El gel todavía funciona a temperaturas bajo cero y contiene compuestos antimicrobianos naturales derivados de la catalizador – ScienceDaily

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Los científicos de alimentos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) han hecho un vendaje de gel antibacteriano utilizando cáscaras desechadas de la popular fruta tropical durian.

Conocido como el “Rey de las frutas” en el sudeste asiático, el durián tiene una piel gruesa con espinas puntiagudas que se desecha, mientras que la pulpa dulce que rodea las semillas en su interior se considera un manjar.

Al extraer celulosa de alta calidad de las cáscaras de durian y combinarla con glicerol, un subproducto de desecho de la industria del biodiésel y el jabón, los científicos de NTU han creado un gel suave similar a una lámina de silicona que se puede cortar en vendajes de varios tipos y tamaños.

Luego agregaron las moléculas orgánicas producidas por la levadura de cerveza conocidas como fenoles de levadura natural, lo que hace que el vendaje sea mortal para las bacterias.

Desarrollada por el profesor William Chen, director del Programa de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la NTU, la innovación se publicó recientemente en Química e ingeniería sostenibles ACS, una revista revisada por pares de la American Chemistry Society.

Los parches de hidrogel convencionales están comúnmente disponibles en las farmacias, generalmente se usan para cubrir heridas de cirugía para minimizar la formación excesiva de tejido cicatricial, lo que resulta en una cicatriz más suave y plana. El parche mantiene la piel hidratada en lugar de secarse cuando se usan parches convencionales o vendajes de gasa.

El profesor Chen dijo que los parches de hidrogel convencionales en el mercado están hechos de materiales sintéticos como polímeros como polimetacrilato y polivinilpirrolidina. Aquellos con propiedades antimicrobianas también usan compuestos metálicos como iones de plata o cobre. Dichos materiales sintéticos aprobados para su uso en aplicaciones biomédicas son más caros que el nuevo hidrogel elaborado a partir de materiales de desecho naturales.

“Con la creciente amenaza de las superbacterias resistentes a los antibióticos, el mundo necesitará varias formas alternativas de prevenir las infecciones. Una forma eficaz de proteger las heridas abiertas es con vendajes antimicrobianos que sean biocompatibles y seguros para un uso prolongado por parte de los seres humanos. Esto es especialmente importante para los diabéticos pacientes con heridas crónicas ”, explicó el profesor Chen, profesor de la Cátedra Michael Fam de Ciencia y Tecnología de los Alimentos en la Escuela de Ingeniería Química y Biomédica.

“Al utilizar productos de desecho que actualmente se descartan en grandes cantidades (cáscaras de durian y glicerol) podríamos convertir los desechos en un valioso recurso biomédico que puede mejorar la recuperación rápida de heridas y reducir las posibilidades de infección.

Dado que la cáscara comprende el 60% del durian, generalmente se descarta e incinera, lo que plantea un problema ambiental. En Singapur, Straits Times informó que 14.300 toneladas[1] durian (estimados 10 millones de durian) fueron importados y consumidos en 2017.

Al ser no tóxico y biodegradable, el vendaje de gel orgánico también debe tener un impacto ambiental menor que los vendajes sintéticos tradicionales.

Al dar un comentario independiente sobre esta innovación, el profesor asociado Andrew Tan, vicedecano (facultad) de la Facultad de Medicina Lee Kong Chian de la NTU, experto en trastornos metabólicos, dijo que ahora existen en el mercado hidrogeles naturales y sintéticos. La utilidad para curar ciertos tipos de heridas es bien reconocida.

“Los vendajes de hidrogel son conocidos por su no toxicidad, la capacidad de rehidratar el lecho de la herida y pueden facilitar el desbridamiento autolítico (donde las enzimas del cuerpo y los fluidos naturales trabajan para suavizar y eliminar los tejidos dañados). El trabajo único del profesor Chen es el reciclado de durian cáscara para obtener celulosa. También es bastante único en el sentido de que las espinas de durian pueden doler, pero los materiales de la cáscara pueden curar “, dijo el prof.

Por qué se necesitan apósitos antimicrobianos

Se espera que las heridas relacionadas con enfermedades crónicas se conviertan en una carga de salud más común, donde la infección bacteriana de las heridas de la piel es un riesgo importante. Se estima que el mercado de apósitos para heridas tiene un valor de $ 11.4 mil millones anuales, según un artículo publicado en Revista europea de polímeros (A. Gupta et al, 2019).

La ventaja clínica del nuevo vendaje de hidrogel es que los fenoles de levadura naturales incorporados ayudarán a prevenir el crecimiento de bacterias como E. coli Gram-negativas y S. aureus Gram-positivas. y la posterior formación de biopelícula (una capa de limo que puede provocar resistencia a los antimicrobianos dentro de una colonia de bacterias).

Como prueba de concepto, los hidrogeles antimicrobianos se han probado como apósitos para heridas en la piel de los animales y han mostrado buenos efectos antimicrobianos hasta por 48 horas.

El nuevo apósito de hidrogel de prueba de concepto se aplica simplemente extendiéndolo sobre la herida, al igual que con las hojas de apósito de gel de silicona disponibles comercialmente, el estándar de oro actual que se usa después de la cirugía estética para reducir las cicatrices.

Otras aplicaciones de hidrogeles

Los hidrogeles orgánicos también son útiles para dispositivos electrónicos portátiles, flexibles y estirables, como lo demostró el profesor Chen en un artículo de 2019 publicado en Informes científicos.

Los dispositivos electrónicos portátiles pueden consistir en pequeños sensores que pueden detectar la frecuencia cardíaca y las actividades físicas, al igual que las bandas inteligentes actuales. Podrían ayudar a los trabajadores de la salud a monitorear la salud de las personas mayores en comunidades remotas.

Para demostrar el uso de hidrogeles orgánicos en electrónica flexible, se elaboró ​​un prototipo de hidrogel capaz de conducir señales eléctricas con celulosa obtenida de Okara, el residuo sobrante de la pulpa de soja durante la producción de leche de soja.

“Como se muestra en muchos de nuestros artículos de investigación, la investigación fundamental en ciencia y tecnología de los alimentos trae muchas más aplicaciones interdisciplinarias en otras áreas, como la atención médica, las aplicaciones biomédicas y las especialidades químicas”, agregó el profesor Chen.

“Nuestra innovación está en línea con el plan estratégico NTU 2025, en el que la investigación y la innovación son los pilares fundamentales para abordar algunos de los mayores desafíos de la humanidad. Al adoptar un enfoque de residuos a recursos y el uso de técnicas de producción verde, hemos demostró que es posible reducir el consumo de los recursos naturales de la Tierra, reutilizar lo que se consideraba basura y reciclarlos en productos valiosos y útiles para la humanidad ”.

El equipo de cuatro investigadores de NTU tardó dos años en investigar y publicar sus resultados y ahora están buscando socios industriales que puedan estar interesados ​​en llevar su envoltura de gel antibacteriano al mercado.

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