微生物および生化学技術ジャーナル

概要

応答性創傷管理材料のためのキトサン/PVA抗菌ハイドロゲルナノ複合体の合成と特性評価

サマンサ・J・ラインハート、トーマス・D・キャンベル、ケビン・J・バーク、ビアンカ・ガルシア、エイミー・ムリナルスキー、サマンサ・J・ブレイン、ジュリアン・M・トルファ、ジェームズ・ラーゴ、ウィリアム・E・チュラ、ジェイソン・J・ケレハー

新たな創傷管理材料の開発は、最も効果的であるためにはいくつかの課題に対処する必要があります。創傷管理を成功させるには、創傷表面に付着し、創傷滲出液を吸収し、殺菌効果を高める能力が必要です。現在の生体材料でこれらすべての特性に対応しているものはほとんどなく、さらに構造的な剛性が低いことが多く、適切な細胞成長を確保するための保護とサポートが不足しています。この研究の焦点は、機械的安定性を改善し、大腸菌と黄色ブドウ球菌のバイオフィルム増殖を効果的に排除し、成人ヒト真皮線維芽細胞（HDFa）の効果的な成長の足場として機能する多機能生体模倣ナノ複合システムを開発することでした。キトサンとPVAの濃度の比率や、最終的なナノ複合材料にAg+機能化ナノ粒子を組み込むための堆積方法などの合成パラメータが最適化されました。堆積反応pHとAg+濃度が、反応後の粒子サイズとゼータ電位の制御に重要な役割を果たすことが判明しました。また、バイオフィルム形成を最適に制御するには、ナノ複合材料に組み込まれる Ag+ 機能化ナノ粒子の濃度を 5 mM 以上にする必要があることも判明しました。調製されたハイドロゲルナノ複合材料は、大腸菌、黄色ブドウ球菌、MRSA の培養物にさらされたときに効果的な細菌抑制を示しました。最後に、ヒト皮膚線維芽細胞試験の結果から、システム内の PVA 濃度が上昇しても、目立った細胞増殖は見られなかったことが明らかになりました。一方、生体模倣キトサンと PVA の比率を最適化して合成ポリマー (PVA) の総量を減らすと、健全な細胞増殖が見られました。これらの結果は、正しいバランス、またはシステムからの合成ポリマーの除去の重要性を明らかにする重要な発見に直接関係しています。