Novel antibacterial hydrogels based on gelatin/polyvinyl-alcohol and graphene oxide/silver nanoconjugates: formulation, characterization, and preliminary biocompatibility evaluation

La resistencia a los antibióticos se ha convertido en un importante problema de salud pública generado por su uso excesivo e inadecuado. Esto es preocupante porque múltiples infecciones microbianas que tradicionalmente podían tratarse sin mayores complicaciones son ahora considerablemente difíciles...

Full description

Autores:
Patarroyo Arguello, Jorge Luis
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
eng
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/52992
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/1992/52992
Palabra clave:
Relación huésped-virus
Infecciones de la piel
Antibióticos
Agentes antiinfecciosos
Nanopartículas
Ingeniería
Rights
openAccess
License
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description La resistencia a los antibióticos se ha convertido en un importante problema de salud pública generado por su uso excesivo e inadecuado. Esto es preocupante porque múltiples infecciones microbianas que tradicionalmente podían tratarse sin mayores complicaciones son ahora considerablemente difíciles de tratar. Si el huésped no puede contrarrestarlas por sí mismo, en la mayoría de los casos se producen afecciones graves. En este sentido, la investigación en este campo se ha centrado en la búsqueda de nuevas moléculas capaces de detener estas infecciones microbianas con gran eficacia. Así, se han estudiado péptidos antimicrobianos (AMP) y diversos nanomateriales (nanopartículas de carbono, poliméricas, lipídicas e inorgánicas, nanopolvos, y la combinación de ellos) como agentes activos con actividad antimicrobiana. Aquí se propone un novedoso tratamiento tópico en forma de hidrogel basado en una red polimérica de gelatina-alcohol polivinílico-ácido hialurónico con carbopol como agente espesante y trietanolamina como ajustador del pH que encapsula un nanoconjugado de óxido de grafeno (GO) sobre el que se han cultivado nanopartículas de plata (Ag NPs). Este tratamiento pretende ser estable, biocompatible, no tóxico, agradable al contacto con la piel, proporcionar biodisponibilidad del agente activo durante un periodo prolongado en la zona de la piel afectada donde se requiera su aplicación e inhibir el crecimiento microbiano de forma eficaz. Los hidrogeles nanocompuestos se caracterizaron en términos de microestructura, resistencia térmica, comportamiento reológico, distribución del tamaño de las partículas, perfil de textura y estabilidad física, así como en un estudio de estabilidad acelerada de un mes. Los resultados satisfactorios en términos de fisicoquímica permitieron elegir algunos puntos del diseño experimental para encapsular los nanoconjugados GO-Ag NPs. La evaluación biológica de estos nanocompuestos mostró que los tratamientos son biocompatibles ya que tiene
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Si el huésped no puede contrarrestarlas por sí mismo, en la mayoría de los casos se producen afecciones graves. En este sentido, la investigación en este campo se ha centrado en la búsqueda de nuevas moléculas capaces de detener estas infecciones microbianas con gran eficacia. Así, se han estudiado péptidos antimicrobianos (AMP) y diversos nanomateriales (nanopartículas de carbono, poliméricas, lipídicas e inorgánicas, nanopolvos, y la combinación de ellos) como agentes activos con actividad antimicrobiana. Aquí se propone un novedoso tratamiento tópico en forma de hidrogel basado en una red polimérica de gelatina-alcohol polivinílico-ácido hialurónico con carbopol como agente espesante y trietanolamina como ajustador del pH que encapsula un nanoconjugado de óxido de grafeno (GO) sobre el que se han cultivado nanopartículas de plata (Ag NPs). Este tratamiento pretende ser estable, biocompatible, no tóxico, agradable al contacto con la piel, proporcionar biodisponibilidad del agente activo durante un periodo prolongado en la zona de la piel afectada donde se requiera su aplicación e inhibir el crecimiento microbiano de forma eficaz. Los hidrogeles nanocompuestos se caracterizaron en términos de microestructura, resistencia térmica, comportamiento reológico, distribución del tamaño de las partículas, perfil de textura y estabilidad física, así como en un estudio de estabilidad acelerada de un mes. Los resultados satisfactorios en términos de fisicoquímica permitieron elegir algunos puntos del diseño experimental para encapsular los nanoconjugados GO-Ag NPs. La evaluación biológica de estos nanocompuestos mostró que los tratamientos son biocompatibles ya que tieneAntibiotic resistance has become a major public health problem generated by their excessive and inappropriate use. This is worrisome because multiple microbial infections that could traditionally be treated without any major complications are now considerably difficult to treat. If the host cannot counteract it on its own, it leads to severe conditions in most cases. In this regard, research in this field has been focused on searching for new molecules capable of arresting these microbial infections with high effectiveness. As a result, antimicrobial peptides (AMP) and various nanomaterials (carbon-based, polymeric, lipid and inorganic nanoparticles, nanopowders, and combination of them) have been studied as active agents with antimicrobial activity. Here is proposed a novel topical hydrogel treatment based on a polymeric network of gelatin-polyvinyl alcohol-hyaluronic acid with carbopol as thickening agent and triethanolamine as pH adjuster encapsulating a graphene oxide (GO) nanoconjugate on which silver nanoparticles (Ag NPs) have been grown. This treatment is intended to be stable, biocompatible, non-toxic, pleasant to skin contact, provide bioavailability of the active agent for a prolonged period in the affected skin area where its application is required and inhibit microbial growth effectively. The nanocomposite hydrogels were characterized in terms of microstructure, thermal resistance, rheological behavior, particle size distribution, texture profile and physical stability, as well as a one-month accelerated stability study. The satisfactory results in terms of physic chemistry allowed choosing some points of the experimental design to encapsulate the GO-Ag NPs nanoconjugates. The biological evaluation of these nanocomposites showed that the treatments are biocompatible as they have a very low hemolytic effect and a moderate platelet aggregating capacity. Finally, 100% of bacterial growth was inhibited by the action of the topical nanocomposite hydrogel trMagíster en Ingeniería QuímicaMaestría33 páginasapplication/pdfengUniversidad de los AndesMaestría en Ingeniería QuímicaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Química y de AlimentosNovel antibacterial hydrogels based on gelatin/polyvinyl-alcohol and graphene oxide/silver nanoconjugates: formulation, characterization, and preliminary biocompatibility evaluationTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMRelación huésped-virusInfecciones de la pielAntibióticosAgentes antiinfecciososNanopartículasIngeniería201616465Publicationhttps://scholar.google.es/citations?user=2vO8IrIAAAAJvirtual::5645-10000-0001-7251-5298virtual::5645-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001574664virtual::5645-17bc6dc94-4e9c-4245-8b42-9f7dbc69de83virtual::5645-110c65e28-e393-4bfe-91e5-f3a7d32e6771virtual::5646-17bc6dc94-4e9c-4245-8b42-9f7dbc69de83virtual::5645-110c65e28-e393-4bfe-91e5-f3a7d32e6771virtual::5646-1THUMBNAIL25249.pdf.jpg25249.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg24719https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/104c90df-0ed6-415d-ab62-0deaa122a99c/downloadc17ca2fa3d4dfde989fe08ffc3458c69MD55ORIGINAL25249.pdfapplication/pdf3965814https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/b92626b7-191c-453c-ae62-26fb69585f7b/download32213f37b871f96a169bcb830201f8b4MD51TEXT25249.pdf.txt25249.pdf.txtExtracted texttext/plain94971https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/4495a6b4-4786-4151-8c59-036299be627a/downloade200bdbc5f51b2cbf8db7942f061cf9eMD541992/52992oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/529922024-03-13 12:59:30.311http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/open.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co