Tannic acid/poly(vinyl alcohol)-modified chitosan/bacterial cellulose composite membranes with enhanced surface hydrophilicity and wet-state stability for anti-adhesion applications
Questo studio dimostra che la modifica di membrane di chitosano/cellulosa batterica con un rivestimento di acido tannico/poli(alcool vinilico) migliora significativamente l'idrofilia superficiale e riduce l'adesione dei fibroblasti, mantenendo al contempo una robusta stabilità meccanica allo stato umido, risultando in una barriera anti-adesione altamente efficace che ha prevenuto completamente le aderenze postoperatorie in un modello murino.
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Dopo un intervento chirurgico addominale o pelvico, il naturale processo di guarigione del corpo può talvolta spingersi troppo oltre. Quando i tessuti vengono danneggiati, il corpo invia proteine e cellule per riparare il danno, ma questa risposta può causare l'adesione indesiderata degli organi interni tra loro. Queste cicatrici interne, note come aderenze, possono portare a dolore cronico, ostruzioni intestinali o infertilità, e spesso rendono interventi futuri molto più difficili e pericolosi. Per prevenire ciò, i medici utilizzano barriere fisiche — sottili fogli o gel posti tra i tessuti lesionati — per tenerli separati durante la guarigione. Tuttavia, creare una barriera che funzioni bene è un delicato gioco di equilibrio. Deve essere abbastanza resistente da rimanere intatta nell'ambiente umido e salino del corpo umano, ma anche abbastanza morbida da conformarsi a superfici irregolari. Fondamentalmente, la sua superficie deve essere abbastanza scivolosa e affine all'acqua da impedire alle cellule di aggrapparsi ad essa e formare nuove cicatrici. Se la barriera si dissolve troppo velocemente, si gonfia e perde la sua forma, o risulta troppo ruvida al tatto, fallisce nel suo compito.
Ricercatori della Zhengzhou University e della Beijing University of Chemical Technology hanno sviluppato un nuovo tipo di membrana barriera che affronta queste sfide combinando due materiali naturali e aggiungendo un rivestimento superficiale speciale. Sono partiti dal chitosano, una sostenza derivata dai gusci dei crostacei che è delicata sul corpo, e lo hanno mescolato con la cellulosa batterica, una forma pura di fibra prodotta dai batteri nota per la sua resistenza. Mescolando questi due elementi, hanno creato un foglio di base abbastanza robusto da mantenere la sua forma quando è umido, ma comunque flessibile. Per rendere la superficie ancora migliore, hanno immerso questi fogli in una soluzione contenente acido tannico, un composto presente nel tè e nel vino, e alcol polivinilico, una comune plastica solubile in acqua. Questo processo di rivestimento è stato progettato per rendere la superficie della membrana estremamente liscia e attrattiva verso l'acqua, il che aiuta a scivolare facilmente contro i tessuti e scoraggia le cellule dall'aderire.
Il team ha testato membrane con diverse quantità di cellulosa batterica per trovare la base perfetta, stabilendosi su una miscela contenente il dieci per cento di cellulosa batterica. Hanno poi variato il tempo di permanenza delle membrane nella soluzione di rivestimento, da sei a ventiquattro ore, per vedere quanto tempo fosse necessario il trattamento per ottenere i migliori risultati. L'obiettivo era trovare una versione che diventasse molto scivolosa e affine all'acqua senza perdere la propria forza o sfaldarsi in acqua. Hanno scoperto che immergere le membrane per diciotto ore produceva l'equilibrio ideale. Questa specifica membrana, che hanno chiamato CBTP18, è diventata così affine all'acqua che una goccia d'acqua si è distesa quasi completamente piatta sulla sua superficie, mentre la versione non rivestita respingeva l'acqua come un'auto cerata. Allo stesso tempo, la superficie è diventata incredibilmente liscia, con un livello di attrito così basso da essere paragonabile a una superficie ben lubrificata, permettendo di scivolare facilmente.
Nonostante questi drammatici cambiamenti alla superficie, la membrana è rimasta notevolmente forte. Testata in un ambiente liquido che imita il corpo umano, la membrana rivestita ha mantenuto quasi tutta la sua forza originale, reggendo alla pressione altrettanto bene della versione non rivestita. Ha anche mostrato una grande stabilità nel tempo; dopo essere rimasta in una soluzione salina per trentacinque giorni, ha mantenuto circa il settantuno per cento della sua massa originale, dimostrando che non si sarebbe dissolta prima del completamento della guarigione. I ricercatori hanno anche controllato la sicurezza del materiale per il corpo. Hanno scoperto che non danneggiava i globuli rossi e che le cellule viventi crescevano bene su di esso, non mostrando segni di tossicità. Ancora più importante, il rivestimento ha ridotto con successo il numero di cellule che si attaccano alla superficie. Nei test di laboratorio, il numero di fibroblasti — cellule responsabili della costruzione del tessuto cicatriziale — che aderivano alla membrana rivestita è diminuito di oltre la metà rispetto alla versione non rivestita.
Per vedere se questi risultati di laboratorio si mantenessero in un organismo vivente, i ricercatori hanno testato la membrana nei topi. Hanno creato un modello di lesione chirurgica in cui la parete addominale e il cieco, una parte dell'intestino, venivano graffiati per simulare un trauma. Nel gruppo di topi che non ha ricevuto alcun trattamento, quattro su sei hanno sviluppato aderenze visibili dove i tessuti si erano attaccati tra loro. Al contrario, nessuno dei sei topi trattati con la nuova membrana ha sviluppato alcuna aderenza visibile. Quando i ricercatori hanno esaminato i tessuti al microscopio, hanno trovato che le aree trattate erano guarite pulitamente con una minima infiammazione, e la membrana stessa rimaneva intatta senza rompersi o deformarsi. Lo studio suggerisce che questa combinazione di una base naturale resistente e un rivestimento scivoloso e affine all'acqua crea una barriera che mantiene efficacemente separati i tessuti feriti durante le fasi critiche iniziali della guarigione, offrendo uno strumento promettente per prevenire le complicazioni della cicatrizzazione postoperatoria.
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