بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA
28,700 تومانشناسه فایل: 6262
- حجم فایل ورد: 389.1KB حجم پی‌دی‌اف: 776.6KB
- فرمت: فایل Word قابل ویرایش و پرینت (DOCx)
- تعداد صفحات فارسی: 30 انگلیسی: 17
- دانشگاه:Polymeric Materials Research Department, Advanced Technology and New Materials Research Institute (ATNMRI), City of Scientific Research and Technological Applications (SRTA-City), New Borg Al-Arab City 21934, Alexandria, Egypt
- ژورنال: Journal of Advanced Research (1)
مقدمه مقاله
هیدروژل ها، شبکه های ماکرومولکولی بسیار هیدروفیل یا آب دوست هستند، که توسط کراس لینک شیمیایی یا فیزیکی پلیمرهای محلول تولید می شوند. با توجه به خواص عجیب هیدروژل ها مانند حساسیت بالا به محیط فیزیولوژیکی، ماهیت آبدوستی، محتوای آبکی بافت مانند نرم و انعطاف پذیری کافی، گزینه های بسیار مناسبی برای کاربردهای زیست پزشکی هستند. هیدروژل ها می توانند متورم شوند یا اینکه در یک جهت برگشت پذیر آب را پس بدهند، که این امر یک پاسخ محرکی خاص را نشان می دهد، مانند دما، pH یا قدرت یونی. بنابراین اینچنین پاسخ های فیزیولوژیکی هوشمند هیدروژل ها به تغییرات متغیر فیزیولوژیکی، استفاده ی آنها را در کاربردهای زیست پزشکی متعدد را نشان می دهد (1).
هیدروژل ها، برای اولین بار بصورت هیدروژل های متا سریلات 2-هیدروکسی اتیل کراسلینک شده (HEMA) توسط Wichterle و Lim برای کاربرد در برنامه های متعدد زیست پزشکی متعدد مانند حامل دارو، بخیه های قابل جذب، پوکی استخوان و به عنوان نئوپلاسم ها با توجه به خصوصیت هیدروفیل بودن آنها، معرفی شدند (2). در همان زمان، Lim و Sun (3)، یک میکروکپسول های کلسیم-آلژینات را برای مهندسی سلولی پیشنهاد دادند و پس از آن، گروه Yannas، هیدروژل های سنتزی تشکیل شده از پلیمرهای طبیعی مانند کلاژن را به منظور بدست آوردن مواد پانسمانی جدید ساختند که شرایط مطلوبی را برای درمان سوختگی و پانسمان زخم را نشان می دادند (4). پس از آن، هیدروژل های پلیمری، توجه و علاقه ی بیشتر دانشمندان زیست مواد یا بیومتریال را برای چندین سال به خود جلب کردند. ظهور هیدروژل ها ، تولید پانسمان های زخم را از مواد منفعل یا غیر فعال برای فعال کردن و عامل دار کردن، تسهیل کردند (شکل 1).
در اوایل دهه 1960، پانسمان های پلیمری به عنوان تنها مواد منفعلی در نظر گرفته شدند که حداقل نقش را در فرایند بهبود و درمان داشتند. Winter (5)، اولین نسل از پانسمان های پلیمری را معرفی کرد و محیط مطلوبی را برای بهبود یافتن زخم ها فراهم کرد. در اواسط دهه 1970، غشاهای پلیمری در توسعه ی مواد سنتزی پانسمان کردن، مورد بررسی قرار گرفتند. در سال 1978، چندین مواد پلیمری بر پایه کیتین، به عنوان اولین کاورهای زخم (پوشش دهنده زخم) مورد استفاده قرار گرفتند، و با توجه به فعالیت جالب بودن بیولوژیکی شان، نشان دادند که پلیمرها گزینه های عالی برای توسعه دادن مواد پانسمان ها هستند(6). روند تحقیق و توسعه ی هیدروژل ها به عنوان غشاهای گذرنده پلیمری پانسمانی در حال تبدیل شدن به هدف تجارتی اصلی و مهمی بود. بنابراین برخی از هیدروژل های تجاری، در بازار تحت نام برند، برای مثال مواد هیدروژلی پانسمان ” Geliperm,Curasol و Tegagel” عرضه شدند. این هیدروژل ها توسط کراس لینک کردن شیمیایی آکریل آمید و متیلن-بیس-آکریل آمید از جمله پلی ساکاریدها سنتز می شدند (7، 8).
بر طبق اولین تلاش ها، دانشمندان زیست مواد نشان دادند که هیدروژل ها به عنوان غشاهای پانسمانی، تمام نیازها برای بهبود زخم ها را فراهم می کنند و گزینه مناسبی برای درمان در کوتاهترین زمان ممکن در بیمارانی که دچار سوختگی شدند هستند، که به دلایل زیر این را توجیه می کنند: (1) هیدروژل ها، از دست دادن مایعات از بدن را کنترل می کنند (2) حفظ کردن توانایی مرطوب بودن و رطوبت در منطقه زخم و (3) آنها دارای ساختار بافت مانند و سازگاری هستند. اغلب مواد پلیمریک پانسمان کردن مانند هیدروژل ها، فوم، فیلم، هیدروکلوئیدها، و آلژینات ها، دارای مزایای فوق هستند. با این حال، با توجه به الزامات مورد نیاز برای بهترین شکل پانسمان زخم ها، هیدروژل ها به عنوان بهترین انتخاب در مقایسه با دیگر اشکال پانسمان گزارش شدند (جدول 1). تنها نقطه ضعف هیدروژل ها، پایداری مکانیکی ضعیف آنها در حالت متورم است. این نقطه ضعف با استفاده از سیستم ” غشاهای هیدروژل هیبریدی یا کامپوزیت (ترکیبی)” که متشکل از بیش از یک پلیمر در ترکیب پانسمان است، مورد رسیدگی و بررسی قرار گرفته است.
هیدروژل ها معمولا با استفاده از فعل و انفعالات شیمیایی یا فیزیکی در میان رشته های پلیمر ثابت می شوند که به عنوان روش کراس لینک انتخاب شده است. پس از کراس لینک کردن هیدروژل ها، دارای توانایی جذب آب زیاد در ساختار شبکه ای شان می شوند. در محل تشکیل هیدروژل ها از طریق کراس لینک فیزیکی یا کراس لینک تابشی، معمولا هیدروژل ها بیش از یک کراس لینک شیمیایی را در کاربردهای زیست پزشکی ترجیح می دهند. از آنجا که روش های فیزیکی از حضور عوامل کراس لینک، حلال های آلی و معرف های شیمیایی جلوگیری میکنند، بنابراین دومین روش کراس لینک در نظر گرفته می شوند (9).
بنابراین، روش های کراس لینک فیزیکی مانند پیوند هیدروژنی، پیوند های واندروالس، یا چرخه های متوالی انجماد-ذوب (F-T)، امن ترین روش های کراس لینک برای تشکیل هیدروژل ها هستند که عمدتا برای پانسمان زخم ها و موارد کراس لینک در محل، مورد استفاده قرار می گیرند. شکل 1، مقایسه تعداد سالانه ی توزیع نشریات علمی در سراسر جهان را براساس “مواد پانسمان زخم پلیمری” را نشان می دهد که با استفاده از سیستم تحقیق SciFinder Scholar با آغاز سال 2016 انجام شده است.
آنالیز داده ها در شکل 1، رشد آشکار تعداد سالانه نشریات با اصطلاح “پانسمان زخم پلیمری” را در طول پنج سال گذشته را نشان می دهد که به اهمیت و توجه زیاد این موضوع در علم پزشکی اشاره دارد. بنابراین هزینه های سالانه مراقبت از زخم های مزمن در ایالات متحده آمریکا، تا 25 بیلیون USD می رسد. علاوه بر بازار مدیریت زخم، در سال 2019 تا افزایش مقدار 4.4 بیلیون USD در مقایسه با مقدار 3.1 بیلیون USD در سال 2012 برآورد شده است. بعلاوه، آمارشناس ها گزارش کردند که بین 6 تا 15 بیلیون USD به عنوان هزینه سالانه برای بهبود زخم های مزمن در آمریکا خرج می شود (1). بر این اساس تلاش های قابل توجهی به منظور کاهش هزینه مدیریت روش های مراقبت از زخم ها انجام گرفته است (1). اگرچه پیشرفت پانسمان پلیمری، بطور بالقوه امیدوارکننده است و ظاهرا برای چندین دهه در متون حضور خواهد داشت، اما درک ان بسیار محدود است و تعداد انتشار آن نسبتا پراکنده و کم است.
غشاهای هیدروژل هیبرید پلی وینیل الکل (PVA) ، به عنوان بیشترین گزینه غشای پلیمریک برای پانسمان و پوشش دادن زخم ها هستند. با دانستن اینکه این پانسمان های مدرن، شروع بهره وری فرایند بهبود و سرعت بهبود زخم را بجای تنها پوشاندن آن را نشان می دهند، هدف این بررسی، جمع آوری مجدد بیشترین پلیمرهایی است که قبلا با PVA برای استفاده به عنوان پانسمان های زخم پلیمریک، مخلوط شده اند. بنابراین این بررسی بر نشان دادن پلیمرهای قابل توجه برای مثال پلیمرهای زیستی، سنتزی یا ترکیبی که در متون به عنوان پانسمان هیدروژلی برپایه PVA گزارش شده اند، تمرکز کرده است. مفهوم هیدروژل به عنوان پانسمان زخم خواص ذاتی غشاهایی به عنوان پانسمان زخم، از ترمیم پوستی حمایت می کند و از منطقه ای از پوست که دچار زخم شده است، از ابتلا به عفونت آن محافظت می کند، که این موضوع به تدریج مورد بررسی قرار گرفته شده است و در بخش بالینی اوایل دهه هشتاد بکار برده شده است (1).
مکانیسم هیدروژل ها برای پانسمان کردن زخم، می تواند بشرح زیر توصیف شود:هیدروژل ها می توانند جاذب باشند و ترشحات زخم را حفظ کنند، طوری که تکثیر فیبروبلاست ها و مهاجرت کراتینوسیت ها را افزایش می دهند. این دو فرایند اخیر برای تکمیل بافت پوششی و ترمیم زخم بسیار ضروری هستند (5، 10). بعلاوه، محکم بودن شبکه ساختار هیدروژل ها، از عفونت زخم حفاظت می کند و از رسیدن میکروارگانیسم ها و میکروب ها به زخم جلوگیری می کند.
با این حال ساختار هیدروژل ها، اجازه ی انتقال مولکول های بیواکتیو مانند آنتی بیوتیک ها و داروها را به مرکز زخم می دهد. درحالیکه این مولکول ها می توانند با جذب ترشحات زخم در طول روند انتشار پایدار پس از تماس هیدروژل با سطح زخم، تبادل شوند، چنین مولکول هایی می توانند در طول فرایند تشکیل ژل، در درون شبکه هیدروژل به دام می افتند. محتوای آب بافت مانند قابل توجه هیدروژل ها، انعطاف پذیری موردنیاز و کشش را برای سازش محل زخم در مکان های مختلف بدن ، تهیه می کند.
ABSTRACT A review on polymeric hydrogel membranes for wound dressing applications: PVA-based hydrogel dressings
This review presents the past and current efforts with a brief description on the featured properties of hydrogel membranes fabricated from biopolymers and synthetic ones for wound dressing applications. Many endeavors have been exerted during past ten years for developing new artificial polymeric membranes, which fulfill the demanded conditions for the treatment of skin wounds. This review mainly focuses on representing specifications of ideal polymeric wound dressing membranes, such as crosslinked hydrogels compatible with wound dressing purposes. But as the hydrogels with single component have low mechanical strength, recent trends have offered composite or hybrid hydrogel membranes to achieve the typical wound dressing requirements.
Introduction
Hydrogels are vastly hydrophilic macromolecular networks, which are produced by chemical or physical crosslinking of soluble polymers. Due to peculiar properties of hydrogels such as, high-sensitive to physiological environments, hydrophilic nature, soft tissue-like water content and adequate flexibility, make them excellent candidates for biomedical applications. Hydrogels can swell and de-swell water in a reversible direction, showing specific environmental stimuliresponsive e.g. temperature, pH, and ionic strength.
Thus, such smart physiological response of hydrogels toward changes of physiological variable suggests their use in several biomedical applications [1]. Hydrogels have been introduced for the first time as crosslinked 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) hydrogels by Wichterle and Lim have been applied in numerous biomedical applications e.g. drug carrier, absorbable sutures, osteoporosis, and as neoplasm owing to their hydrophilic characters [2]. At that time, Lim and Sun [3] have offered calcium-alginate microcapsules for cell engineering and then, Yannas ’s group have fabricated synthetic hydrogels composed of natural polymer e.g. collagen to obtain novel dressing materials, showing optimal conditions for healing burns and wound dressing [4]. Subsequently, polymeric hydrogels have much attentions and interests of biomaterials scientists for many years. After revolution of hydrogel appearance which facilitated the production of wound dressings from the passive material to active and functionalized ones (Fig. 1). Earlier to 1960s, polymeric dressings have been considered as just passive materials that have the minimum role in the healing process. Winter [5] has introduced the first generation of polymeric dressings and provided the optimal environments for wound repair. In the mid 1970s, polymeric membranes have been investigated in the development of synthetic dressing materials. In 1978, several chitin-based polymeric materials have been used as the earliest wounds covers, owing to their appealing biological activities, showing that polymers are excellent candidates for developing dressing materials [6]. The research and development trend of hydrogels as polymeric transitory dressing membranes are becoming the main commercial target. Thus, some commercial hydrogels have appeared in the markets under brand names e.g. ‘‘Geliperm, Curasol and Tegagel” hydrogel dressing materials. These hydrogels were synthesized by chemical crosslinking of acrylamide and methylene-bis-acrylamide including polysaccharides [7,8].
According to the first attempts, biomaterial scientists suggested that hydrogels as dressing membranes meet all requirements for wound healing and proper candidate for burn patients in the shortest time possible because of the following justifications: (1) hydrogels control the lost fluids and liquid from the body, (2) maintain the wettability and moist in the wound zone, and (3) they possess tissue-like structure and compatibility. Most polymeric dressing materials e.g. hydrogels, foams, films, hydrocolloids, and alginates have their own aforementioned advantages. However, hydrogels are reported the best choice compared to other dressing forms due to they have the needed requirements for the ideal wound dressings (Table 1). The only disadvantage of hydrogels is their poor mechanical stability at swollen state. This drawback has been addressed by using ‘‘composite or hybrid hydrogel membranes” system consisting of more than one polymer in the dressing composition. Hydrogels are usual stabilized by means of chemical or physical interactions among the polymer chains which are known as crosslinking method. After crosslinking hydrogels have ability to retain great absorbed water in their mesh structure. The in situ forming hydrogels via physical crosslinking or radiation-crosslinking, hydrogels are preferred over the chemical crosslinking particularly in biomedical applications. Because of the physical method avoids the presence of crosslinking agents, organic solvents, and chemical reagents overcomes toxicity issue, as compared to the second crosslinking method [9]. Thus, physical crosslinking methods e.g. hydrogen bonding, Van der Waals bonds, or freeze-thawing (F-T) consecutive cycles are the safest crosslinking method for hydrogel formation which are mainly used for wound dressings and in-situ crosslinking cases.
Fig. 1 represents a comparison of the annual number of scientific publications distribution around the world based on ‘‘polymeric wound dressing materials” which was done using SciFinder Scholar search system in the beginning of 2016. The data analysis in Fig. 1 shows the obvious annual publications number growth with the term ‘‘polymeric wound dressings” during last five years, referring to the importance and big attentions in this medical approach. Thus, the annual costs of caring for chronic wounds in USA reached to 25 billion USD. In addition the wound management markets are estimated to raise a value of 4.4 billion USD in 2019 compared to the value of 3.1 billion USD in 2012. Further, statistics reported that between 6 and 15 billion USD was estimated as annual cost for healing of chronic wounds in USA [1]. Accordingly, many significant efforts have been done to mitigate the cost management of wound care approaches [1]. Strangely enough, although polymeric dressing’s progress has shown potential promising and has existed apparently in literatures for several decades, its understanding is still very limited and their publication numbers is a relatively exclusive and scatter. On the light of last contributions, polyvinyl alcohol (PVA)-hybrid hydrogel membranes were considered the most frequently polymeric membrane candidate for wound dressings and covers. This review aims to recollect the most polymers which previously blended with PVA for using as polymeric wound dressings, knowing that these modern dressings are suggested to initiate the healing efficiency and rate of wound instead of just to cover it. Thus, the review focuses on showing the remarkable polymers e.g. bio, synthetic, or composite polymers which were reported in literature as PVA-based hydrogel dressings.
- مقاله درمورد بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA
- پروژه دانشجویی بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA
- کاربرد پانسمان زخم در غشای پلیمری هیدروژل
- پایان نامه در مورد بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA
- تحقیق درباره بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA
- مقاله دانشجویی بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA
- بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA در قالب پايان‌نامه
- پروپوزال در مورد بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA
- گزارش سمینار در مورد بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA
- گزارش کارورزی درباره بررسی غشاهای هیدروژل پلیمری برای استفاده در پانسمان زخم: پانسمان هیدروژل مبتنی بر PVA