Naukowcy tworzą wydrukowany w 3D materiał z biocelulozy do wspomagania gojenia
Leczenie ran Newsy Nowe technologie Obok slidera Opatrunki

Naukowcy tworzą wydrukowany w 3D materiał z biocelulozy do wspomagania gojenia

Zespół badaczy opublikował niedawno artykuł zatytułowany „3-D Print Celulose Nanoskin: Future Diabetic Wound Healing”, w którym opisano zastosowanie bakteryjnej celulozy wydrukowanej w 3D do wspomagania procesu gojenia ran. Jest to kolejne odkrycie, po znanych już drukach 3D opatrunków, płytek krwi oraz innych materiałów biologicznych, takich jak nanoceluloza.

Wykazano gojenie się ran przy owrzodzeniu żylnym z towarzyszącą chorobą nerek

– Większość drukarek 3D wykorzystuje ciepło do stopienia plastiku lub metalu, ale w takich warunkach materiały biologiczne ulegają degradacji – napisał zespół naukowców w swoim artykule. – Naprzeciw temu problemowi wychodzą nanowłókna celulozowe: pasta drukarska jest mokra i kiedy wysycha, przybiera formę stałą. W tej pracy wykazano przyspieszone gojenie się ran przy owrzodzeniu żylnym, z towarzyszącą chorobą nerek i innymi powikłaniami, przy użyciu druku 3D opartego na bakteryjnych błonach celulozowych.

Dotychczas powszechne w druku 3D było stosowanie nanowłókien celulozowych, czyli nanocelulozy, którą wytworzyć można z drewna bądź bakterii i która zbudowana jest z najmniejszych włókien możliwych do rozłożenia na celulozę. Większość z nich zawiera do 50% wody, dzięki czemu doskonale nadają się do drukarek 3D, gdyż po wyschnięciu tworzą mocne, biodegradowalne materiały. Manipulując wiązaniami poprzecznymi między włóknami, można modyfikować ich właściwości, co pozwala na wytwarzanie trwałych, porowatych i elastycznych struktur.

– Nanoceluloza zwiększa możliwości tworzenia nowych materiałów wspomagających proces gojenia ran. Jednak ten rozwój nadal wymaga testów wilgotności w celu opracowania druku 3D z nanowłóknistymi celulozami do zastosowań medycznych i biotechnologicznych – wyjaśniają naukowcy. – Od 2015 roku nasza grupa opublikowała kilka artykułów, w których wykorzystano wydrukowane płaty nanoskóry do leczenia ran wynikających z zespołu stopy cukrzycowej, wypadków samochodowych i innych, a także owrzodzeń kwalifikujących do amputacji. W tej pracy pokazano niedawne zagojenie się rany przy owrzodzeniu żylnym, z towarzyszącą chorobą nerek i innymi powikłaniami, przy użyciu druku 3D.

Po miesiącu prawie cała tkanka martwicza została usunięta dzięki celulozie bakteryjnej

Naukowcy – dr Mohamed M. Kanjou, dr Hassan Abdulhakim, dr Gabriel Molina de Olyveira i dr Pierre Basmaji – w swoich badaniach skupili się na nowym biomateriale, przygotowując różne bakteryjne nanokompozyty celulozowe, takie siarczan chondroityny i kwas hialuronowy usieciowany alginianem sodu i chlorkiem wapnia. Postanowili również zsyntetyzować celulozę bakteryjną/siarczan chondroityny/kwas hialuronowy.

– Proces fermentacji octowej został osiągnięty dzięki wykorzystaniu glukozy jako źródła węglowodanów – wyjaśnili naukowcy. – Rezultatami tego procesu była biomasa nanobiocelulozowa. Proces modyfikacji polegał na dodaniu kwasu hialuronowego i siarczanu chondroityny (1% w/w) do pożywki przed zaszczepieniem bakterii. Celuloza bakteryjna (BC) została wyprodukowana przez bakterie Gram-ujemne Gluconacetobacter xylinus.

Dr Kanjou i Abdulhakim nadzorowali zakończenie analizy in vivo – modelem był 60-letni pacjent ze zdiagnozowanym zespołem stopy cukrzycowej, cierpiący również na niewydolność nerek. Kiedy mężczyzna przybył do Sheikh Khalifa Hospital, rana była już zainfekowana i wypełniona martwicą. Klasyczny opatrunek ze srebrem nie spowodował postępów w gojeniu, więc naukowcy zaczęli leczyć ranę pacjenta drukowanymi w 3D bakteryjnymi błonami celulozowymi. Przez miesiąc materiału tego używano naprzemiennie z opatrunkiem, co dało doskonałe rezultaty – brzegi i dno rany zaczynały się goić, zmniejszała się także jej wielkość. Dodatkowo udało się usunąć martwicę i pojawiła się zdrowa, czerwona ziarnina.

– Następnie, po upływie kolejnego miesiąca, prawie cała tkanka martwicza została usunięta dzięki zastosowaniu wyłącznie celulozy bakteryjnej. Postępowało ziarninowanie i odbudowywanie zdrowej tkanki, a rana zamykała się – napisali naukowcy. – Wreszcie, po 4 miesiącach terapii, nastąpiło całkowite wyleczenie z powstaniem niewielkiej blizny w obszarze rany.

Bakteryjne błony celulozowe pozwalają na leczenie owrzodzeń cukrzycowych

Naukowcom udało się z powodzeniem zmodyfikować celulozę bakteryjną, „zmieniając pożywkę fermentacyjną na kwas hialuronowy, siarczan chondroityny, oprócz usieciowania z alginianem sodu i chlorkiem wapnia”. W ten sposób byli w stanie wyprodukować obiecujące bio-rusztowania wydrukowane w 3D. Ponadto zespół stworzył nowy sprzęt do wykonywania swojej pracy.

– Podsumowując, bakteryjne błony celulozowe drukowane w 3D pozwalają na leczenie owrzodzeń cukrzycowych, znacznie przyspieszając całą terapię. Dodatkowo można wykorzystać je u pacjentów z każdej grupy wiekowej – podał zespół.

Źródło: 3dprint.com

Przeczytaj również: Nowatorski „bandaż biologiczny” z krwi pacjenta przyspieszy gojenie ran

Przeczytaj bezpłatnie artykuł w czasopiśmie „Forum Zakażeń”:

Biomedyczne zastosowanie bakteryjnej celulozy

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *