Polymeric hydrogels with silver nanoparticles for medical applications

O desenvolvimento de novos procedimentos e tecnologias tem proporcionado um grande avanço no tratamento de feridas e queimaduras, melhorando a qualidade de vida das vítimas e reduzindo as taxas de mortalidade de pessoas com queimaduras graves. Entretanto as complicações infecciosas continuam sendo um desafio e uma das principais causas de óbito de queimados. Por outro lado, em todo o mundo tem-se observado um crescente interesse no uso de hidrogéis para aplicação como curativos para queimaduras, ferimentos e úlceras de pele, tendo em vista que são capazes de absorver exsudatos, ajudam na cicatrização e proporcionam conforto ao paciente, uma vez que favorecem o alívio da dor. Além disso, os hidrogéis também podem ser aplicados como matrizes para sistemas de liberação controlada de princípios ativos e agentes antimicrobianos. O objetivo deste trabalho foi estudar as propriedades mecânicas e físico-químicas de hidrogéis compostos por blendas formadas por Poli(N-vinil-2-pirrolidona)/ Polietilenoglicol/ ágar (PVP/PEG/ágar), Poli(N-vinil-2-pirrolidona)/ glicerol/ ágar (PVP/glicerol/ágar); Poli(álcool vinílico)/ kappa-carragena/ ágar (PVA/KC/ágar), reticuladas por radiação ionizante. Para a preparação das blendas, utilizou-se planejamento de misturas como ferramenta, oferecendo assim subsídios a futuros desenvolvimentos de novos hidrogéis, que possam ser usados como curativos e como matrizes poliméricas para liberação de ativos hidrofílicos e lipofílicos. Foram otimizadas três formulações e sintetizadas seis, três das quais hidrogéis nanocompósitos de prata. As nanopartículas de prata (NPAg) foram sintetizadas, in situ, por radiação gama, sem uso de catalisadores ou outro reagente para obtenção de curativo mais puro e com ação antimicrobiana. A caracterização físico-química dos hidrogéis foi obtida por análises de fração gel, intumescimento, ensaios de tração e perfuração, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-vis). Também foi avaliada a atividade antimicrobiana dos hidrogéis e realizado estudo de citotoxicidade in vitro. O planejamento de misturas apresentou modelos confiáveis para os resultados de fração gel e intumescimento, porém, para as propriedades mecânicas, os resultados devem ser vistos com cautela. O uso da radiação se mostrou eficaz para a síntese de NPAg in situ nas blendas estudadas. Os resultados sugerem que os hidrogéis sintetizados não liberaram NPAg, porém os hidrogéis de PVP apresentaram atividade bactericida para S. aureus e P. Aeruginosa, enquanto que o hidrogel de PVA apresentou atividade bactericida para P. aeruginosa e atividade bacteriostática para S. aureus, sendo essa atividade pelo contato direto.The development of new procedures and technologies have provided a major advance in the treatment of wounds and burns improving the quality of life of victims and reducing mortality rates of people with severe burns. However, infectious complications remain a challenge and a major cause death to burn. Furthermore, in the whole world, an increasing interest in the use of hydrogels as dressings for burns, wounds and skin ulcers has been observed, considering that they are capable of absorbing exudates, aid in healing and provide confort to the patient, since they favor the pain relief. In addition, hydrogels can also be applied as matrices for controlled release systems of active and antimicrobial agents. The aim of this study was to investigate the mechanical and physicochemical properties of hydrogels composed of blends formed by poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)/ Polyethylene glycol/ agar (PVP/PEG/agar), poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)/ glycerol/agar (PVP/ glycerol/agar) and poly(vinyl alcohol)/ kappa-carrageenan/ agar (PVA/KC/agar), crosslinked by ionizing radiation. In blends preparation, design of mixtures was utilized as a tool, thus offering information for future developments of new hydrogels, which can be used as dressings and as polymer matrices for the release of lipophilic and hydrophilic actives. Three formulations were optimized, and six synthesized, being three of these silver nanocomposite hydrogels. The silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized, in situ, by gamma irradiation without using a catalyst or other reagent in order to obtain wound dressing with higher purity and antimicrobial activity. The physicochemical characterization of the hydrogels was obtained using assays of gel fraction, swelling, tensile and perforation, scanning electron microscopy (SEM), spectroscopy in the ultraviolet-visible (UV-vis) region. Antimicrobial activity of the hydrogels was evaluated, and cytotoxicity study in vitro also was performed. The mixture design offered reliable models for gel fraction and swelling, but for the mechanical properties the results must be seen with caution. The use of radiation has proven to be effective for synthesis of AgNPs in situ in the blends studied. The results suggest that hydrogels synthesized did not release AgNPs, but the PVP hydrogels showed bactericidal activity for S. aureus and P. aeruginosa, whereas the PVA hydrogel had bactericidal activity for P. Aeruginosa and bacteriostatic activity for S. aureus, being this activity by direct contact

Polymeric hydrogels with silver nanoparticles for medical applications

O desenvolvimento de novos procedimentos e tecnologias tem proporcionado um grande avanço no tratamento de feridas e queimaduras, melhorando a qualidade de vida das vítimas e reduzindo as taxas de mortalidade de pessoas com queimaduras graves. Entretanto as complicações infecciosas continuam sendo um desafio e uma das principais causas de óbito de queimados. Por outro lado, em todo o mundo tem-se observado um crescente interesse no uso de hidrogéis para aplicação como curativos para queimaduras, ferimentos e úlceras de pele, tendo em vista que são capazes de absorver exsudatos, ajudam na cicatrização e proporcionam conforto ao paciente, uma vez que favorecem o alívio da dor. Além disso, os hidrogéis também podem ser aplicados como matrizes para sistemas de liberação controlada de princípios ativos e agentes antimicrobianos. O objetivo deste trabalho foi estudar as propriedades mecânicas e físico-químicas de hidrogéis compostos por blendas formadas por Poli(N-vinil-2-pirrolidona)/ Polietilenoglicol/ ágar (PVP/PEG/ágar), Poli(N-vinil-2-pirrolidona)/ glicerol/ ágar (PVP/glicerol/ágar); Poli(álcool vinílico)/ kappa-carragena/ ágar (PVA/KC/ágar), reticuladas por radiação ionizante. Para a preparação das blendas, utilizou-se planejamento de misturas como ferramenta, oferecendo assim subsídios a futuros desenvolvimentos de novos hidrogéis, que possam ser usados como curativos e como matrizes poliméricas para liberação de ativos hidrofílicos e lipofílicos. Foram otimizadas três formulações e sintetizadas seis, três das quais hidrogéis nanocompósitos de prata. As nanopartículas de prata (NPAg) foram sintetizadas, in situ, por radiação gama, sem uso de catalisadores ou outro reagente para obtenção de curativo mais puro e com ação antimicrobiana. A caracterização físico-química dos hidrogéis foi obtida por análises de fração gel, intumescimento, ensaios de tração e perfuração, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-vis). Também foi avaliada a atividade antimicrobiana dos hidrogéis e realizado estudo de citotoxicidade in vitro. O planejamento de misturas apresentou modelos confiáveis para os resultados de fração gel e intumescimento, porém, para as propriedades mecânicas, os resultados devem ser vistos com cautela. O uso da radiação se mostrou eficaz para a síntese de NPAg in situ nas blendas estudadas. Os resultados sugerem que os hidrogéis sintetizados não liberaram NPAg, porém os hidrogéis de PVP apresentaram atividade bactericida para S. aureus e P. Aeruginosa, enquanto que o hidrogel de PVA apresentou atividade bactericida para P. aeruginosa e atividade bacteriostática para S. aureus, sendo essa atividade pelo contato direto.The development of new procedures and technologies have provided a major advance in the treatment of wounds and burns improving the quality of life of victims and reducing mortality rates of people with severe burns. However, infectious complications remain a challenge and a major cause death to burn. Furthermore, in the whole world, an increasing interest in the use of hydrogels as dressings for burns, wounds and skin ulcers has been observed, considering that they are capable of absorbing exudates, aid in healing and provide confort to the patient, since they favor the pain relief. In addition, hydrogels can also be applied as matrices for controlled release systems of active and antimicrobial agents. The aim of this study was to investigate the mechanical and physicochemical properties of hydrogels composed of blends formed by poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)/ Polyethylene glycol/ agar (PVP/PEG/agar), poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)/ glycerol/agar (PVP/ glycerol/agar) and poly(vinyl alcohol)/ kappa-carrageenan/ agar (PVA/KC/agar), crosslinked by ionizing radiation. In blends preparation, design of mixtures was utilized as a tool, thus offering information for future developments of new hydrogels, which can be used as dressings and as polymer matrices for the release of lipophilic and hydrophilic actives. Three formulations were optimized, and six synthesized, being three of these silver nanocomposite hydrogels. The silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized, in situ, by gamma irradiation without using a catalyst or other reagent in order to obtain wound dressing with higher purity and antimicrobial activity. The physicochemical characterization of the hydrogels was obtained using assays of gel fraction, swelling, tensile and perforation, scanning electron microscopy (SEM), spectroscopy in the ultraviolet-visible (UV-vis) region. Antimicrobial activity of the hydrogels was evaluated, and cytotoxicity study in vitro also was performed. The mixture design offered reliable models for gel fraction and swelling, but for the mechanical properties the results must be seen with caution. The use of radiation has proven to be effective for synthesis of AgNPs in situ in the blends studied. The results suggest that hydrogels synthesized did not release AgNPs, but the PVP hydrogels showed bactericidal activity for S. aureus and P. aeruginosa, whereas the PVA hydrogel had bactericidal activity for P. Aeruginosa and bacteriostatic activity for S. aureus, being this activity by direct contact

Influence of gamma radiation onto polymeric matrix with papain

Papain is a proteolytic enzyme that has been widely used as debridement agent for scars and wound healing treatment. However, papain presents low stability, which limits its use to extemporaneous or short shelf-life formulations. The purpose of this study was to entrap papain into a polymeric matrix in order to obtain a drug delivery system that could be used as medical device. Since these systems must be sterile, gamma radiation is an interesting option and presents advantages in relation to conventional agents: no radioactive residues are formed: the product can be sterilized inside the final packaging and has an excellent reliability. The normative reference for the establishment of the sterilizing dose determines 25 kGy as the inactivation dose for viable microorganisms. A silicone dispersion was selected to prepare membranes containing 2% (w/w) papain. Irradiated and non-irradiated membranes were simultaneously assessed in order to verify whether gamma radiation interferes with the drug-releasing profile. Results showed that irradiation does not affect significantly papain release and its activity. Therefore papain shows radioresistance in the irradiation conditions applied. In conclusion, gamma radiation can be easily used as sterilizing agent without affecting the papain release profile and its activity onto the biocompatible device is studied. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved