Cecropina B

Las películas de fibroína de seda Bombyx mori han sido modificadas por cecropina B (NH₂)-NGIVKAGPAIAVLGEAAL-CONH₂, usando el método de química de la carbodiamida. La seda fue tratada con una solución al 60% (v/v) de etanol acuoso para evitar la disolución de las películas durante el procedimiento de modificación, dando como resultado una transición estructural.

La superficie de la seda modificada con el péptido antimicrobiano presentó actividad antimicrobiana satisfactoria y durabilidad cuando se activó con una solución de EDC·HCl/NHS seguido de un tratamiento en una solución de PBS (pH 6,5 u 8) a temperatura ambiente durante 2 horas. La superficie de la película también mostró un ángulo de contacto hidrófilo, esencial para la adhesión y proliferación celular. Así mismo, la modificación con los péptidos aumentó la rugosidad de la fibra, los cuales se acoplaron herméticamente a la superficie de la seda³¹.

Cationes metálicos (Ag⁺, Cu²⁺)

Fibras de seda se modificaron con solución de ácido tánico (TA) o por acilación con etilendiaminotetraacético dianhídrido (EDTA-DA). Se investigó la cinética del complejo metal-amino por modificación con TA y acilación con EDTA-DA. Las propiedades físico-mecánicas de las fibras de seda aciladas con EDTA-DA se mantuvieron sin cambios, independientemente de la modificación química. Se estudió la absorción de cationes metálicos (Ag⁺, Cu²⁺) por las fibras de seda no tratadas y modificadas en función del tipo de agente modificador, el aumento de peso y el pH de la solución metálica por medio de espectroscopia de emisión por plasma de acoplamiento inductivo (ICP-AES). La absorción de Cu²⁺ a pH alcalino no fue influenciada significativamente por la modificación química del sustrato de seda. La absorción de Ag⁺ por la seda acilada con EDTA-DA se mantuvo igual de baja que en la seda sin tratar, mientras que fue mejorada en la modificada por TA. Los resultados demuestran que cuanto mayor sea el contenido de TA, mayor es la absorción de Ag⁺, confirmando que las fibras de seda acidalas por EDT-DA acompañadas de metales (Ag⁺y Cu²⁺) exhiben actividad antibacteriana significativa frente a Cornebacterium³².

Quitosano

Se ha estudiado la modificación de la superficie de la fibra de seda usando anhídridos para adherir el quitosano polisacárido y la capacidad de teñido de la seda modificada. La fibra de seda se desgomó y aciló con 2 anhídridos: anhídrido succínico y anhídrido ftálico en diferentes disolventes (dimetil sulfóxido y dimetilformida). El quitosano polisacárido se injertó a la fibra de seda acilada y fue teñida por colorante ácido (ácido negro NB.B). Se investigaron los efectos del pH, la concentración de quitosano y el tiempo de reacción en el injerto de quitosano de la seda acilada. Las propiedades físicas muestran cambios sensibles sin tener en cuenta el aumento de peso. La microscopia electrónica de barrido mostró la presencia de materiales firmemente unidos a la superficie de la seda, los cuales fueron validados por espectroscopia infrarroja evidenciando que el quitosano se injertó en la seda acilada a través de la formación de nuevos enlaces covalentes. El teñido de la fibra de seda acilada unida al quitosano indica la capacidad colorante mayor en comparación con las muestras de seda solamente aciladas o desgomadas. Se propuso el mecanismo de injerto de quitosano sobre seda desgomada a través de uniones anhídrido. Los resultados de esta investigación apoyan el potencial de producción de nuevas fibras textiles ecológicas. Vale la pena mencionar que las muestras injertadas tienen potencial antibacteriano debido a la propiedad antibacteriana de las moléculas de quitosano³³.

Poli(ácido acrílico)/poli(cloruro de dimetildialilamonio)

Capa por capa es una técnica versátil para la preparación de películas poliméricas de varias capas. Sin embargo, la fabricación de la película polimérica sobre seda para el crecimiento in situ de alta densidad de nanopartículas de plata (AgNPs) no se había realizado. Meng et al. utilizaron poli(ácido acrílico)/poli(cloruro de dimetildialilamonio) para colocar las múltiples capas, posteriormente sirvió como una matriz de 3 dimensiones para la síntesis in situ de AgNPs. Después de 8 rondas de montaje de capas la seda estuvo totalmente cubierta con una capa de película polimérica. AgNPs con buenas estructuras cristalinas pueden ser generadas de manera in situ en las multicapas de la seda con recubrimiento. La seda modificada podría matar efectivamente las bacterias existentes e inhibir el crecimiento bacteriano, demostrando la actividad antimicrobiana. Por otra parte, la liberación de Ag⁺ de la seda modificada puede durar 120 horas, dando a la seda una actividad antimicrobiana sostenible. Estos hallazgos pueden proporcionar un nuevo método para preparar seda antimicrobiana funcionalizada con AgNPs para aplicaciones potenciales en la industria textil³⁸.

Poliuretano con nanopartículas

Las aplicaciones potenciales de las nanopartículas como agentes antimicrobianos se han investigado y ofrecen grandes oportunidades para hacer frente a varios problemas de brotes virales y bacterianos. Los poliuretanos (PU) son una clase diversa de materiales poliméricos que también tienen aplicaciones en varias áreas de la ciencia biomédica. Nanopartículas de óxido de cobre (CuO) de tamaño medio (∼50 nm) fueron incrustadas en una matriz de PU a través de 2 procesos de fabricación eléctricos. Para dilucidar la actividad antimicrobiana, una serie de diferentes composiciones de CuO dentro de la matriz PU (0%, 1%, 5% y 10% w/w) se electrohilaron para formar películas porosas delgadas (espesor <10 μm). Después del lavado de las películas se ensayaron sus propiedades antimicrobianas contra Staphylococcus aureus resistente a meticilina. Se demostró que con 10% w/w CuO durante un período de 4horas redujo significativamente las poblaciones bacterianas. Este enfoque demuestra el potencial de generar estructuras antimicrobianas para una serie de aplicaciones, tales como filtros de diseño, revestimientos estampados, tejidos transpirables, películas adhesivas (a diferencia de las suturas) y el apoyo a las estructuras mecánicamente³⁹.

Nanopartículas de plata

La fabricación de seda modificada con AgNPs para la aplicación antibacteriana es uno de los temas actuales en la investigación de biomateriales.

A pesar de que la seda podría proporcionar una gran cantidad de propiedades únicas, la naturaleza de la proteína hace que sea una matriz para la adherencia bacteriana, lo que da resultado a su degradación o deformación. Otras aplicaciones de materiales a base de seda se han visto obstaculizadas en gran medida por la adherencia y el crecimiento fácil de bacterias.

En los últimos años enormes esfuerzos se han dedicado a la elaboración de fibras de seda únicas con actividad antibacteriana. La modificación de la superficie con sustancias antimicrobianas es uno de los métodos más aceptables, y las AgNPs son las más atractivas debido a que tienen un amplio espectro de efectos antibacterianos en las bacterias Gram-negativas y Gram-positivas.

Lu et al. mencionan que al hacer ensayos de curva de crecimiento y de zonas de inhibición bacteriana utilizando un polímero (polidopamina), tanto como matriz tridimensional como reductora para la síntesis in situ de AgNPs en fibras de seda, demuestra claramente la propiedad antibacteriana de la seda funcionalizada. Este trabajo puede proporcionar un nuevo método para la preparación de la seda funcionalizada con AgNPs y su actividad antibacteriana para la industria⁴⁰.

Nanopartículas de dióxido de titanio

Se ha diseñado una técnica de modificación de la superficie para la fabricación de múltiples materiales de seda; se ha desarrollado con éxito nanocompuestos textiles por la funcionalización de la seda con TiO₂ y nanopartículas de TiO₂-AgNPs. Las NPs se montan sobre un sustrato de seda a través de enlaces covalentes, incluyendo el enlace de óxido enodiol-metal, la deshidratación de resina y la acilación de la seda. Debido a la fuerte unión química, tela de fibroína de seda (SFF) y las NPs, formaron un sistema compuesto estable. Las SFF con TiO₂-AgNPs están dotadas de notables propiedades de protección UV y una capacidad antibacteriana eficiente hacia Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa. Además, la fotodegradación casi total de naranja de metileno bajo iluminación UV ilustra que las SFF funcionalizadas poseen alta fotocatálisis y la capacidad de autolimpieza. Este material de seda multifuncional satisface la demanda del mercado de los «productos» inteligentes «naturales», y es un material práctico prometedor para su uso en la industria textil, la esterilización de hospitales y la limpieza del medio ambiente³⁵.

Nanopartículas de dióxido de cerio

Para dotar a la seda la capacidad de «blindaje» de UV y la actividad antibacteriana, las nanopartículas de CeO₂ se inmovilizaron sobre la superficie de seda a través de un enfoque de recubrimiento por inmersión sin cambiar la estructura de la seda. La densidad de la superficie de las nanopartículas se pudo ajustar fácilmente mediante el control del número de ciclos de recubrimiento por inmersión. La estabilidad térmica mejorada de la seda modificada se exhibe en el análisis termogravimétrico y análisis termogavimétrico derivado. La excelente capacidad de protección UV y la propiedad antibacteriana de la seda recubierta con nanopartículas de CeO₂ se demuestran en espectroscopia de reflectancia difusa UV-vis y el ensayo de capacidad de formación de colonias, respectivamente. Basándose en los datos, se puede concluir que las nanopartículas de CeO₂ podrían ser utilizadas como un material de revestimiento muy prometedor para modificar seda con protección UV y aplicaciones antibacterianas³⁶.

Nanopartículas de plata con hidrocoloide

Las nanopartículas de plata cubiertas con alginato de sodio se depositaron capa por capa en las suturas quirúrgicas, y se caracterizan por su actividad antimicrobiana contra Staphylococcus aureus. La concentración de alginato de sodio usado en la etapa de síntesis se varió de 5 mM a 0,1 mM, y se encontró que tienen un efecto importante en la actividad antimicrobiana final de la fibra. El depósito de la capa por capa de las nanopartículas de plata con poli (cloruro de dialildimetilamonio) (PDAD-MAC) se estudió primero en portaobjetos de vidrio mediante el control de los cambios en la absorbancia a 400 nm que corresponden a la banda plasmónica de las AgNPs. El proceso de deposición capa por capa se concluyó a partir del incremento lineal en la absorbancia de la película en función del número de capas depositadas. La misma técnica de deposición se aplicó entonces a las suturas quirúrgicas de poliamida, y la menor concentración de alginato produjo la mayor eficiencia antimicrobiana. Estos resultados sugieren que la afinación del producto utilizado en el paso de síntesis influye fuertemente en la actividad antimicrobiana posterior de las nanopartículas^40,41.

Nanopartículas de plata con palapolilisina hiperramificada

El objetivo de este estudio fue desarrollar un recubrimiento antimicrobiano activo a largo plazo para suturas quirúrgicas. Con este fin se sintetizaron 2 nanocontenedores poliméricos insolubles en agua basados en polilisina hiperramificada (HPL), hidrófobamente modificados, ya sea usando éter de glicidilo hexadecilo o una mezcla de cloruro de estearoilo/palmitoilo (FA). AgNPs altamente estabilizadas (2-5 nm de tamaño) se generaron mediante la disolución de nitrato de plata en las soluciones de HPL modificadas en tolueno, seguido de un proceso de reducción con ácido L-ascórbico. Suturas quirúrgicas a base de poli (ácido glicólico) fueron recubiertas por inmersión con los 2 nanocompuestos poliméricos de plata diferentes (AgNP/palmitoilo y AgNP/éter de glicidilo hexadecilo). Las suturas recubiertas presentaban altas eficacias de reducción de más del 99,5% de adhesión de las células vivas de Staphylococcus aureus sobre la superficie, en comparación con la sutura sin recubrimiento. Experimentos de liberación de plata de las suturas modificadas HPL-AgNP a través de lavados con solución salina tamponada con fosfato mostraron una liberación constante de iones de plata durante más de 30 días. Después de este período de lavado, las suturas retuvieron sus altos grados de acción contra la adhesión bacteriana. Los ensayos de citotoxicidad usando células L929 de fibroblastos de ratón mostraron que los materiales son básicamente no citotóxicos⁴².

Triclosán y clorhexidina

El triclosán acompañado de agentes antiplaca adicionales, comúnmente usados después de la cirugía oral, que contienen clorhexidina y cloruro de cetilpiridinio como componentes activos, también se han evaluado para este fin en suturas de poliglactina 910, asegurando el efecto inhibidor in vitro de placa, prevenido la colonización de Streptococcus aureus y Staphylococcus epidermidis⁴³.

Yodoformo y caléndula

La reducción de la colonización bacteriana de las suturas trenzadas de seda después de la cirugía oral se ha logrado utilizando antisépticos, uno de ellos es el compuesto de yodoformo (15,5%) y aceite de caléndula (5,0%) en presentación de pomada utilizado como un material de recubrimiento⁴⁴.

Clorhidrato de levofloxacina

Los fármacos antibacterianos sintéticos, tales como las cápsulas de clorhidrato de levofloxacina, han sido utilizados en suturas no reabsorbibles (seda), usando policaprolactona como un portador de recubrimiento y ácido acético como el disolvente⁴⁶.

Diclofenaco

Un concepto novedoso se introduce en las fibras con elución de fármacos para asegurar un buen control de las características de administración de fármacos y amplia aplicación a diferentes compuestos bioactivos. Suturas bioactivas basadas en policaprolactona y cargadas con el fármaco antiinflamatorio diclofenaco (DIC) o DIC nanohíbrido, donde el fármaco se intercala en una hidrotalcita sintética (hidroxicarbonato de Mg/Al) (HT-DIC). Se observó la morfología, propiedades mecánicas y características de liberación del fármaco en las suturas modificadas; los resultados hicieron hincapié en que las propiedades de tracción de las fibras están claramente afectadas por DIC o por adición de HT-DIC, mientras que la presencia de nudos tiene una influencia limitada en el comportamiento mecánico de las suturas. La liberación de diclofenaco depende de cómo se carga en la fibra (libre o nanohíbrido), mientras que la combinación de la libre-DIC y HT-DIC puede permitir una sintonización adicional del perfil de liberación. En experimentos in vivo muestran una reducción de las respuestas inflamatorias asociadas con fibras cargadas con DIC. Por lo tanto, se proporciona una prueba de inicio para una nueva clase de suturas bioactivas con integración de tecnologías avanzadas de liberación controlada⁴⁷.

Vancomicina

Metacrilato de glicidilo (GMA) y ácido acrílico (AAC) fueron injertados por separado en suturas de monofilamentos de polipropileno (PP) por medio de preirradiación, utilizando una fuente de γ-Co, con el propósito de colocar vancomicina a través de: a) la inmovilización covalente a través de los grupos de glicidilo del GMA; y b) la interacción iónica con restos de AAC. El efecto de la dosis absorbida de radiación, la concentración de monómero, temperatura y tiempo de reacción en el grado de injerto se evaluó en detalle. El injerto de GMA varió de 25% a 800%, mientras que el rendimiento del injerto de AAC en PP podría sintonizarse entre 9% y 454%, en dosis de 5 a 50 kGy/h y una tasa de dosis de 13,7 kGy/h. El injerto de GMA o AAC redujo la temperatura de descomposición e hizo las suturas hinchables en cierta medida. El injerto de GMA condujo a un recubrimiento continuo, suave y grueso, que era adecuado para la inmovilización de hasta 1,9g de vancomicina por gramo, la cual permitió una reducción de CFU del Staphylococcus aureus adherido a la superficie de la sutura. Por otro lado, las suturas funcionalizadas con AAC secas mostraron una superficie áspera y agrietada, que era responsable de un menor aumento en el coeficiente de fricción. Suturas PP-AAC exhibieron hinchazón dependiente del pH y extraordinariamente alta capacidad para albergar a la vancomicina (hasta 109,9 mg/g), especialmente aquellos con un grado intermedio de injerto. Algunas suturas con AAC se mostraron capaces de inhibir el crecimiento bacteriano después de sucesivos desafíos con césped fresco. Por lo tanto, el ajuste del rendimiento de injerto de GMA o AAC puede permitir la preparación de suturas con combinación de fármacos que retienen o liberan, respectivamente, agentes antimicrobianos⁴⁸.

Octenidina

En este estudio se investigó la octenidina, un fármaco antimicrobiano, como agente de revestimiento para suturas quirúrgicas. Para lograr una alta eficacia antimicrobiana y biocompatibilidad necesaria en los dispositivos médicos, se centraron en la optimización de los recubrimientos con octenidina a base de ácidos grasos. Para este propósito las suturas antimicrobianas se prepararon con octenidina-laurato u octenidina-palmitato en 11, 22, y 33 g/cm; la concentración de fármaco se normalizó por la longitud de las suturas. Las suturas que contienen octenidina se compararon con la sutura comercial recubierta con triclosán Vicryl^® Plus. Se analizó la liberación de octenidina en una solución acuosa y la eficacia antimicrobiana a largo plazo se evaluó mediante pruebas de difusión en agar utilizando Staphylococcus aureus. Para la determinación de la biocompatibilidad se realizaron ensayos de citotoxicidad (WST-1) con fibroblastos de ratón L-929. En un experimento de elución de 7 días las suturas recubiertas octenidina-palmitato demostraron la liberación del fármaco mucho más lento (11 g/cm: 7%; 22 g/cm: 5%; 33 g/cm: 33%) que las suturas octenidina-laurato (11 g/cm: 82%; 22 g/cm: 88%; 33 g/cm: 87%). Además, las suturas que contenían el fármaco (11 mg/cm) se asociaron con la citotoxicidad aceptable de acuerdo con la norma ISO 10993-5 estándar, y mostró, similar a Vicryl Plus, la eficacia relevante para inhibir el crecimiento de bacterias que rodea durante un máximo de 9 días³⁸.

Suturas recubiertas con octenidina a una concentración de 11 g/cm revelaron una alta eficacia antimicrobiana y biocompatibilidad. Debido a su liberación retardada se deben preferir los portadores de palmitato. Tales revestimientos son candidatos para pruebas clínicas en cuanto a su seguridad y eficacia⁴⁹.

Amonio cuaternario

También se ha evaluado la actividad antimicrobiana de un nuevo compuesto cuaternario de amonio (K21) como revestimiento de diferentes materiales de sutura, utilizando como vehículo etanol.

Se probó frente a patógenos periodontales como Porphyromonas y especies de endodoncia como Enterococcus faecalis cultivadas hasta la fase logarítmica temprana, y se inocularon en un agar sangre enriquecido con Brucella, en el que se colocaron longitudes idénticas de suturas quirúrgicas (catgut crómico, poliéster, seda y nylon) y como control hilo dental sin cera impregnada con K21 en 5%, 10%, 20% y 25% v/v en el vehículo (etanol). Se incluyeron los controles siguientes: 1) las suturas tratadas con vehículo; 2) suturas sin tratar; y 3) hilo dental sin cera. Los resultados indican que la sutura revestida con K21 a concentraciones que oscilan de 5% a 25%, dependiendo del tipo de sutura, tiene actividad antimicrobiana para P. gingivalis y E. faecalis. Sutura de nylon recubierta con K21 en 5%, 10%, 20% y 25% resultó inhibir en zonas que van desde 3 hasta 11 mm, mientras que la sutura de poliéster con K21 fue más eficaz a menores concentraciones, como 5% (p = 0,0031), 10% (p = 0,0011) y 20% (p = 0,0002), dando 7,5, 8,3 y 10,5 mm de zonas de inhibición. La sutura de seda recubierta con K21 produjo zonas significativas de inhibición a 25% (p < 0,0001), mientras que el hilo crómico con K21 fue eficaz a concentraciones de 5% (p = 0,0081) y 25% (p < 0,0001). Se concluyó que las suturas quirúrgicas revestidas con K21 tienen actividad antimicrobiana de especies bacterianas que afectan directamente a la infección postoperatoria y bacteriemia²⁴.

Cianoacrilato

Recientemente, adhesivos tisulares (cianoacrilato) se han utilizado como alternativas para evitar la sutura y mejorar la eficacia del tiempo postoperatorio de la extracción quirúrgica de los terceros molares inferiores⁵. Un ensayo clínico controlado incluyó el estudio de 50 pacientes con terceros molares simétricos retenidos bilateralmente. Se realizaron suturas convencionales en el lado de control del paciente, y se colocó pegamento de cianoacrilato en el lado de estudio. Los análisis de los datos mostraron que la intensidad del dolor postoperatorio con el método de pegamento de cianoacrilato fue menos significativa que con la sutura en el 1.°, 2.° y 7.° día después de la cirugía, mientras que el sangrado postoperatorio y la inflamación con el método de pegamento de cianoacrilato eran menos importantes que con la sutura en el 1.^er día de postoperatorio.

Así pues, este estudio sugiere que la eficacia de ambos, pegamento de cianoacrilato y la sutura, es similar en la cicatrización de heridas, pero el uso de pegamento mostró mejor hemostasia, disminución rápida del dolor y de la inflamación. Sin embargo, al no hacer uso de sutura los colgajos pudieran unirse incorrectamente provocando una mala cicatrización⁵⁰.