La guérison est un processus complexe dans les déficiences cutanées de l'adulte, nécessitant des processus biochimiques collaboratifs pour la réparation sur site. Divers types cellulaires (macrophages, leucocytes, mastocytes) contribuent aux phases de prolifération associées, migration, synthèse et contraction matricielles, couplé avec des facteurs de croissance et des signaux matriciels au site de la plaie. Comprendre le contrôle du signal et l'activité cellulaire sur le site pourrait aider à expliquer le processus de réparation de la peau adulte au-delà du simple ragréage et plus encore de la régénération, évaluer la biomécanique et mettre en œuvre des stratégies de réparation accélérée des plaies en médecine régénérative.

Bio-ingénieurs, les scientifiques des matériaux et les scientifiques de la vie qui étudient l'intersection des matériaux et de la médecine ont développé des autogreffes, allogreffes et xénogreffes pour la cicatrisation partielle et totale des plaies. Les limites de ces procédures peuvent retarder la guérison de vastes zones de défauts cutanés et constituent un problème clinique important dans les soins de santé, en raison du risque potentiel d'antigénicité et de transmission de la maladie. Les stratégies d'ingénierie tissulaire pour la régénération de la peau sont une approche pratique impliquant l'utilisation de biomatériaux bioactifs pour l'angiogenèse assistée et une revascularisation plus rapide.
Dans une étude récente, Sorin Marza et ses collaborateurs des instituts de recherche interdisciplinaires et des facultés de physique, bio-nano-sciences, pharmacie et médecine, développé des nanoparticules de verre-or bioactives (BG-AuNPs) pour favoriser la croissance du tissu de granulation et induire la cicatrisation des plaies. Dans l'étude, les scientifiques ont étudié l'impact des composites BG-AuNP en tant que pommade topique pendant 14 jours sur la cicatrisation des plaies cutanées à l'aide d'un modèle expérimental de rat. Marza et al. développé un sol-gel de BGs et de composites BG-AuNP mélangés à de la vaseline à des concentrations de 6, 12 et 18 pour cent en poids (% en poids) pour comprendre la réponse de réparation de la peau. Les scientifiques ont observé des réactions granulomateuses au cours du processus de cicatrisation des plaies traitées avec la pommade BG-Vaseline. Les résultats sont maintenant publiés dans Matériaux biomédicaux , Éditions IOP.

l'angiogenèse, ou la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux existants est un processus important lors de la régénération de la peau. Le verre bioactif est responsable des réponses cellulaires locales dues à la dégradation in vivo, stimuler la libération de facteurs de croissance tels que le VEGF (facteur de croissance endothélial vasculaire) et le bFGF (facteur de croissance basique des fibroblastes) pour provoquer un effet angiogénique. Diverses études sur l'ingénierie tissulaire ont démontré les avantages du verre bioactif dans la cicatrisation des plaies, sur la base de résultats dans des modèles animaux in vivo. Dans son principe d'action, les scientifiques ont rapporté que le verre bioactif stimulait le processus en contrôlant la réponse inflammatoire pour améliorer l'effet paracrine entre les macrophages et les cellules réparatrices.

Les nanoparticules d'or (AuNPs) deviennent également importantes en médecine en raison de leurs propriétés chimiques et physiques de biocompatibilité, modification de surfaces, stabilité et propriétés optiques. Malgré leur traduction précoce difficile dans les approches d'ingénierie tissulaire, une faible concentration d'AuNPs peut stimuler la prolifération cellulaire pendant la réparation des plaies. Des études précédentes menées par la même équipe de recherche ont montré que le verre bioactif avec AuNPs pouvait stimuler la prolifération des cellules kératinocytes humaines (HaCaT), qui constituent 95 à 97 pour cent de l'épiderme à la surface de la peau. Dans la présente étude, Marza et al. ont étudié le potentiel de régénération des tissus dermique in vivo. Au jour 14, ils ont observé que les onguents BG et BG-AuNP-Vaseline pouvaient stimuler la régénération complète de la peau dans des modèles expérimentaux de rats, étayée par des analyses histopathologiques de référence.

Marza et al. AuNPs sphériques fraîchement préparés allant de tailles de 15 nm à 30 nm, confirmé à l'aide de micrographies au microscope électronique à transmission (MET) à intégrer dans la matrice de verre. En utilisant des modèles de diffraction des rayons X sur poudre (XRD) des échantillons de verre, les scientifiques ont étudié les structures amorphes pour identifier les centres de cristallisation et la signature de l'or. Les études de caractérisation des échantillons composites comprenaient également la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), qui a fourni des spectres typiques pour un réseau de silicate. Pour développer la pommade de composition de verre, les scientifiques ont dispersé les matériaux composites en poudre dans de la vaseline. Ils ont ensuite utilisé la diffusion dynamique de la lumière (DLS) pour mesurer les distributions granulométriques et corroborer la différence de tailles entre les structures d'échantillons BG-Vaseline et BG-AuNP-Vaseline.

Après une caractérisation approfondie des matériaux, les scientifiques ont mené des études de biofonctionnalisation in vitro avec des cultures de cellules de kératinocytes pour vérifier la biocompatibilité avant de procéder à des interventions chirurgicales dans un modèle animal translationnel. Comme avant, Marza et al. ont étudié la prolifération des cellules HaCaT sur les BG-AuNPs et obtenu des résultats comparables de bonne tolérance in vitro lors de la prolifération des kératinocytes sur les deux matériaux (BG et BG-AuNPs). Les résultats ont confirmé l'utilisation des composites comme onguents pour les investigations in vivo.

Évaluer le potentiel de guérison des BG et BG-AuNPs dans les onguents de vaseline, Mayer et al. composites formés de 6, concentration de 12 et 18 pour cent en poids. En comparaison, les scientifiques ont utilisé de la vaseline comme contrôle positif. Dans les modèles de rat, les scientifiques ont soigneusement créé quatre plaies d'excision cutanée en reproduisant avec succès un protocole de chirurgie pour petits animaux précédemment publié. Ils ont utilisé une méthode spécifique sur chaque rat lors de l'application de la pommade; (1) l'excision supérieure gauche a été conservée comme témoin sans pommade, (2) sur l'excision inférieure gauche, les scientifiques ont appliqué la pommade BG-Vaseline, (3) sur l'excision supérieure droite, ils ont appliqué de la vaseline seule et (4) sur l'excision inférieure droite, ils ont appliqué la pommade BG-AuNP-Vaseline.

Les scientifiques ont utilisé 30 rats dans l'étude avec 10 rats répartis dans des groupes séparés (6 % BG-Vaseline et BG-AuNPs-Vaseline pommade ; 12 % BG/BG-AuNPs-Vaseline ; 18 % BG/BG-AuNPs-Vaseline). Le protocole de travail était le même pour chaque groupe. Après application de la pommade, les scientifiques ont ajouté des pansements stériles aux sites de la plaie sur des rats pour prévenir l'infection de la plaie en postopératoire et ont administré du tramadol par voie sous-cutanée comme analgésique. Au jour 13, les plaies étaient fermées chez tous les animaux. Après 14 jours, ils ont euthanasié les animaux sans cruauté et ont effectué des examens histologiques pour révéler de légères réactions inflammatoires et des réponses de cicatrisation des plaies dans les groupes d'animaux respectifs. Dans tous les groupes, la prolifération vasculaire était légère à modérée.

Mayer et al. spécifiquement observé une cicatrisation en grande partie complète avec épiderme intact, derme et appendices cutanés dans le groupe 18 pour cent BG-AuNPs-Vaseline. Ils ont également observé une absence de prolifération vasculaire pour ce groupe, qu'ils attribuent à une cicatrisation avancée et à un remodelage vasculaire tardif. De cette façon, Mayer et al. Les onguents de vaseline bioactifs à base de nanoparticules de verre et d'or ont largement caractérisé et établi en tant que matériaux prometteurs pour la cicatrisation des plaies. L'équipe de recherche mènera d'autres études afin d'optimiser la pommade cicatrisante pour les investigations en translation du banc au chevet du patient.

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