Bioaactive multilayer nanocellulose membranes as potential dressing materials

Abstract

Celem niniejszej pracy było otrzymanie wielowarstwowych materiałów bioaktywnych na bazie bionanocelulozy, potencjalnie przydatnych do sporządzenia wilgotnych, bioaktywnych opatrunków umożliwiających poprawę leczenia ran przewlekłych. W badaniach wykorzystano membrany natywnej bionanocelulozy (BNC) oraz kompozytu bionanocelulozy z karboksymetylocelulozą (BNC-CMC). Określono właściwości fizykochemiczne badanych materiałów, w szczególności ich morfologię, skład chemiczny powierzchni, zwilżalność i zdolność do pęcznienia. Opracowano metodę aktywacji powierzchni membran przy użyciu APS i stosując prekursory silikonowe: winylotrietoksysilan (VES) i allilotrimetoksysilan (ATMS) wytworzono na jednej z ich stron ochronną warstwę silikonową celem ograniczenia procesu utraty wody przez materiał (wysychania) przy jednoczesnym utrzymaniu dobrej wymiany gazowej. Drugą ze stron tak przygotowanych membran BNC i BNC-CMC podano modyfikacji polegającej na kowalencyjnym przyłączeniu biomolekuł: insuliny lub heparyny, zapewniających pożądaną aktywność biologiczną materiału. Otrzymane materiały poddano badaniom fizykochemicznym z zastosowaniem szeregu komplementarnych metod badawczych i biologicznym - badania in vitro z użyciem mysich embrionalnych fibroblastów (MEF). Wykazano, że uzyskane materiały mają interesujące właściwości, w szczególności są nietoksyczne i aktywnie wspierają proliferację użytych w eksperymencie komórek fibroblastów. Otrzymane materiały hybrydowe mogą znaleźć zastosowanie jako bioaktywne, wilgotne opatrunki, szczególnie przydatne w leczeniu trudno gojących się ran, w tym ran cukrzycowych.The aim of the studies carried out within this dissertation was to obtain multilayered bioactive materials based on bionanocellulose, potentially useful for preparation of moist, bioactive wound dressings, improving treatment of chronic wounds. The studies involved the membranes of native bionanocelllulose (BNC) and bionanocellulose and carboxymethylcellulose (BNC-CMC). Physicochemical properties of these materials, especially their morphology, surface chemical composition, wettability and water swelling ability were determined. The method of membrane's surface activation with APS was developed and the silicone protective layer (limiting water evaporation while ensuring gas exchange) on one size of the membrane was formed using VES and ATMS precursors. The second size of such prepared membrane was modified by covalent attachment of the insulin or heparin biomolecules to ensure their desired biological activity. The developed materials were subjected to the physicochemical studies using various complementary experimental techniques and biological in vitro testes on embryonal mouse fibroblasts (MEF). It was found that the developed materials are characterized by interesting properties: there are not toxic and actively support proliferation of fibroblasts cells used in the experiment. The materials obtained seem to be a good candidates for preparation of the bioactive, moist wound dressings, especially useful in treatment of chronic wounds, inluding diabetic wounds