Дизайн смарт-гідрогелевої системи з наноцелюлози та антоціанів для заживлення ран

Abstract

Об’єктом дослідження даної роботи є пов’язки гідрогелеві наноцелюлозні стерильні, як перев’язувальний матеріал для надання першої медичної допомоги і моніторингу загоєння ран. Предмет дослідження – сенсорні системи на основі бактерійної целюлози і рН-чутливих індикаторів. Методи дослідження: мікробіологічні, біохімічні, біотехнологічні, фізичні. В рамках роботи розроблено сенсорні системи - смарт-покриття для ран та опіків. Ці покриття містять індикатори рН, які дозволяють контролювати умови загоєння рани пацієнта. Смарт-покриття виготовлені з бактеріальної целюлози та натуральних барвників (антоціанінів ягід бузини, Sambucus nigra L.). Новостворені композитні наноматеріали змінюють колір у штучних умовах, що імітують інфіковану рану. Ця зміна кольору зумовлена змінами рН, які відбуваються при інфікуванні. Колорометрично зафіксувати зміну можливо за допомогою камери й З мобільного додатку Spotxel Reader 2.5.1. (SICASYS Software GmbH, Німеччина), встановленого на смартфоні. Запропоновано новий метод виготовлення та прототип антимікробного гідрогелю на основі плівки з бактеріальної целюлози та антимікробного агенту - ундаценової кислоти. Цей гідрогель призначений для покриття ран та сприяє їх загоєнню. Досліджено можливий терапевтичний ефект антоціанів на заживлення рани. Роботу виконано на базі лабораторії мікробної екології Інститутуту молекулярної біології та генетики НАН України.This study investigates sterile hydrogel nanocellulose dressings as a wound dressing material for first aid and wound healing monitoring. The focus is on sensor systems based on bacterial cellulose and pH-sensitive indicators. Methods: Microbiological, biochemical, biotechnological, and physical methods were employed to develop sensor systems - smart dressings for wounds and burns. These dressings contain pH indicators that allow for monitoring the wound healing conditions of a patient. The smart dressings are fabricated from bacterial cellulose and natural dyes (anthocyanins from elderberries, Sambucus nigra L.). The newly developed composite nanomaterials change color under artificial conditions that mimic an infected wound. This color change is caused by pH changes that occur during infection. The color change can be colorimetrically recorded using a smartphone camera and the Spotxel Reader 2.5.1 mobile application (SICASYS Software GmbH, Germany) installed on the smartphone. A novel method for preparing and prototyping an antimicrobial hydrogel based on bacterial cellulose film and the antimicrobial agent undecenoic acid is proposed. This hydrogel is intended for wound dressing and promotes wound healing. The potential therapeutic effect of anthocyanins on wound healing was investigated. The work was conducted at the Laboratory of Microbial Ecology of the Institute of Molecular Biology and Genetics of the National Academy of Sciences of Ukraine.