Pensos inovadores para tratamento de feridas crónicas

Abstract

A pele é o maior órgão do corpo humano e tem a função de barreira contra agressões externas do meio ambiente estando por isso sujeita a lesões internas e externas na forma de feridas. O processo de cicatrização de feridas pode ser comprometido quando o sistema imunológico está enfraquecido ou em situações de feridas graves. Nestas situações, é comum o aparecimento de infeções que dificultam e atrasam o processo de cicatrização por longos períodos de tempo. Os pensos para feridas são amplamente utilizados para auxiliar o processo de cicatrização do corpo, com o objetivo de obter e criar um ambiente propício à recuperação rápida e completa da pele, evitando o aparecimento de infeções. Neste trabalho, foram sintetizadas espumas de poliuretano (PU) funcionalizadas com dois líquidos iónicos (LI) da família dos amónios quaternários visando obter biomateriais com propriedades antimicrobianas intrínsecas. As espumas de poliuretano foram sintetizadas utilizando diferentes quantidades de líquido iónico, tendo sido também testada a adição do comonómero polietilenoglicol por forma a aumentar a biocompatibilidade das espumas. Foi ainda testada a influência do anião do LI nas propriedades das espumas recorrendo ao líquido iónico comercial T2EG (T2EG-ES) e líquido iónico modificado obtido pela troca iónica do anião etilsulfato do LI comercial pelo anião cloreto (T2EG-Cl). Para a síntese das espumas foram utilizados um poliol comercial biodegradável e obtido de fontes naturais (Emerox 14550) e isocianatos não aromáticos e pouco voláteis ((poli(hexametileno diisocianato) e a isoforona)), seguindo um processos de síntese relativamente simples. As espumas sintetizadas foram caracterizadas tendo em conta as suas propriedades de capacidade de sorção de água, porosidade, permeabilidade ao vapor de água, condutividade elétrica, capacidade de libertação e permeação de um antibiótico, toxicidade e atividade antimicrobiana. As propriedades antimicrobianas das espumas de poliuretano catiónicas sintetizadas foram avaliadas em relação às bactérias gram-positivas e gram-negativas S. aureus e P. aeruginosa, respetivamente. Foi ainda avaliado o potencial das espumas para monitorização da ferida através de mudanças de cor do penso consoante o pH da ferida.Os resultados mostraram que foi possível a funcionalização das espumas de PU com ambos os líquidos iónicos testados. As espumas funcionalizadas apresentam maior capacidade de sorção de água, maior porosidade e maior taxa de transmissão de vapor de água. A condutividade elétrica das espumas aumentou com a diminuição da porosidade das mesmas. A capacidade de impregnação das espumas com um antibiótico aumentou com o aumento da capacidade se sorção de água das espumas. Foi possível obter cinéticas de libertação controlada de antibiótico durante períodos de pelo menos 8 horas. Evidenciou-se ser possível a monitorização do estado da ferida pela mudança de cor do penso em resultado das variações de pH que a ferida apresenta em casos de infeção. A atividade antimicrobiana contra as bactérias gram-positivas S. aureus revelou ser maior para as amostras de espuma de PU com maior quantidade de líquido iónico usado na sua síntese. Já a toxicidade das espumas de PU, foi menor nas espumas sintetizadas com o líquido iónico comercial T2EG contendo o anião etilsulfato e o comonómero polietilenoglicol. De um modo geral, os resultados obtidos para as espumas funcionalizadas com líquidos iónicos foram promissores, provando que a presença de LIs melhora variadas propriedades do material e deve continuar a ser estudado, principalmente para uma melhor avaliação da atividade antimicrobiana e redução da toxicidade associada.

The skin is the largest organ of the human body and serves as a barrier against external environmental aggressions, making it susceptible to both internal and external injuries in the form of wounds. The wound healing process can be compromised when the immune system is weakened or in cases of severe wounds. In these situations, infections commonly arise, complicating and delaying the healing process for extended periods of time. Wound dressings are widely used to assist in the body's healing process, aiming to create an environment conducive to rapid and complete skin recovery while preventing infections.In this work, polyurethane (PU) foams functionalized with two quaternary ammonium-based ionic liquids (ILs) were synthesized to obtain biomaterials with intrinsic antimicrobial properties. The polyurethane foams were synthesized using different quantities of ionic liquid, and the addition of the comonomer polyethylene glycol was also tested to increase the biocompatibility of the foams. The influence of the IL's anion on the foam properties was investigated using the commercial ionic liquid T2EG (T2EG-ES) and a modified ionic liquid obtained by ion exchange of the ethyl sulfate anion of the commercial IL with the chloride anion (T2EG-Cl). For the foam synthesis, a biodegradable commercial polyol derived from natural sources (Emerox 14550) and non-aromatic, low-volatile isocyanates (poly(hexamethylene diisocyanate) and isophorone) were used, following a relatively straightforward synthesis process.The synthesized foams were characterized based on their properties of water sorption capacity, porosity, water vapor permeability, electrical conductivity, antibiotic release capacity, toxicity, and antimicrobial activity. The antimicrobial properties of the synthesized cationic polyurethane foams were evaluated against the gram-positive and gram-negative bacteria S. aureus and P. aeruginosa, respectively. The potential of the foams for wound monitoring through color changes of the dressing according to the wound's pH was also assessed.The results showed that functionalization of the PU foams with both tested ionic liquids was successful. The functionalized foams exhibited higher water sorption capacity, greater porosity, and increased water vapor transmission rate. The electrical conductivity of the foams increased with decreasing porosity. The foam's impregnation capacity with an antibiotic increased with the foam's water sorption capacity. Controlled release kinetics of the antibiotic for periods of at least 8 hours were achieved. It was possible to monitor the wound's status by the dressing's color change due to variations in pH that the wound presents in cases of infection. The antimicrobial activity against the gram-positive bacteria S. aureus was higher for the PU foam samples with a higher amount of ionic liquid used in their synthesis. The toxicity of the PU foams was lower in foams synthesized with the commercial ionic liquid T2EG containing the ethyl sulfate anion and the comonomer polyethylene glycol.Overall, the results obtained for the foams functionalized with ionic liquids were promising, proving that the presence of ILs improves various characteristics of the material and should continue to be studied, particularly for a better evaluation of antimicrobial activity and reduction of associated toxicity.