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Tow-Int Tech facilita la investigación sobre la cicatrización de heridas en la meseta: El avance de un novedoso vendaje de hidrogel

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Rui Lei y otros desarrollaron un vendaje de hidrogel inyectable para heridas hipóxicas de meseta, que puede mejorar la cicatrización y ofrecer nuevas vías de tratamiento.

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La cicatrización de heridas en zonas de meseta es un reto importante en el ámbito médico. Los métodos tradicionales de tratamiento de heridas son poco eficaces en el entorno especial de las mesetas. Recientemente, investigadores como Rui Lei y Mingbao Gu escribieron el artículo "Lipoic Acid/Trometamol Assembled Hydrogel as Injectable Bandage for Hypoxic Wound Healing at High Altitude", que se publicó en plataformas relevantes. Este estudio tenía como objetivo desarrollar un vendaje de hidrogel inyectable adecuado para heridas hipóxicas en zonas de meseta y explorar su rendimiento y mecanismos moleculares en la promoción de la cicatrización de heridas. Se descubrió que este vendaje de hidrogel podía mejorar eficazmente la situación de la cicatrización de heridas, proporcionando nuevas soluciones y direcciones de investigación para el tratamiento de heridas en zonas de meseta.

1. Antecedentes de la investigación
La cicatrización de heridas en zonas de meseta es difícil. El duro entorno climático con baja presión atmosférica, poco oxígeno, frío y el entorno geográfico único de las mesetas, que altera las funciones fisiológicas y el metabolismo del cuerpo humano, provocan problemas como la licuefacción de la grasa, hematomas en las heridas y la no cicatrización de las mismas. La hipoxia grave es uno de los factores importantes que afectan a la cicatrización de las heridas en las zonas de meseta. El desarrollo de vendajes que puedan complementar el oxígeno para promover la cicatrización de heridas tiene un gran valor clínico y económico. α - El ácido lipoico (LA) ha recibido atención en aplicaciones biomédicas. Sin embargo, el poli (ácido lipoico) (PLA) hidrogel formado por su polimerización es difícil de inyectar debido a su alta viscosidad y fuerte adherencia. Desarrollar un vendaje de hidrogel inyectable a base de PLA es todo un reto.

2. Métodos experimentales
2.1 Animales experimentales y agrupación
Se seleccionaron ratas SD para el experimento y se dividieron en tres grupos: el grupo GEL, en el que la herida se inyectó con el hidrogel ensamblado; el grupo GEL + NIR, en el que la herida se inyectó con el hidrogel ensamblado y luego se irradió con infrarrojo cercano (NIR); y el grupo BLANK, en el que la herida sólo se trató con hemostasia.
2.2 Establecimiento de un modelo de traumatismo a gran altitud
Método de creación del modelo: En un experimento animal con un sistema de control del entorno de oxígeno a baja presión, se realizaron tres incisiones de 2 cm de longitud en la espalda de ratas SD anestesiadas, afeitadas y desinfectadas para establecer un modelo de herida.
2.3 Indicadores de detección
Indicadores de rendimiento relacionados con el hidrogel: Se utilizó un reómetro para comprobar la relación módulo-frecuencia, el barrido de deformación, el cambio de viscosidad con la velocidad de cizallamiento y el comportamiento de autocuración del hidrogel. Se utilizó la teoría del funcional de la densidad para estudiar la estructura y la energía de enlace de los complejos formados por LA y trometamol. Se comprobó el rendimiento de conversión fototérmica del hidrogel. Se realizaron ensayos de tracción para obtener la tensión de fractura, el módulo elástico y la tenacidad del hidrogel. Se realizaron pruebas de cizallamiento para evaluar la adherencia del hidrogel y se detectó su capacidad para generar oxígeno.
Indicadores relacionados con la cicatrización de heridas: Se realizaron tinciones de H&E y Masson en las heridas para observar los cambios histológicos. Se utilizó la tinción de inmunofluorescencia para detectar la expresión del factor inducible por hipoxia 1α (HIF-1α), la interleucina 1β (IL-1β) y la interleucina 4 (IL-4) en las heridas.
2.4 Análisis estadístico
Cada medición se basó en el análisis repetido de al menos tres experimentos independientes. Los resultados cuantitativos se expresaron como media ± desviación estándar. Se utilizó un análisis de varianza unidireccional (ANOVA) para revelar diferencias estadísticas, y p < 0,05 se consideró estadísticamente significativo.

3. Resultados experimentales
Gelificación y rendimiento del hidrogel: El LA y el trometamol podían gelificar rápidamente en 5 minutos a temperatura ambiente en una relación molar específica. La adición de Ce³⁺ podía acelerar la gelificación a menos de 2 minutos. El hidrogel con la adición de DA y g-C₃N₄ nanosheets tenía una función fototérmica. Tras la irradiación NIR, el LA polimerizó, y las propiedades mecánicas y de adhesión del hidrogel mejoraron.
Propiedades mecánicas: El Ce³⁺ podía acelerar la polimerización del LA y formar una red física. Con contenidos bajos, mejoró las propiedades mecánicas del hidrogel, mientras que con contenidos altos, las disminuyó. DA participó en la polimerización de LA. A bajos contenidos, su efecto sobre las propiedades mecánicas era complejo, y a altos contenidos, aumentaba el módulo elástico y la tenacidad y disminuía la tensión de fractura. Las nanohojas de g-C₃N₄ podían mejorar las propiedades mecánicas del hidrogel.
Propiedades de adhesión: El vendaje de GEL(LA/DA/Ce³⁺/g-C₃N₄) presentaba una fuerte adhesión a diversos sustratos y tejidos. Su fuerza de adhesión se vio afectada por el contenido de Ce³⁺, DA y g-C₃N₄ nanosheets. El DA podía mejorar la estabilidad de la adhesión y la eficacia a largo plazo.
Efecto cicatrizante: El vendaje de GEL(LA/DA/Ce³⁺/g-C₃N₄) combinado con irradiación NIR podría promover eficazmente la cicatrización de heridas, reducir la expresión de HIF - 1α, regular la expresión de factores inflamatorios y crear un microambiente propicio para la cicatrización de heridas.

4. Conclusiones de la investigación
La LA podía gelificarse rápidamente con la ayuda del trometamol para formar un hidrogel elástico, que presentaba inyectabilidad y plasticidad. La irradiación NIR podía desencadenar la polimerización de LA y mejorar la cohesión del hidrogel. El vendaje de hidrogel que contenía Ce³⁺, DA y PDA - g-C₃N₄ recubierto tenía buenas propiedades mecánicas y de adhesión y podía promover eficazmente la cicatrización de heridas en un entorno de oxígeno a baja presión, proporcionando una nueva opción para el tratamiento de heridas en zonas de meseta.

5. En el proceso de investigación se utilizaron diversos equipos de investigación científica.
5.1 Reómetro
Se utilizó para comprobar las propiedades reológicas del hidrogel. El tiempo de gelificación se determinó observando que la solución de hidrogel no fluía al invertirla. Se realizaron barridos de frecuencia para comprobar la relación módulo-frecuencia del hidrogel. Se realizaron barridos de deformación para analizar los cambios de rendimiento del hidrogel bajo diferentes deformaciones. Se comprobó el comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento del hidrogel y se evaluó su comportamiento de autocuración.

5.2 Cámara termográfica infrarroja
Se utilizó para probar el rendimiento de conversión fototérmica del hidrogel. Durante la irradiación continua de 10 minutos de muestras de hidrogel con diferentes concentraciones de dopamina mediante un láser infrarrojo cercano de 808 nm, se registraron los cambios de temperatura y las imágenes térmicas del hidrogel para evaluar su efecto fototérmico.

5.3 Máquina universal de ensayos
Se utilizó para realizar ensayos de tracción en el hidrogel. Mediante el análisis de la curva tensión-deformación, se obtuvieron parámetros como la deformación de fractura y el módulo elástico del hidrogel, y se calculó la tenacidad del hidrogel.

5.4 Lector de microplacas
En el ensayo de biocompatibilidad in - vitro, se utilizó para medir la absorbancia de los pocillos de cultivo celular a 450 nm. Después de que el reactivo CCK - 8 reaccionara con las células, el lector de microplacas detectó la absorbancia para evaluar el efecto del hidrogel sobre la proliferación celular y juzgar así la biocompatibilidad del hidrogel.

5.5 Microscopio de fluorescencia invertido
Se utilizó junto con el kit de viabilidad/citotoxicidad LIVE/DEAD para observar la viabilidad de las células. En la prueba de biocompatibilidad in vitro, se tiñeron las células co-cultivadas con el hidrogel, y se observaron las células vivas (fluorescencia verde) y las células muertas (fluorescencia roja) bajo el microscopio de fluorescencia invertido para evaluar intuitivamente la citotoxicidad del hidrogel sobre las células.

5.6 Experimento con animales Sistema de control del entorno de oxígeno a baja presión (ProOx - 811, Tow - Int TECH)
Se utilizó para simular el entorno de baja - oxígeno de las mesetas, criar y experimentar en ratas SD. En el experimento in - vivo de cicatrización de heridas, se creó un entorno de baja - oxigenación en este sistema para estudiar el efecto del vendaje de hidrogel en la cicatrización de heridas en condiciones similares de baja - oxigenación en zonas de meseta.

En este estudio se utilizó el sistema de control del entorno de oxígeno hipobraico para experimentos con animales (Tow-Int Tech):
Este equipo puede simular un rango de altitud de 0 - 12.000 metros. El sistema puede completar automáticamente los procesos de despresurización, estabilización de la presión y presurización. Puede controlar con precisión la tasa de aumento de altitud, la altitud mantenida, la duración y la tasa de descenso de altitud. Puede controlar la temperatura, la humedad, la concentración de oxígeno, la presión parcial de oxígeno, la concentración de dióxido de carbono, la presión dentro de la cámara y la altitud simulada. Dispone de una función de exportación de datos, que permite almacenar directamente los datos en una unidad flash USB y leerlos en un ordenador. Está equipado con una botella de agua especial a prueba de goteo para evitar el goteo durante el experimento con una botella de agua normal, cumpliendo varios requisitos experimentales.

Este equipo puede aplicarse para simular enfermedades agudas comunes de gran altitud, como edema cerebral de gran altitud, edema pulmonar de gran altitud y cardiopatía de gran altitud. También puede simular enfermedades crónicas de altura, como la policitemia y las enfermedades cardiovasculares.
Referencia
Lei R, Gu M, Li J, et al. Lipoic acid/trometamol assembled hydrogel as injectable bandage for hypoxic wound healing at high altitude[J]. Revista de Ingeniería Química, 2024, 489: 151499.
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