Hiyalüronik Asit Bazlı Glutatyon-Avokado Yağı-Jelatin-Kolajen-Laminin Yüklü 3 Boyutlu Biyoaktif Transdermal Doku İskelesi Tasarımı: Franz Difüzyon Salım Kinetiği Modellemesi

Abstract

Diyabetik yaralar, sitotoksik enzimler, radikal oksijen türleri (ROS) ve inflamatuar aracılar salgılayarak çevre dokulara büyük zarar veren sürekli bir nötrofil akını ile öne çıkan inflamatuar fazda kalır. ROS, istilacı patojenlere karşı savunma için gereklidir ve düşük ROS seviyeleri de hücre içi sinyalizasyonun temel aracılarıdır. Bununla birlikte, iltihaplı diyabetik yaralarda gözlendiği gibi aşırı ROS üretimi, lökositlerin aktivasyonuna ve endotel hücrelerinin hasar görmesine neden olur. Bu nedenle, kalıcı enflamasyonun azaltılması/sonlandırılması ve serbest radikallerin bir antioksidan ile ortadan kaldırılması iyileşmeyi artırmak için önemli bir strateji olabilir. Transdermal membran (TDM) doku iskelesi, yara iyileşmesini kolaylaştırmak ve yerel çevrenin hassas dengesini korumak için cildin doğal bileşenlerinden oluşur. Bu yara örtüsü, dermal steril bir matris (iskele)tir ve cilt yüzeyinin iyileşme sürecini kolaylaştırır. İskele kolajen (KOL), laminin (LM) ve yüzeyde sodyum hiyalüronat (hiyalüronik asit), dipalmytoyl fosfatidilkolin (DPPC) ve glutatyondan (GSH) yapılmış mikropartiküller içerir. GSH yüklü mikropartiküller, TDM 'nin antioksidan etkisinden sorumlu olan kısmıdır. Serbest radikallerin aktivitesini kontrol etme ihtiyacı nedeniyle, GSH serbest radikal hasarına karşı güçlü bir antioksidan olarak seçilmiştir. GSH, proteaz enzimlerinden koruyarak, fibroblastların fonksiyonlarını artırarak ve kolajen sentezini artırarak dermiste hücre çoğalmasını uyarır. Bu bileşiğin, serbest radikallerin temizlenmesi gibi kimyasal özellikleri veya belirli bir biyolojik sistemdeki dolaylı etkileri nedeniyle cilt için olağanüstü faydalara sahip olduğu gösterilmiştir. Yukarıdaki bilgiler dikkate alınarak, mikropartiküller içinde kapsüllenmiş ve daha düşük aralıklarda tek başına GSH konsantrasyonları, hücre canlılığı ve hücrelerdeki ROS üretimi üzerindeki etkisini belirlemek için değerlendirilmiştir. Diyabetik yaralar yavaş iyileşme eğilimindedir ve iyileşme süreci, daha yüksek uzuv amputasyonu riski nedeniyle çok karmaşık olabilir. Diyabetik yaralar, sitotoksik enzimler, ROS ve inflamatuar aracıları serbest bırakan nötrofillerin sürekli akışıyla karakterize inflamatuar fazda kalır ve çevredeki dokuya büyük zarar verir. İstilacı patojenlere karşı savunma için ROS gereklidir ve düşük ROS seviyeleri aynı zamanda hücre içi sinyallemenin temel aracılarıdır. Bununla birlikte, iltihaplı diyabetik yaralarda gözlenen aşırı ROS üretimi, lökositlerin aktivasyonuna ve endotel hücrelerinde hasara neden olur. Bu nedenle, kalıcı inflamasyonun azaltılması veya sonlandırılması ve bir antioksidanın eklenmesiyle serbest radikallerin ortadan kaldırılması, iyileşme oranını arttırdığı için önemli bir strateji olabilir. Yara bakımı alanındaki araştırmalar, hücre dışı matrisin (ECM) çeşitli proteinlerinden üretilen biyoaktif dermal matrislerin iyileşme sürecini destekleme yeteneğine sahip olduğunu ortaya çıkarmıştır. ECM, fibroblastların göçünde yer alan faktörlerden biridir ve bunların göç yolları, KOL, hiyalüronik asit (HyA) ve LM gibi ECM bileşimi tarafından yönlendirilir. Tip 1 kolajen, dermal matrislerin üretiminde yaygın olarak kullanılan bir malzemedir. Emilebilirdir, yüksek su afinitesine, düşük antijeniteye, iyi hücre uyumluluğuna ve doku yenilenmesini destekleme yeteneğine sahiptir. HyA, morfogenez ve onarım döneminde hücre göçünü kolaylaştırır. ECM proteinleri arasında, epidermiste keratinosit yapışması için önemli bir ligand olan laminin-5, keratinositin hayatta kalmasını destekler. DPPC, lipit çift katmanları oluşturma yetenekleri nedeniyle tüm hücre zarlarının ana bileşeni olan bir lipit sınıfına aittir. Bu bilgiler göz önüne alındığında, antioksidanı diğer bileşenlerle sinerjistik bir şekilde iletecek ve yara ortamının hassas dengesini koruyacak bir dermal matris tasarlandı. Böylece üç boyutlu (3B) Kolajen-Laminin gözenekli yapılı dermal matris hazırlanarak GSH yüklü HyA/AVO mikropartiküller ile doygun hale getirildi. Böylece TDM, kronik yara tedavilerinin etkinliğini artırarak iyileşme süresini kısaltır ve doku onarımına yardımcı olur. Yara bölgesindeki serbest/oksijen radikallerini azaltma yeteneği ile savunma mekanizması ve yara alanının dengesini ve yüzey cilt bileşenlerini telafi ederek doğal olarak oluşan yara iyileşme sürecini de kolaylaştırır.

Diabetic wounds remain in the inflammatory phase, characterized by a constant influx of neutrophils that cause extensive damage to surrounding tissues by secreting cytotoxic enzymes, radical oxygen species (ROS) and inflammatory mediators. ROS are essential for defense against invading pathogens, and low levels of ROS are essential mediators of intracellular signaling. However, excessive ROS production, as observed in inflamed diabetic wounds, leads to activation of leukocytes and damage to endothelial cells. Therefore, reducing/terminating persistent inflammation and eliminating free radicals with an antioxidant may be an important strategy to improve healing. TD dressing consists of skin's natural ingredients to facilitate wound healing and maintain the delicate balance of the local environment. This dressing is a dermal sterile matrix (scaffold) and facilitates the healing process of the skin surface. The scaffold contains collagen, laminin, and surface microparticles made of sodium hyaluronate (hyaluronic acid), dipalmytoyl phosphatidylcholine (DPPC), and glutathione (GSH). GSH-loaded microparticles are the part of TD responsible for its antioxidant effect. Because of the need to control the activity of free radicals, GSH has been selected as a powerful antioxidant against free radical damage. GSH stimulates cell proliferation in the dermis by protecting it from protease enzymes, increasing the functions of fibroblasts and increasing collagen synthesis. This compound has been shown to have extraordinary benefits for the skin due to its chemical properties, such as scavenging free radicals, or indirect effects on a specific biological system. Considering the above information, GSH concentrations encapsulated in microparticles and alone at lower ranges were evaluated to determine its effect on cell viability and ROS production in cells. Diabetic wounds tend to heal slowly and the healing process can be very complicated due to the higher risk of limb amputation. Diabetic wounds remain in the inflammatory phase, characterized by a constant influx of neutrophils that release cytotoxic enzymes, radical oxygen species (ROS), and inflammatory mediators, causing extensive damage to the surrounding tissue. ROS are required for defense against invading pathogens, and low levels of ROS are also essential mediators of intracellular signaling. However, excessive ROS production observed in inflamed diabetic wounds causes activation of leukocytes and damage to endothelial cells. Therefore, reducing or ending persistent inflammation and eliminating free radicals through the addition of an antioxidant may be an important strategy as it increases the rate of healing. Research in the field of wound care has revealed that bioactive dermal matrices produced from various proteins of the extracellular matrix (ECM) have the ability to support the healing process. ECM is one of the factors involved in the migration of fibroblasts, and their migration pathways are guided by the ECM composition, such as collagen, hyaluronic acid (HyA), and laminin. Type 1 collagen is a widely used material in the production of dermal matrices. It is absorbable, has high water affinity, low antigenicity, good cell compatibility and the ability to promote tissue regeneration. HyA facilitates cell migration during the period of morphogenesis and repair. Among ECM proteins, laminin-5, an important ligand for keratinocyte adhesion in the epidermis, promotes keratinocyte survival. DPPC belongs to a class of lipids that are a major component of all cell membranes due to their ability to form lipid bilayers. Given this information, a dermal matrix was designed that would deliver the antioxidant synergistically with other ingredients and maintain the delicate balance of the wound environment. Thus, a three-dimensional (3D) collagen-laminin porous structured dermal matrix was prepared and saturated with GSH-loaded HyA/AVO microparticles. Thus, TD increases the effectiveness of chronic wound treatments, shortens healing time and helps tissue repair. With its ability to reduce free/oxygen radicals in the wound area, it also facilitates the naturally occurring wound healing process by compensating the defense mechanism and balance of the wound area and surface skin components.