Die von Athanassia Athanassiou am Istituto Italiano di Tecnologia (Italienisches Institut für Technologie) koordinierte Forschungsgruppe „Smart Materials“ hat einen biokompatiblen Verband aus pflanzlichen Materialien entwickelt, der, angereichert mit Vitamin C, den Heilungsprozess von Brandwunden beschleunigen kann.
Veröffentlicht im Tagebuch ACS Angewandte BiomaterialienDiese Erkenntnisse bieten Potenzial für die Entwicklung ähnlicher Produkte zur Behandlung verschiedener Arten von Hautverletzungen, einschließlich Schnittwunden und Geschwüren. Darüber hinaus stellt die neue Bandage eine vielversprechende, umweltverträgliche Alternative zu Hautpflastern dar.
Nach einer Verbrennung kommt es im betroffenen Bereich typischerweise zu Rötungen und Schwellungen aufgrund einer Entzündung, dem natürlichen Abwehrmechanismus des Körpers. Eine übermäßige Entzündung kann jedoch kontraproduktiv die Bildung freier Sauerstoffradikale auslösen und den Heilungsprozess behindern.
Um diesem Problem Rechnung zu tragen, haben Forscher am IIT einen biokompatiblen Verband entwickelt, der in der Lage ist, einen übermäßigen Anstieg des Entzündungsgrads zu blockieren, die Anzahl freier Radikale zu reduzieren und so die für die Heilung erforderliche Zeit zu verkürzen. Darüber hinaus zersetzt sich der Verband auf natürliche Weise innerhalb weniger Tage, sodass Bedenken hinsichtlich einer zusätzlichen Abfallerzeugung entkräftet werden.
Der Verband besteht aus einem neuen, vom Team entwickelten, biologisch abbaubaren Material, bestehend aus Zein, einem aus Mais gewonnenen Protein; Pektin, ein Zucker, der in der Schale vieler Früchte, wie zum Beispiel eines Apfels, vorkommt; und Sojalecithin, eine Substanz, die aus der gleichnamigen Pflanze gewonnen wird.
Dank seiner porösen Textur ist der Verband mit Vitamin C imprägniert, das für seine angeborenen entzündungshemmenden und antioxidativen Eigenschaften bekannt ist. Sobald es auf die Verbrennung aufgetragen wird, setzt es nach und nach Vitamin C frei, wodurch das Entzündungsniveau stabilisiert und die Produktion freier Radikale gemindert wird.
Die Kompatibilität des Produkts mit menschlichen Zellen, ein Schlüsselmerkmal für seine mögliche zukünftige Verwendung beim Menschen, wurde durch In-vitro-Labortests an Keratinozyten, den Zellen, aus denen die Haut besteht, nachgewiesen.
Diese Tests haben auch gezeigt, dass die Konzentrationen von drei Schlüsselmolekülen, die mit Entzündungen in Zusammenhang stehen (Interleukine IL-1β, IL-6 und Tumorwachstumsfaktor TNF-α), bei Vorhandensein des Verbandes um 50 % abnahmen, verglichen mit dem Zustand ohne Verband an Ort und Stelle.
Darüber hinaus ergab derselbe Vergleich eine bis zu 70 % geringere Verringerung der Zahl der freien Sauerstoffradikale. Schließlich wurde eine Zunahme der Produktion von Kollagen, einem entscheidenden Molekül bei Hautheilungsprozessen, zusammen mit einer Zunahme von Fibroblasten, den Zellen, die an der Wundreparatur beteiligt sind, beobachtet.
Um diese Ergebnisse zu validieren, wurde eine Reihe präklinischer Tests durchgeführt, die die Fähigkeit des Produkts zur Entzündungshemmung nachwiesen. All diese Beweise unterstreichen die Wirksamkeit des vom IIT entwickelten Verbandes bei der Beschleunigung der Heilung von Verbrennungen.
„Für diese Bandage hatten wir zunächst die Idee, ausschließlich Materialien natürlichen Ursprungs zu verwenden, aber jetzt möchten wir noch weiter gehen“, sagte Fabrizio Fiorentini, Forscher am Smart Materials-Labor. „Das Ziel wird sein, ein sehr ähnliches Produkt zu schaffen, jedoch unter Verwendung von Substanzen, die aus Lebensmittelabfällen gewonnen werden, um dem Konzept der Kreislaufwirtschaft gerecht zu werden.“
„Dies ist nur eine der möglichen Anwendungen für diese Kategorie intelligenter Materialien“, sagte Athanassiou, leitender Forscher der Smart Materials Unit des IIT.
„Wir arbeiten an anderen Geräten, die die Heilung nicht nur von Verbrennungen, sondern auch von verschiedenen anderen Arten von Wunden wie Schnittwunden oder Hautgeschwüren beschleunigen können, Pathologien, von denen über eine halbe Million Menschen in Italien betroffen sind und die oft die persönliche Unabhängigkeit einschränken.“
Mehr Informationen:
Fabrizio Fiorentini et al., Pflanzliche, hydrogelartige Mikrofasern als antioxidative Plattform zur Heilung von Hautverbrennungen, ACS Angewandte Biomaterialien (2023). DOI: 10.1021/acsabm.3c00214