Hidrogel de Quitosano con PLCL, ZnO NPs y Oligoelementos: Un Andamio Antibacteriano Prometedor para Ingeniería de Tejidos
DOI:
https://doi.org/10.17488/RMIB.43.1.3Palabras clave:
Quitosano, PLCL, Nanopartículas ZnO, Antibacterial, Ingeniería de tejidosResumen
La ingeniería de tejidos involucra el uso de células cultivadas en andamios con adiciones de factores de crecimiento para facilitar la proliferación celular. Su uso en trasplantes implica riesgo de infección bacteriana. La contribución actual describe la preparación y evaluación antibacteriana de un hidrogel a base de quitosano físicamente reticulado con poli (l-láctico-co-ɛ-caprolactona) (PLCL) enriquecido con nanopartículas de óxido de zinc (NP de ZnO) y oligoelementos (potasio y magnesio). El material se desarrolló como un andamio con propiedades antibacterianas. El quitosano y el PLCL son materiales de soporte biocompatibles aplicados en medicina para la reparación y regeneración de tejidos dañados, propiedades promovidas por las NP´s de ZnO y los oligoelementos antes mencionados. Las NP de ZnO se elaboraron mediante coprecipitación química. Los materiales se caracterizaron por DRX, FT-IR y SEM. Las pruebas antibacterianas se realizaron con cepas de Escherichia coli y Staphylococcus aureus por el método de Kirby-Bauer de acuerdo con las guías NCCLS y CLSI. Se pudo obtener un hidrogel homogéneo con adecuada morfología y distribución de elementos. El hidrogel con 300 mM de NP ZnO y oligoelementos mostró halos de inhibición antibacteriana de 13 mm para S. aureus y 19 mm para E. coli. Este biomaterial innovador con oligoelementos es prometedor para la ingeniería de tejidos al considerar el desafío de la infección bacteriana.
Descargas
Citas
Serrato Ochoa D, Nieto Aguilar R, Aguilera Méndez A. Ingeniería de tejidos. Una nueva disciplina en medicina regenerativa. Investig Cienc [Internet]. 2015;23(64):61-69. Available from: https://www.redalyc.org/ar|ticulo.oa?id=67441039009
Abdulghani S, Mitchell GR. Biomaterials for In Situ Tissue Regeneration: A Review. Biomolecules [Internet]. 2019;9(11):750. Available from: https://doi.org/10.3390/biom9110750
Gough JE, Scotchford CA, Downes S. Cytotoxicity of glutaraldehyde crosslinked collagen/poly(vinyl alcohol) films is by the mechanism of apoptosis. J Biomed Mater Res [Internet]. 2002;61(1):121-130. Available from: https://doi.org/10.1002/jbm.10145
Patrulea V, Ostafe V, Borchard G, Jordan O. Chitosan as a starting material for wound healing applications. Eur J Pharm Biopharm [Internet]. 2015;97(Part B):417-26. Available from: https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2015.08.004
Ortega Cardona CE, Aparicio Fernández X. Quitosano: una alternativa sustentable para el empaque de alimentos. RDU [Internet]. 2020; 21(5):1-9. Available from: https://doi.org/10.22201/cuaieed.16076079e.2020.21.5.4
He Y, Liu W, Guan L, Chen J, et al. A 3D-Printed PLCL Scaffold Coated with Collagen Type I and Its Biocompatibility. BioMed Res Int [Internet]. 2018;2018:5147156. Available from: https://doi.org/10.1155/2018/5147156
Spears JW, Engle TE. Feed Ingredients: Feed Supplements: Microminerals. Encyclopedia of Dairy Sciences [Internet]. 2011. 378-383. Available from: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100596-5.00760-5
Bhattacharya PT, Misra SR, Hussain M. Nutritional Aspects of Essential Trace Elements in Oral Health and Disease: An Extensive Review. Scientifica [Internet]. 2016;2016:5464373. Available from: https://doi.org/10.1155/2016/5464373
Silva CS, Moutinho CG, Vinha AF, Matos CM. Trace Minerals in Human Health: Iron, Zinc, Copper, Manganese and Fluorine. Int J Sci Res Methodol [Internet]. 2019;13(3):57-80. Available from: https://bdigital.ufp.pt/bitstream/10284/8105/1/5.Customer-IJSRM_HUMAN-13_8-19-27-08-2019%20%282%29.pdf
Gao C, Peng S, Feng P, Shuai C. Bone biomaterials and interactions with stem cells. Bone Res [Internet]. 2017;5:17059. Available from: https://doi.org/10.1038/boneres.2017.59
Laurenti M, Cauda V. ZnO Nanostructures for Tissue Engineering Applications. Nanomaterials [Internet]. 2017;7(11):374. Available from: https://doi.org/10.3390/nano7110374
Ribeiro M, Monteiro FJ, Ferraz MP. Infection of orthopedic implants with emphasis on bacterial adhesion process and techniques used in studying bacterial-material interactions. Biomatter [Internet]. 2012;2(4):176-194. Available from: https://dx.doi.org/10.4161%2Fbiom.22905
Blanes JI, Clará A, Lozano F, Alcalá D, et al. Consensus document on the treatment of diabetic foot infections. Angiología [Internet]. 2012;64(1):31-59. Available from: https://doi.org/10.1016/j.angio.2011.11.001
National Committee for Clinical Laboratory Standards. Methods for determining bactericidal activity of antimicrobial agents: approved guideline [Internet]. Wayne, PA: National Committee for Clinical Laboratory Standards; 1999. Available from: https://webstore.ansi.org/preview-pages/CLSI/preview_M26-A.pdf
Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing. CLSI supplement M100 [Internet]. Wayne, PA: Clinical and Laboratory Standards Institute; 2017. Available from: https://file.qums.ac.ir/repository/mmrc/clsi%202017.pdf
Purwaningsih SY, Pratapa S, Triwikantoro, and Darminto. Nano-sized ZnO powders prepared by co-precipitation method with various pH. AIP Conf Proc [Internet]. 2016;1725:020063.1-020063.6. Available from: https://doi.org/10.1063/1.4945517
Colomer MT. Straightforward synthesis of Ti-doped YSZ gels by chemical modification of the precursors alkoxides. J Sol-Gel Sci Technol [Internet]. 2013;67:135-144. Available from: https://doi.org/10.1007/s10971-013-3059-9
Maldonado Lara K, Luna Bárcenas G, Luna Hernández E, Padilla Vaca, et al. Preparation and characterization of Copper Chitosan Nanocomposites with Antibacterial Activity for Applications in Tissue Engineering. Rev Mex Ing Biomed [Internet]. 2017;38(1):306-313. Available from: https://dx.doi.org/10.17488/RMIB.38.1.26
Varma R, Vasudevan S. Extraction, Characterization, and Antimicrobial Activity of Chitosan from Horse Mussel Modiolus modiolus. ACS Omega [Internet]. 2020;5(32):20224−20230. Available from: https://doi.org/10.1021/acsomega.0c01903
Garkhal K, Verma S, Jonnalagadda S, Kumar N. Fast degradable poly(L-lactide-co-e-caprolactone) microspheres for tissue engineering: Synthesis, characterization, and degradation behavior. J Polym Sci A: Polym Chem [Internet]. 2007;45(13):2755–2764. Available from: https://doi.org/10.1002/pola.22031
Zavaleta EG, Saldaña JJ, Jáuregui RSR, Pacherrez GMD, et al. Antibacterial effect of ZnO nanoparticles on Staphylococcus aureus and Salmonella typhi. Arnaldoa [Internet]. 2019;26(1):421-432. Available from: http://www.scielo.org.pe/pdf/arnal/v26n1/a22v26n1.pdf
Yamamoto O. Influence of particle size on the antibacterial activity of zinc oxide. Int J Inorg Mater [Internet]. 2001;3(7):643–646. Available from: https://doi.org/10.1016/S1466-6049(01)00197-0
Stautz J, Hellmich Y, Fuss MF, Silberberg JM, et al. Molecular Mechanisms for Bacterial Potassium Homeostasis. J Mol Biol [Internet]. 2021;433(16):166968. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jmb.2021.166968
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2022 Revista mexicana de ingeniería biomédica.
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Una vez que el artículo es aceptado para su publicación en la RMIB, se les solicitará al autor principal o de correspondencia que revisen y firman las cartas de cesión de derechos correspondientes para llevar a cabo la autorización para la publicación del artículo. En dicho documento se autoriza a la RMIB a publicar, en cualquier medio sin limitaciones y sin ningún costo. Los autores pueden reutilizar partes del artículo en otros documentos y reproducir parte o la totalidad para su uso personal siempre que se haga referencia bibliográfica al RMIB. No obstante, todo tipo de publicación fuera de las publicaciones académicas del autor correspondiente o para otro tipo de trabajos derivados y publicados necesitaran de un permiso escrito de la RMIB.
