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Green functional biomaterials for wound healing
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Resumo(s)
Wound care is one of the major concerns to public health and the global market is expected to expand at a Compound Annual Growth Rate of 6.2 % until 2029. The lengthy healing time of wounds raises the danger of infections which significantly decrease quality of life of the patients. High levels of inflammation, degradation of extracellular matrix, and bacterial infection are just some of the most important features to consider in the design of a biomaterial for wound healing. Moreover, the use of biomaterials in chronic wounds can regulate the wound microenvironment and encourage tissue regeneration.
Since the last years, there has been a significant interest in using alternative solvents/technologies, such as supercritical fluids, in particular supercritical CO2 (scCO2) to produce and process (bio)materials in several formats. Natural-derived and synthetic polymers have been widely applied in wound healing (WH) to achieve multifunctionality that would contribute to the healing progress. Herein, green, ready-to-use affordable biomaterial nano-coatings were developed by two different technologies (plasma ac-tivation and steglich esterification) that were further polymerized in scCO2 with acrylic-based mono-mers, chosen from their biocompatible and antibacterial properties. Further, thymol (THY), a naturally monoterpenoid phenol with antibacterial, antioxidant, anti-inflammatory and cicatrizing activity was impregnated in the biomaterial using a similar technology.
The obtained biomaterials were characterized for their physico-chemical, morphological and mechanical properties. THY release profile, antibacterial and biocompatibility tests were investigated, returning very promising results.
The solvent-based functionalized membranes presented a more organized morphology than the plasma functionalized membrane, which was in accordance with the release profiles, in which the THY release was more controlled. The functionalized membranes showed to be biocompatible and to have antimicrobial activity, showing potential application in WH.
O tratamento de feridas é uma das maiores preocupações na saúde pública sendo expectável que o seu mercado global cresça a uma taxa anual de 6,2 % até 2029. O longo período de cicatrização das feridas aumenta o risco de infeções levando a uma diminuição significativa da qualidade de vida da população. Os elevados níveis de inflamação, a degradação da matriz extracelular e o aumento do pH da ferida provocado pela atividade bacteriana excessiva são as características mais importantes a ter em conta na conceção do material. Assim, o uso de biomateriais em feridas crónicas pode contribuir para o microambiente da ferida e promover a regeneração dos tecidos. Desde os últimos anos, tem havido um interesse significativo na utilização de solventes/tecnologias alternativas, como fluidos supercríticos, em particular o CO2 supercrítico (scCO2) para produzir e processar (bio)materiais em diversos formatos. Os polímeros de origem natural e sintéticos têm sido amplamente aplicados na cicatrização de feridas (CF), e como tal, foram desenvol-vidos nano-revestimentos verdes em biomateriais, prontos para usar, e acessíveis utilizando duas estra-tégias de funcionalização (ativação por plasma e esterificação por steglich) e posterior polimerização a partir de monómeros à base de ácido acrílico, devido às suas propriedades biocompatíveis e antibacte-rianas, para CF. O timol (THY), é um fenol monoterpenoide natural, com ação antibacteriana, antioxi-dante, anti-inflamatória e cicatrizante, e foi impregnado no biomaterial desenvolvido usando scCO2. Os biomateriais obtidos foram caracterizados quanto às suas propriedades físico-químicas, morfológicas e mecânicas. Foram investigados o perfil de liberação do timol, bem como testes antibacterianos e de biocompatibilidade, com resultados muito promissores. As membranas funcionalizadas com processo à base de solvente apresentaram uma morfologia mais organizada que a membrana funcionalizada com plasma, consistente com a libertação mais controlada do THY. As membranas funcionalizadas demonstraram ser biocompatíveis e com atividade antimicrobiana, adequadas para processos de CF.
O tratamento de feridas é uma das maiores preocupações na saúde pública sendo expectável que o seu mercado global cresça a uma taxa anual de 6,2 % até 2029. O longo período de cicatrização das feridas aumenta o risco de infeções levando a uma diminuição significativa da qualidade de vida da população. Os elevados níveis de inflamação, a degradação da matriz extracelular e o aumento do pH da ferida provocado pela atividade bacteriana excessiva são as características mais importantes a ter em conta na conceção do material. Assim, o uso de biomateriais em feridas crónicas pode contribuir para o microambiente da ferida e promover a regeneração dos tecidos. Desde os últimos anos, tem havido um interesse significativo na utilização de solventes/tecnologias alternativas, como fluidos supercríticos, em particular o CO2 supercrítico (scCO2) para produzir e processar (bio)materiais em diversos formatos. Os polímeros de origem natural e sintéticos têm sido amplamente aplicados na cicatrização de feridas (CF), e como tal, foram desenvol-vidos nano-revestimentos verdes em biomateriais, prontos para usar, e acessíveis utilizando duas estra-tégias de funcionalização (ativação por plasma e esterificação por steglich) e posterior polimerização a partir de monómeros à base de ácido acrílico, devido às suas propriedades biocompatíveis e antibacte-rianas, para CF. O timol (THY), é um fenol monoterpenoide natural, com ação antibacteriana, antioxi-dante, anti-inflamatória e cicatrizante, e foi impregnado no biomaterial desenvolvido usando scCO2. Os biomateriais obtidos foram caracterizados quanto às suas propriedades físico-químicas, morfológicas e mecânicas. Foram investigados o perfil de liberação do timol, bem como testes antibacterianos e de biocompatibilidade, com resultados muito promissores. As membranas funcionalizadas com processo à base de solvente apresentaram uma morfologia mais organizada que a membrana funcionalizada com plasma, consistente com a libertação mais controlada do THY. As membranas funcionalizadas demonstraram ser biocompatíveis e com atividade antimicrobiana, adequadas para processos de CF.
Descrição
Palavras-chave
Cellulose membranes Acrylic Acid Supercritical carbon dioxide Thymol impregnation Antibacterial tests