 'nature' с увлажняющий фактор ', и может использоваться для смазки глаз, увлажняющий, и обработки сухих глаз.

1.2 флюидные свойства

Гиалуроновая кислота также является важным компонентом совместной жидкости, которая может смазывать суставы и снизить вибрацию, что неотделимо от ее текучести. При лечении трахеальная интубация является ключевым этапом в механической вентиляции и респираторной поддержке, используется при сердечно-легочной реанимации и респираторных заболеваниях и др. Однако длительное трение между трахеей и человеческими тканями приводит к повреждению слизистой оболочки гортани трахеи, что приводит к воспалению, затруднению суставления и другим симптомам, а в серьезных случаях может угрожать жизни пациентов. Клинические смазочные материалы, в Том числе бензидамин гидрохлоридный гель, лидокаин 5% гель/крем, и кортикостероидные кремы, как правило, используются для облегчения этих симптомов. Наиболее часто используемым смазкой является лидокаиновый крем, но он содержит добавки, которые могут вызвать реакции повышенной чувствительности или вызвать атопический дерматит, поэтому смазка, нетоксичные агенты постоянно исследуются, иГиалуроновая кислота-хороший кандидат.

1.3 вязкость и эластичность

При комнатной температуре,Гиалуроновая кислота является белым сухим порошковым твердым веществомБез запаха, растворимыми в неорганических растворителях и нерастворимыми в органических растворителях. Когда гиалуроновая кислота растворяется в воде, ее водный раствор имеет хорошую вязкость и проницаемость давления, а также имеет неньютоновские свойства жидкости. Поскольку гиалуроновая кислота может быть легко химически модифицирована, могут быть сформированы структуры с высоким молекулярным весом. Вискоэластичные растворы гиалуроновой кислоты с высоким молекулярным весом хорошо подходят для имитации синовиальной жидкости в суставах, но не имеют прочной механической целостности [2].

1.4 антиоксидантные свойства

Гиалуроновая кислота также имеет антиоксидантные свойстваИ может выступать в качестве антиоксиданта из-за образования вязких перицеллюлярных мешков вокруг клетки, что ограничивает движение ROS в непосредственной близости от клетки или других биомолекул, где избыточные реактивные виды кислорода могут повредить белки, липиды и ДНК. Некоторые антиоксидантные свойства гиалуроновой кислоты способны снизить риск апоптоза, вызванного уф-светом, и риск кислотного повреждения ДНК.

2 биологические свойства гиалуроновой кислоты

Исследования показали, что биологические функции гиалуроновой кислоты (га) тесно связаны с ее молекулярным весом [3-4]. Гиалуроновая кислота может быть классифицирована по пяти категориям в зависимости от ее молекулярного веса (МВТ), т.е. HA oligosaccharides (O-HA, MW <) 1×104 Da, который может способствовать ангиогенезу, антиопухолевому, раневому заживлению, остеогенезу, иммунной и метаболической регуляции, а также старению; иНизкомолекулярная масса га(LMT-ha, MW < 25×104 Da), который легче усваивается человеческим телом и может способствовать заживлению ран. Малый молекулярный вес HA (LMW-HA, 1×104 Da < Мв < 25×104 Da), более легко поглощается человеческим телом, может способствовать заживлению ран, сосудистой системы, рубцы, и играет важную роль в хроническом заживлении ран; Средний молекулярный вес HA (MMW-HA, 25×104 Da < Мв < 100×104 Da, увлажнение, смазка, медленный выпуск лекарств и т.д.; Высокая молекулярная масса HA (HMW-HA, MW ≥ 1×106 Da), имеет хорошие увлажняющие, смазочные и адгезионные свойства. Высокая молекулярная масса HA (HMW-HA, MW ≥ 1×106 Da) обладает хорошей увлажняющей способностью, смазкой, вязкостью и может подавить воспаление, анти-ангиоз и подавить рубцевание; Ультра-высокий молекулярный вес HA (VHW -HA, MW > 6×106 Da) имеет смазку, вязкость и так далее.

2.1 способность к биоразложению

Гиалуроновая кислота-это что-то вроде безупречнойГликозаминогликан, который является основным компонентом внеклеточной матрицы размножающихся и мигрирующих клеток, особенно обилен в ранних эмбрионов. Экзогенная гиалуроновая кислота может разлагаться физическими (гамма-излучение, ультразвук), химическими (кислотный гидролиз, щелочный гидролиз, кислотная деградация) и ферментатическими методами и широко используется в биомедицинских, косметических и медикаментозных целях. Эндогенная гиалуроновая кислота обычно разлагается гиалуронидазой и свободными радикалами до гиалуроновой кислоты с низким молекулярным весом и глюкозамина.

2.2 бактериостатические свойства

Сравнение противомикробного эффекта гиалуроновой кислоты с другими натуральными полимерами показывает, что читосан структурно аналогичен гиалуроновой кислоте и обладает противомикробными свойствами. Бактерии могут избежать ингибиторного эффекта гиалуроновой кислоты двумя способами, либо когда они содержат способность производить гиалуроновую кислоту в качестве слизистой капсулы, или когда они могут производить гиалуроновые литические ферменты лизы. Поэтому инфекции могут возникать в некоторых областях применения гиалуроновой кислоты, таких как контактные линзы и перевязочные материалы.Гиалуроновая кислота с низким молекулярным весомНе оказывает ингибиторного воздействия на стафилококк ауреус, а гиалуроновая кислота с высоким молекулярным весом оказывает лишь минимальное ингибиторное воздействие на стафилококк ауреус.

2.3 содействие заживлению ран

В человеческом теле,Гиалуроновая кислота соединяется с CD44, рецептор для кератиноцитов в ранах, и стимулирует распространение клеток и миграцию. Родство CD44 гиалуроновой кислоты связано с ее молекулярным весом, т.е. чем выше молекулярный вес, тем выше родство рецептора.

3 различные формы гиалуроновой кислоты в перевязочных тканях

Уникальный физико-химический и биологическийСвойства гиалуроновой кислотыПривели к его использованию в широком спектре различных форм медицинских перевязочных материалов, таких как электростатически скручиваемый шелк, мембраны, гидрогели и губки.

3.1 электростатическое вращение на основе гиалуроновой кислоты

Электростатическое вращение является эффективным методом производства заряженных полимерных ниток с диаметрами от микрона до нанометра в электростатическом поле. Волоконно-раневые перевязочные материалы, подготовленные ESP, отличаются высокой пористостью, высокой пластичностью и хорошей способностью переносить наркотики, что не только позволяет раневым клеткам дышать, но и препятствует росту бактерий. Электростатические перевязочные шнурки могут также охватывать области, которые трудно охватить обычными перевязочными материалами. Эти превосходные свойства привели к использованию электростатической прядильной технологии в широком спектре биомедицинских применений.

Су сена и др. [5] извлекают гиалуроновую кислоту и кератин из животных и загружают их в качестве биоактивных агентов в коаксиальные электроспиновые волокна для лечения ран, а сунь хуан-фэн и др. [6] успешно производят электроспиновые нановолокна из композитного цельного раствора читосан и гиалуроновой кислоты.

Аббас закери базандех и др. [7] подготовленыГиалуроновая кислота пересекается с читосаномИ желатиновая электростатически скручиваемая мембрана (Cs-Gel-HA) путем электростатического вращения, и результаты показали, что сс-gel-ha мембрана больше подходит для клеточной адгезии и может лучше способствовать регенерации кожи. Гиалуроновая кислота растворяется в воде, но ее ионная природа приводит к электростатическим взаимодействиям на большие расстояния, а наличие контраионов приводит к резкому повышению вязкости водного раствора гиалуроновой кислоты, но не обеспечивает достаточного сцепления цепи для стабильного и эффективного электровращения. Морган сон-лутц и др. [8] приготовили нерастворимые гиалуроновые нановолокна в чистой воде с использованием электростатического метода вращения. Поливиниловый спирт (пва) был добавлен в качестве носителя полимера, и было установлено, что добавление гидроксипропилциклодекстроина (HPBCD) способствует эффективному образованию нановолокнистых скаффолдов и делает электростатический процесс спиннинга более стабильным. Ясмейн хуссейн и др. [9] подготовили улучшенный поливиниловый спирт/гиалуроновые кислотные нановолокна с использованием целлюлозных нанокристаллитов (ХНК) в качестве нанофиллеров и l-аргинин в качестве стимулятора заживления ран. Были подготовлены поливиниловый спирт/нановолокна гиалуроновой кислоты (PVA/HA-NFs). Результаты показали, что PVA/HA/CNC/L-arginine NFs обладает хорошей гемосовместимости, высокой адсорбцией белка, способностью к распространению и адгезии.

3.2 гиалуроническая кислотная мембрана

Мембрана — мягкий и гибкий материал. Инь чуан-джин и др. [10] совместно прикрепляли гиалуроновую кислоту (га) к поверхности сыворотки говядины албумин/серебро (BSA/Ag) пористые мембраны для подготовки пленок BSA/Ag/HA, которые могут использоваться в качестве контактных линз, и демонстрировали хорошую ясность, высокое содержание воды, гематосовместимость, нецитотоксичность и противомикробные свойства. Йозеф хмела ř et al [11] использовал метод сквозного потока раствора для производства водонерастворимых самостоятельных пленокМодифицированная ларойная гиалуроновая кислотаКак новый биоматериал, который был однородным по текстуре, механически сильным и гибким. Абу-океил и др. [12] подготовили гиалуроновую кислоту/альгинат натрия для использования в качестве актуальной биоактивной раны. Rocha Neto J.B.B. [13] использовал фильмы BSA/Ag/HA в качестве контактных линз. В работе Rocha Neto J.B.M et al [13] также разработаны фильмы на основе гиалуроновой кислоты (HA)/ читосана (Chi) и показано, что степень адгезии к тромботическим соединениям значительно снижается в сульфатных измененных функциональных фильмах, что позволяет получить новое представление о развитии новых антитромботических биоматериалов. Фернанда замбони и др. [14] использовали в качестве перекрестного связующего агента бис-(β-ethyl isocyanate) disulphide (BIED). Фернанда замбони и др. [14] использовали поперечный линкровый дисульфид bis-(β-ethyl isocyanate) для гетерогенной перекрестной связи HA, а затем накачивали его углеродными нановолокнами для оптимизации механических и противомикробных свойств результирующей пленки, которая показала отличные механические и противомикробные свойства резьбы типа пленки.

3.3 гидрогели на основе гиалуроновых кислот

Гидрогелевый перевязочный материал представляет собой своего рода мокрый перевязочный материал с высоким содержанием воды, который является мягким и слегка эластичным. Ожоги являются одной из самых разрушительных травм, и, несмотря на современные методы лечения, пациенты по-прежнему сталкиваются со многими осложнениями и рубцами после ожогов. В этой связи Dong Yi-Xiao et al. [15] разработали платформу для доставки стволовых клеток на основе гиалуроновой кислоты для быстрого локального гелирования при контакте с раной, что усиливает неозивацию на месте ранения и способствует заживлению ожоговых ран и уменьшает их рание16 Чжан шао-хан и др. [16] ввели новый антиоксидантный материал, производные аргинина (ад), в допамино-функциональную гиалуроновую кислоту (га), которая оказалась хорошим выбором для лечения ожогов. Чжан шао-хан и др. [16] ввели новый антиоксидантный материал, производный аргинин (AD), в допамин-функциональную гиалуроновую кислоту (HA-DA) для подготовки нового гидрогеля с антиоксидантной активностью. Скорость уборки мусора у DPPH и o-радикалов была выше, чем у HA-DA hydrogel. Кроме того, гидрогель обеспечивает лучшую клеточную защиту от внешнего окислительного стресса (снижение уровней роз и мда, увеличение активности фермента сод и ХВХ) и более эффективное заживление ран (улучшенный VEGF и CD31 экспрессия, улучшенная регенерация тканей).

Вдохновленные спонтанным заражением кровяных клеток во время гемостаза, лю йи-хао и др. [17] подготовили 5'- аденозин дифосфат-модифицированный гемаглютинирующийГиалуроновая кислота (га-адп)Гидрогель путем физического переплетения и заморозки, а также подготовленный гидрогель может способствовать адгезии тромбоцитов и эритроцитов и может вызвать значительную способность прокоагулянтов путем активации тромбоцитов, которые могут завершить гемостаз in vitro в относительно короткий период времени. Гидрогель может способствовать адгезии тромбоцитов крови и эритроцитов. Кроме того, большое внимание при заживлении ран привлекли материалы с антиоксидантными свойствами.

3.4 гиалуронические кислотные губки

Губки перевязочные материалы очень пористые материалы, которые позволяют газообмен между клетками раны, чтобы ускорить заживление раны, и имеют хорошую абсорбцию воды, чтобы держать рану влажной. Однако обычные перевязочные материалы имеют слабую механическую прочность и должны быть переплетены с другими полимерами, чтобы в полной мере использовать их характеристики.

Meng Xin et al [18] подготовили читосан/альгинат/ гиалуроновая кислотная композитная губка пересекаетсяС генипином, который имеет высокую механическую прочность, хорошую биоконцентрацию и ускоренную коагуляцию крови. Санда-Мария букатариу и др. Санда-Мария букатариу и др. [19] получили новую губку гидрогель (HA3P50) путем термосоединения гиалуроновой кислоты и полия без растворителей (метилвиниловый эфир-альт-малеиновая кислота), который является биологически совместимым материалом для поддержки роста опухолевых клеток и обеспечивает трехмерную платформу для имитации функции опухоли для скрининга противоопухолевых препаратов Матхей наджберг и др. [20] подготовили аэрогелевые губки с филипином, гиалуроновой кислотой и гепарином для мягкой тканевой инженерии. Аэрогелевая губка имеет большое расширение, высокую пористость, высокую связность и мягкую текстуру близко к мозгу.

Рания абдель-бассет санад и др. [21] успешно подготовленыЧитосан-гиалуроновая кислота/андрографолидНанокомпозитные скаффы для заживления ран и аннапурна мохандас и др. [22] приготовили из читозана и гиалуроновой кислоты композитные губки, нагруженные фактором эндотелиального роста сосудов (VEGF). Результаты показали, что губная повязка способна вызывать ангиогенез при заживлении ран. Эффективный гемостаз особенно важен при лечении ран, и Liu Jia-Ying et al. [23] использовали простой метод самопенения для производства полисахаридной гемостатической пористой губки, состоящей из гиалуроновой кислоты и катизированного декстрана, который показал превосходные в vivo гемостатические свойства в мышечной модели гемостатического кровотечения.

4. Выводы и перспективы

Гиалуроновая кислота стоитОдин из самых привлекательных биоматериалов среди многих других из-за его превосходных физико-химических и биологических свойств. Благодаря своему высокому молекулярному весу и отличной водопоглощающей способности, он способствует поддержанию механической целостности, гомеостаза, вязкости и смазки тканей. Кроме того, она активно участвует в важных биологических процессах, таких как клеточное адгезию, миграция, распространение, дифференциация и ангиогенез, и играет решающую роль в регулировании воспаления, заживлении ран, восстановлении тканей, морфогенезе, распространении опухолей и метастазе.

Превосходная биоразлагаемость и биосовместимость биоматериалов на основе гиалуроновых кислот также способствовали их широкому применению в биомедицинской области. Использование гиалуроновой кислоты и ее субстратов растет по мере роста спроса на продукцию. По этой причине исследователи в разных странах разработали новые смарт-перевязочные материалы с различной эффективностью, используя гиалуроновую кислоту в качестве базового материала. В этой статье систематически описывается использование гиалуроновой кислоты в различных типах перевязок ран, таких как электростатическое вращение, мембраны, гидрогели, губки и т.д., с целью выработки идей для разработки новых биоматериалов. В будущем,На основе гиалуроновой кислотыПеревязочные материалы будут иметь большое значение в клиническом лечении ран.

Ссылка на сайт

[1]GRUPPUSO M,TURCO G,MARSICKh E,et al.Polymeric перевязочные раны, анализ полисахаридных электроспиралей [J]. Применяемые материалы сегодня,2021,24:101148.

[2]DOVEDYTIS M,LIU Z J,BARTLETT S.Hyaluronic acid and its bimedical applications:A review[J]. Инженерная регенерация,2020, 1:102-113.

[3]MARIANA F P G, SONIA P M, CATIA S D C,et al.Hyaluronic acid — повязки на основе раневых тканей :Areview[J]. Карбогид полим,2020,241:1-17.

[4]QIU Y B,MA Y Q,HUANG Y Y,et al.Current достижения в биосинтезе гиалуроновой кислоты с переменным молекулярным весом [J]. Углеводы полимеры,2021,269:118320.

[5]SU S,BEDIR T,KALKANDELEN C,et al.Coaxial и эмульсии электроспиннинг извлеченной гиалуроновой кислоты и на основе кератина нановолокна для ранезаживления [J]. European Polymer Journal,2021,142:110158.

[6] сунь, перри S L,SCHIFFMAN J D.Electrospinning нановолокна от mchitosan/hyaluronicacidкомплексоacervates [J]. Bioacromo lecules,2019,20(11):4191-4198.

[7] аббас з б, эсмаил м, милад ф и др. дуальная спинеретная электроспиноволокнистовая/гелевая структура читосан-гелатин/читосан-гиалуроновая кислота аса повязка ран :In-vitro и in-vivo исследования [J]. Международный журнал биологических макромолекул,2020,162:359-373.

[8]MORGANE S L,ANNE C C, SEVERINE V,et al.Electrospinning in water and in situ crosslink of hyaluronic acid/cyclodextrin nanofibers: к нанесению ран с контролируемым высвобождением наркотиков [J]. Углеводы полимеры,2018,207:276-287.

[9]YASMEIN H,ESMAIL ME,ELBADAWYl A K,et al.Electrospun PVA/hyaluronic acid/L-arginine нановолокна для ранезаживления: оптимизация нановолокон и биооценка in vitro [J]. Международный журнал биологических макромолекул,2020,164:667-676.

[10] инь CJ,QI XJ,WU J, и др. Международный журнал биологических макромолекул,2021,184:713-720.

[11]JOSEFC,JIŠ I M,MARTINA H,et al.biostanding films from lauroyl derivatives of hyaluronan[J]. Углеводы полимеры, 2019,224(C):115162.

[12] абу-о-а, фахми х м, эль-б м к и др. European Polymer Journal,2018,109:101-109.

[13]ROCHA N J B M,COPES F,CHEVALLIER P,et al.Polysaccharide- однослойная наноархитектура с сульфированным читосаном для настройки антитромбогенных свойств [J]. Коллоиды и поверхности B: биоинт-эрфисы,2022,213:112359.

[14]ZAMBONI F,OKOROAFOR C,RYAN M P,et al.On бактериальной активности композитных пленок из гиалуроновой кислоты [J]. Карбогид полим, 2021,260:117803.

[15]DONG Y X,CUI M H,QU J,et al.conforhyaluronic acid hydrogel поставляет стволовые клетки на основе адипозы и способствует регенерации ожоговых травм [J]. Acta Biomaterialia,2020,108:56-66.

[16] чжан с ч, хоу й й, юань к й и др. аргининовые производные помогают гибридным гидрогелям допамин-гиалуроновая кислота повысить антиоксидантную активность для заживления ран [J]. М. : наука,2020, 392:123775.

[17]LIU Y H,NIU H Y,WANG C W, и др#39;- дифосфатно-модифицированная гиалуроновая кислота координировала гидрофобию без деканального изменения гемостазисандрана [J]. Биоактивные материалы,2022,17:162-177.

[18]MENG X,LU Y,GAO Y,et al.Chitosan/alginate/hyaluronic acid polyelectrolytecompositespongescrosslinkedwithgenipinforwound application[J]. InternationalJournal of Biological Macromolec ules,2021,182:512-523.

[19] букатариу С-м, консанти н М, варга Ник I C-D,et al.A новый губчатый гидрогель на основе гиалуроновой кислоты и поли (метилвинилетер-альт-малеиновая кислота) в качестве 3D платформы для роста опухолевых клеток [J]. Международный журнал биологических макромолекул, 2020,165:2528-2540.

[20]MATHIE N, мухаммад H M, теодоре T, и др. аэрогелевые губки из шёлкового фиброина, гиалуроновой кислоты и гепарина для мягких тканей: соотношение композиций и свойств [J]. Carbohydrate Polymers,2020,237:116107.

[21]RANIA A-B S,HEND M A-B. Chitosan –hyaluronic acid composite sponge scaffold enriched with Andrographolide-loaded lipid nanoparticlesforenhancedwound healing[J]. Carbohydrate Polymers, 2017,173:441-450.

[22] аннапурна м, аниша б с, ченнаши к п, и др. читосан-гиалуроновая кислота/вегф загружают композитные губки из фибриновых наночастиц для усиления ангиогенеза в ранах [J]. Коллоиды и поверхности B:Bioi nterfaces,2015,127:105-113.

[23]LIU JY,YANG L,YANG H,et al.Hemostatic porous sponges of cross- linked hyaluronicacid/cationizeddextranby oneself-foaming process [J]. Материаловедение и инжиниринг C,2018,83:160-168.