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Authors
Abstract(s)
Human skin is a remarkably effective barrier against the invasion of external pathogens. However, when the occurrence of wounds compromises the skin’s integrity, the possibility of pathogenic microorganisms to colonize the wound site increase as well as the risk of acquiring an infection. In particular, the presence and permanence of high levels of pathogenic bacteria in the wound have been identified as the main responsible for the delay or failure in the healing process, especially in patients with a compromised immune system.
The skin and soft tissue infections (SSTIs), particularly those caused by bacteria, are among the most common infections that can progress quickly to life-threatening complications. Besides, the aging population, combined with the increased rates of obesity and chronic diseases, like diabetes, have contributed to a higher prevalence of wounds susceptible to bacterial colonization and infection. In this context, to prevent the penetration of bacteria at the wound site and its growth and proliferation, wound dressings have been produced from different materials, with diverse shapes, containing antimicrobial agents into their structure. Among these agents, antibiotics, nanoparticles (NPs), and natural products have been the most used. However, the excessive and indiscriminate use of antibiotics has triggered an alarming rate of multidrug-resistant bacteria. Also, the possible toxicity associated with the use of NPs has limited its application in dressing materials. In this way, we have been witnessing an increasing demand for compounds obtained from natural sources, in particular from medicinal plants, as a more effective and efficient alternative. Medicinal plants are natural sources of bioactive substances that may exert significant effects on the management and treatment of wounds. Besides, the numerous therapeutic properties of the medicinal plants, such as antimicrobial, anti-inflammatory, antioxidant, anesthetic, and analgesic, are helpful in the treatment of injured skin by enhancing fibroblast proliferation, angiogenesis, and collagen biosynthesis. Thus, wound dressing materials containing plant extracts and some compounds obtained from plants, with intrinsic antimicrobial activity and ability to accelerate the healing process, have captured the interest of researchers in recent years in order to avoid or even eliminate undesirable pathogenic infections.
Among the different techniques used to produce wound dressing materials, the electrospinning has been highlighted in the development of wound dressings based on bioactive nanofibers due to its simplicity, cost-effectiveness, and versatility. The nanofiber membranes produced by electrospinning have demonstrated properties with remarkable therapeutic potential, such as a 3D architecture that mimics the morphological features of the skin’s extracellular matrix (ECM), a high surface area to volume ratio, and porosity that allow them to control the exudate effectively. These characteristics are also able to maintain a moist environment at the wound site and ensure a continuous supply of nutrients and oxygen that promotes wound healing. Furthermore, the electrospun nanofibrous membranes have been incorporated with different types of bioactive or therapeutic agents, improving the desirable wound healing properties.
Therefore, in this doctoral work, new electrospun wound dressing materials containing crude medicinal plant extracts and plant essential oils with remarkable antimicrobial and healing effects were developed from several strategies to protect the wound from both external agents and pathogenic invasion, as well as improve the skin tissue regeneration.
In a first approach, Eugenol (EUG), an essential oil extracted from cloves, was incorporated into a polymeric blend composed of Polycaprolactone (PCL), Polyvinyl Alcohol (PVA), and Chitosan (CS) by electrospinning from water-in-oil (W/O) and oil-in-water (O/W) emulsions. From this work, it was achieved better wound healing properties when O/W emulsion was used. However, although emulsion electrospinning shows promising potential for preserving the EUG’s stability and bioactivity, the essential oils require large amounts of raw material, as well as multiple step preparation methods and special laboratory facilities.
To overcome the limitations presented by essential oils, two different crude medicinal plant extracts, which are easily obtained from dried and milled plants, were prepared through a simple, easy to perform, and low-cost extraction method, and then incorporated in two different polymeric blends by emulsion electrospinning to corroborate the effectiveness and potential of this technique. Regarding that, a crude extract of Hypericum perforatum L. (HP) was incorporated into a polymeric blend of Poly(L-lactic acid) (PLLA), PVA, and CS, while a crude extract of Chelidonium majus L. (CM) was loaded into a blend of PCL, PVA, and Pectin (PEC). The results revealed that the manufactured nanofiber membranes exhibited suitable properties for use as wound dressing materials. Besides, these membranes have been shown to inhibit the growth of pathogenic bacteria, namely Staphylococcus aureus (S. aureus) and Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), and proved to be versatile systems for controlled release of bioactive and/or therapeutic agents. From these studies, the CM extract loaded into electrospun PCL/PVA_PEC nanofibrous membrane achieved a better antibacterial activity, reaching a ~4 Log reduction.
Therefore, emulsion electrospinning has demonstrated to exhibit the incomparable ability to produce, in a single step, single-layer wound dressings incorporated with natural products, and the replacement of EUG by crude medicinal plant extracts proved to be an attractive and promising alternative. In a different approach, double-layered electrospun nanofibrous membranes containing crude medicinal plant extracts were produced, aiming to restore the structure and functions of the native skin. Concerning that, two different double-layer materials were developed from electrospinning. PLLA and PCL’s top layers were designed to act as breathable and waterproof protective barriers, capable of preventing bacteria penetration into the wound. In turn, lower layers of Polyethylene oxide (PEO), CS, and HP, as well as Chitosan-Sodium Tripolyphosphate (CS-TPP), combined with PVA and Centella asiatica L. (CA) were produced to improve the biologic performance of these materials. Due to their properties, the lower layers demonstrated to be able to promote the healing process and inhibit the growth of S. aureus and P. aeruginosa without inducing any cytotoxic effect. However, the PVA_CS-TPP_CA revealed a higher bacterial inhibitory effect, reaching a 3 Log reduction.
Finally, a cotton gauze bandage, traditionally used to provide support and confer robust protection against external threats, was successfully combined with PVA and CS nanofibers containing Agrimonia eupatoria L. (AG) to produce a nano-coating capable of inhibiting the growth of bacteria at the wound site and support skin regeneration.
Overall, the scientific work performed in this thesis has been conducted to encourage the scientific community to give more attention to the potential benefits of bioactive natural products as medicinal plants, which exhibit a low tendency to develop bacterial resistance. Moreover, it has been shown that the use of relatively simple, versatile, and low-cost strategies to produce wound dressing materials displaying antimicrobial properties have an essential impact on the control of bacterial colonization but also prevent bacterial wound infection and consequently accelerate the healing process.
A pele constitui uma barreira notavelmente eficaz contra a invasão de agentes patogénicos externos. No entanto, quando a integridade da pele é comprometida pela ocorrência de feridas, a possibilidade de microrganismos patogénicos colonizarem o local e desencadearem uma infeção, aumenta. Normalmente, logo após a lesão ocorrer, inicia-se uma série sequencial e ordenada de eventos regulada pelo sistema imunitário, de forma a restaurar a estrutura e as funções da pele nativa. Contudo, múltiplos fatores podem impedir que o processo de cicatrização ocorra de maneira eficaz. Entre estes, a presença e permanência de elevados níveis de bactérias patogénicas na ferida, mais comum em pacientes imunocomprometidos, prevalecem como um dos principais responsáveis pelo atraso ou falha no processo de cicatrização. As infeções da pele e tecidos moles (IPTM), especialmente as causadas por bactérias, estão entre as infeções mais comuns que podem progredir rapidamente para complicações potencialmente fatais. Além disso, o envelhecimento da população, a obesidade e o consequente aumento da incidência de doenças crónicas têm contribuído para uma maior prevalência de feridas suscetíveis à colonização bacteriana e infeção. Neste contexto, para prevenir a penetração de bactérias no local da ferida e evitar o seu crescimento e proliferação, têm sido produzidos pensos para feridas, a partir de diferentes materiais, com formas distintas, contendo agentes antimicrobianos na sua estrutura para aprimorar as propriedades antimicrobianas destes materiais. Entre estes agentes, destacam-se os antibióticos, as nanopartículas (NPs) e os produtos de origem natural. Contudo, apesar de estarem disponíveis vários antibióticos para o tratamento de infeções de feridas, o seu uso recorrente e indiscriminado tem desencadeado uma taxa alarmante de bactérias multirresistentes capazes de resistir mesmo aos antibióticos mais recentes e eficazes. Nesse sentido, as NPs surgiram como uma alternativa terapêutica aos antibióticos mais comuns. No entanto, a possível toxicidade associada à sua utilização tem limitado a sua aplicação em pensos. Deste modo, temos vindo a assistir a uma crescente procura por compostos obtidos a partir de fontes naturais, em particular a partir de plantas medicinais, como uma alternativa mais eficaz e segura. As plantas medicinais têm sido consideradas desde os tempos ancestrais poderosos suplementos naturais por desempenharem um papel importante na cura e tratamento de diferentes tipos de feridas. Estas são de fácil acesso e reconhecidas devido às inúmeras propriedades terapêuticas que exibem, como propriedades antimicrobianas, anti-inflamatórias, antioxidantes, anestésicas e analgésicas, as quais estão relacionadas com a presença de uma vasta gama de substâncias bioativas. Além disso, as plantas medicinais são também capazes de melhorar o processo de cicatrização por exibirem a capacidade de acelerar a proliferação de fibroblastos, revascularização, síntese e deposição de colagénio. Desta forma, pensos para feridas contendo compostos naturais provenientes de plantas, mais ecológicos, sustentáveis, eficazes e seguros, bem como economicamente viáveis, com atividade antimicrobiana intrínseca e, ao mesmo tempo, com a capacidade de acelerar o processo de cicatrização, têm-se revelado de extrema importância e despertado o interesse dos investigadores nos últimos anos a fim de prevenir ou mesmo eliminar infeções indesejáveis. Entre as diferentes técnicas utilizadas para produzir pensos para feridas, o electrospinning tem merecido um maior destaque no desenvolvimento de membranas nanofibrosas devido à sua simplicidade, relação custo-eficácia e versatilidade. Além disso, as membranas produzidas por electrospinning têm demonstrado propriedades com notável potencial terapêutico, tais como uma estrutura tridimensional que mimetiza as características morfológicas da matriz extracelular da pele (ECM), uma elevada área de superfície e porosidade que lhes permite controlar o exsudado e gerir o ambiente húmido no local da ferida, bem como garantir a oxigenação e o fornecimento necessário de nutrientes. Estes materiais têm ainda a capacidade de promover a adesão e proliferação celular e potencial para libertar compostos bioativos no local da ferida. Assim sendo, e de forma a proteger as feridas de agressões externas e evitar possíveis complicações, a nossa proposta prevê a utilização de diferentes estratégias/ metodologias para produzir, através de electrospinning, materiais com as características adequadas para aplicação na área do tratamento de feridas. Com esse objetivo, os trabalhos realizados ao longo deste projeto exploram diferentes misturas de biopolímeros com polímeros sintéticos biodegradáveis e biocompatíveis, bem como vários extratos brutos de plantas medicinais e seus derivados, como óleos essenciais, com reconhecidas propriedades antimicrobianas, a fim de reduzir o risco de infeção bacteriana e permitir que a cicatrização ocorra num curto espaço de tempo. Numa primeira abordagem, o Eugenol (EUG), um óleo essencial extraído do cravo-da-índia, conhecido por apresentar propriedades terapêuticas muito interessantes, foi incorporado com sucesso em uma mistura polimérica composta de Policaprolactona (PCL), Álcool Polivinílico (PVA) e Quitosano (CS) por electrospinning de emulsão. O EUG foi incorporado pela primeira vez em duas emulsões distintas, água-em-óleo (A/O) e óleo-em-água (O/A), para investigar qual seria a combinação que apresentava melhores propriedades para aplicação como penso para feridas. Neste estudo, o EUG incorporado na emulsão do tipo O/A revelou resultados mais promissores e demonstrou capacidade para inibir o crescimento de Staphylococcus aureus (S. aureus) e Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) sem induzir qualquer efeito citotóxico em fibroblastos dérmicos humanos normais (NHDF). No entanto, apesar do electrospinning de emulsão se ter revelado uma técnica auspiciosa para preservar a estabilidade e bioatividade do EUG, a obtenção de óleos essenciais exige quantidades elevadas de planta, requer métodos de preparação que envolvem várias etapas, bem como equipamentos específicos de laboratório. Além disso, estes derivados de plantas podem ser facilmente degradados e são suscetíveis a perdas por volatilização e/ou decomposição térmica. Para superar as limitações apresentadas pelos óleos essenciais, dois diferentes extratos brutos de plantas medicinais foram preparados e incorporados em duas misturas poliméricas distintas, por electrospinning de emulsão, a fim de corroborar a eficácia e potencialidade desta técnica. Os extratos brutos destacam-se dos óleos essenciais por serem facilmente obtidos a partir de plantas secas e moídas, através de métodos de extração simples, de fácil execução e baixo custo. Além disso, os extratos brutos são misturas ecologicamente sustentáveis que possuem diversas substâncias com múltiplas propriedades terapêuticas e têm demonstrado ser mais efetivos, comparativamente aos seus derivados, devido à sua disponibilidade e acessibilidade. Também as interações sinérgicas estabelecidas entre os diferentes compostos têm-se revelado favoráveis e resultado em uma melhor proteção contra possíveis degradações. Neste sentido, um extrato bruto de Hypericum perforatum L. (HP) foi incorporado numa mistura polimérica de Poli (L-ácido láctico) (PLLA), PVA e CS enquanto um extrato bruto de Chelidonium majus L. (CM) foi incorporado numa mistura composta por PCL, PVA e Pectina (PEC). Os resultados revelaram que as membranas de nanofibras fabricadas a partir de emulsões A/O contendo os extratos brutos de plantas medicinais exibiram propriedades adequadas para utilização como pensos para feridas. Além disso, estas membranas demonstraram ser capazes de inibir o crescimento de bactérias patogénicas e comprovaram ser sistemas versáteis para libertação controlada de agentes bioativos e/ou terapêuticos. Porém, a membrana de nanofibras em que o extrato de CM foi incorporado na mistura polimérica PCL/PVA_PEC demonstrou uma maior atividade antibacteriana, obtendo-se um ~4 Log de redução. Portanto, o electrospinning de emulsão comprovou exibir a inigualável capacidade de produzir, numa única etapa, pensos para feridas compostos de uma única camada incorporados com produtos naturais e a substituição do EUG por extratos brutos de plantas medicinais revelou-se uma alternativa atrativa e promissora. Por outro lado, materiais produzidos por deposição de duas diferentes camadas foram desenhados na tentativa de mimetizar a estrutura nativa da pele, bem como as suas funções e tornar o processo de cicatrização mais rápido e eficaz. Assim, uma membrana de dupla camada constituída por uma camada superior de PLLA, desenhada para atuar como uma barreira protetora contra a entrada de agentes patogénicos, e uma camada inferior de Óxido de Polietileno (PEO), CS e HP, destinada a ser utilizada em contacto com a ferida, a fim de dotar a membrana com propriedades antimicrobianas e promover a regeneração da pele, foi fabricada com sucesso por electrospinning. Os resultados obtidos revelaram que a camada superior pode atuar como uma barreira impermeável, mas respirável, capaz de impedir a entrada de bactérias no local da ferida, enquanto a camada inferior exibiu a porosidade, molhabilidade e swelling (inchamento por efeito de absorção de líquidos) adequados à manutenção de um ambiente húmido favorável ao processo de cicatrização. Além disso, as propriedades antimicrobianas do CS e HP foram demonstradas pela capacidade desta camada inibir o crescimento de S. aureus e P. aeruginosa, sem causar efeitos citotóxicos. Similarmente, uma membrana de dupla camada foi produzida por electrospinning com uma camada superior de PCL. Esta camada exibiu a porosidade e a molhabilidade desejáveis para atuar como uma barreira física contra ameaças externas, nomeadamente contra a invasão de bactérias. Por sua vez, o CS foi reticulado com tripolifosfato de sódio (TPP) e combinado com PVA a fim de testar a sua adequabilidade para atuar como um transportador de Centella asiatica L. (CA), a ser libertada no local da ferida e melhorar o potencial terapêutico da camada inferior. Devido às suas propriedades, esta camada demonstrou ser capaz de promover o processo de cicatrização e de oferecer uma libertação controlada de CA, desejável para evitar o crescimento bacteriano no local da ferida, observando-se uma redução de S. aureus e P. aeruginosa de 3 Log. Finalmente, o Algodão, normalmente utilizado em pensos para feridas, foi combinado com nanofibras de PVA e CS incorporadas com Agrimonia eupatoria L. (AG) a fim de produzir um nano-coating capaz de acelerar o processo de cicatrização. Para isso, o algodão foi primeiramente oxidado com o radical 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidinoxil (TEMPO) para dota-lo com cargas negativas e de seguida foi utilizado como substrato na produção das nanofibras de PVA, CS e AG. Através dos resultados obtidos foi possível verificar que a camada de nanofibras incorporada com o extrato de AG exibiu propriedades adequadas para prevenir a desidratação, bem como a adesão das fibras de algodão ao leito da ferida. Além disso, as nanofibras revelaram-se não tóxicas para fibroblastos humanos, bem como apropriadas para inibir o crescimento bacteriano quando em contacto com a pele lesada. No geral, o trabalho realizado no âmbito desta tese pretende incentivar a comunidade científica a dar particular relevância aos produtos de origem natural com baixa propensão ao desenvolvimento de resistências bacterianas e ao uso de estratégias relativamente simples, versáteis e de baixo custo para obtenção de materiais avançados para a fabricação de pensos para feridas com propriedades antimicrobianas, adequados para combater possíveis infeções e melhorar o processo de cicatrização.
A pele constitui uma barreira notavelmente eficaz contra a invasão de agentes patogénicos externos. No entanto, quando a integridade da pele é comprometida pela ocorrência de feridas, a possibilidade de microrganismos patogénicos colonizarem o local e desencadearem uma infeção, aumenta. Normalmente, logo após a lesão ocorrer, inicia-se uma série sequencial e ordenada de eventos regulada pelo sistema imunitário, de forma a restaurar a estrutura e as funções da pele nativa. Contudo, múltiplos fatores podem impedir que o processo de cicatrização ocorra de maneira eficaz. Entre estes, a presença e permanência de elevados níveis de bactérias patogénicas na ferida, mais comum em pacientes imunocomprometidos, prevalecem como um dos principais responsáveis pelo atraso ou falha no processo de cicatrização. As infeções da pele e tecidos moles (IPTM), especialmente as causadas por bactérias, estão entre as infeções mais comuns que podem progredir rapidamente para complicações potencialmente fatais. Além disso, o envelhecimento da população, a obesidade e o consequente aumento da incidência de doenças crónicas têm contribuído para uma maior prevalência de feridas suscetíveis à colonização bacteriana e infeção. Neste contexto, para prevenir a penetração de bactérias no local da ferida e evitar o seu crescimento e proliferação, têm sido produzidos pensos para feridas, a partir de diferentes materiais, com formas distintas, contendo agentes antimicrobianos na sua estrutura para aprimorar as propriedades antimicrobianas destes materiais. Entre estes agentes, destacam-se os antibióticos, as nanopartículas (NPs) e os produtos de origem natural. Contudo, apesar de estarem disponíveis vários antibióticos para o tratamento de infeções de feridas, o seu uso recorrente e indiscriminado tem desencadeado uma taxa alarmante de bactérias multirresistentes capazes de resistir mesmo aos antibióticos mais recentes e eficazes. Nesse sentido, as NPs surgiram como uma alternativa terapêutica aos antibióticos mais comuns. No entanto, a possível toxicidade associada à sua utilização tem limitado a sua aplicação em pensos. Deste modo, temos vindo a assistir a uma crescente procura por compostos obtidos a partir de fontes naturais, em particular a partir de plantas medicinais, como uma alternativa mais eficaz e segura. As plantas medicinais têm sido consideradas desde os tempos ancestrais poderosos suplementos naturais por desempenharem um papel importante na cura e tratamento de diferentes tipos de feridas. Estas são de fácil acesso e reconhecidas devido às inúmeras propriedades terapêuticas que exibem, como propriedades antimicrobianas, anti-inflamatórias, antioxidantes, anestésicas e analgésicas, as quais estão relacionadas com a presença de uma vasta gama de substâncias bioativas. Além disso, as plantas medicinais são também capazes de melhorar o processo de cicatrização por exibirem a capacidade de acelerar a proliferação de fibroblastos, revascularização, síntese e deposição de colagénio. Desta forma, pensos para feridas contendo compostos naturais provenientes de plantas, mais ecológicos, sustentáveis, eficazes e seguros, bem como economicamente viáveis, com atividade antimicrobiana intrínseca e, ao mesmo tempo, com a capacidade de acelerar o processo de cicatrização, têm-se revelado de extrema importância e despertado o interesse dos investigadores nos últimos anos a fim de prevenir ou mesmo eliminar infeções indesejáveis. Entre as diferentes técnicas utilizadas para produzir pensos para feridas, o electrospinning tem merecido um maior destaque no desenvolvimento de membranas nanofibrosas devido à sua simplicidade, relação custo-eficácia e versatilidade. Além disso, as membranas produzidas por electrospinning têm demonstrado propriedades com notável potencial terapêutico, tais como uma estrutura tridimensional que mimetiza as características morfológicas da matriz extracelular da pele (ECM), uma elevada área de superfície e porosidade que lhes permite controlar o exsudado e gerir o ambiente húmido no local da ferida, bem como garantir a oxigenação e o fornecimento necessário de nutrientes. Estes materiais têm ainda a capacidade de promover a adesão e proliferação celular e potencial para libertar compostos bioativos no local da ferida. Assim sendo, e de forma a proteger as feridas de agressões externas e evitar possíveis complicações, a nossa proposta prevê a utilização de diferentes estratégias/ metodologias para produzir, através de electrospinning, materiais com as características adequadas para aplicação na área do tratamento de feridas. Com esse objetivo, os trabalhos realizados ao longo deste projeto exploram diferentes misturas de biopolímeros com polímeros sintéticos biodegradáveis e biocompatíveis, bem como vários extratos brutos de plantas medicinais e seus derivados, como óleos essenciais, com reconhecidas propriedades antimicrobianas, a fim de reduzir o risco de infeção bacteriana e permitir que a cicatrização ocorra num curto espaço de tempo. Numa primeira abordagem, o Eugenol (EUG), um óleo essencial extraído do cravo-da-índia, conhecido por apresentar propriedades terapêuticas muito interessantes, foi incorporado com sucesso em uma mistura polimérica composta de Policaprolactona (PCL), Álcool Polivinílico (PVA) e Quitosano (CS) por electrospinning de emulsão. O EUG foi incorporado pela primeira vez em duas emulsões distintas, água-em-óleo (A/O) e óleo-em-água (O/A), para investigar qual seria a combinação que apresentava melhores propriedades para aplicação como penso para feridas. Neste estudo, o EUG incorporado na emulsão do tipo O/A revelou resultados mais promissores e demonstrou capacidade para inibir o crescimento de Staphylococcus aureus (S. aureus) e Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) sem induzir qualquer efeito citotóxico em fibroblastos dérmicos humanos normais (NHDF). No entanto, apesar do electrospinning de emulsão se ter revelado uma técnica auspiciosa para preservar a estabilidade e bioatividade do EUG, a obtenção de óleos essenciais exige quantidades elevadas de planta, requer métodos de preparação que envolvem várias etapas, bem como equipamentos específicos de laboratório. Além disso, estes derivados de plantas podem ser facilmente degradados e são suscetíveis a perdas por volatilização e/ou decomposição térmica. Para superar as limitações apresentadas pelos óleos essenciais, dois diferentes extratos brutos de plantas medicinais foram preparados e incorporados em duas misturas poliméricas distintas, por electrospinning de emulsão, a fim de corroborar a eficácia e potencialidade desta técnica. Os extratos brutos destacam-se dos óleos essenciais por serem facilmente obtidos a partir de plantas secas e moídas, através de métodos de extração simples, de fácil execução e baixo custo. Além disso, os extratos brutos são misturas ecologicamente sustentáveis que possuem diversas substâncias com múltiplas propriedades terapêuticas e têm demonstrado ser mais efetivos, comparativamente aos seus derivados, devido à sua disponibilidade e acessibilidade. Também as interações sinérgicas estabelecidas entre os diferentes compostos têm-se revelado favoráveis e resultado em uma melhor proteção contra possíveis degradações. Neste sentido, um extrato bruto de Hypericum perforatum L. (HP) foi incorporado numa mistura polimérica de Poli (L-ácido láctico) (PLLA), PVA e CS enquanto um extrato bruto de Chelidonium majus L. (CM) foi incorporado numa mistura composta por PCL, PVA e Pectina (PEC). Os resultados revelaram que as membranas de nanofibras fabricadas a partir de emulsões A/O contendo os extratos brutos de plantas medicinais exibiram propriedades adequadas para utilização como pensos para feridas. Além disso, estas membranas demonstraram ser capazes de inibir o crescimento de bactérias patogénicas e comprovaram ser sistemas versáteis para libertação controlada de agentes bioativos e/ou terapêuticos. Porém, a membrana de nanofibras em que o extrato de CM foi incorporado na mistura polimérica PCL/PVA_PEC demonstrou uma maior atividade antibacteriana, obtendo-se um ~4 Log de redução. Portanto, o electrospinning de emulsão comprovou exibir a inigualável capacidade de produzir, numa única etapa, pensos para feridas compostos de uma única camada incorporados com produtos naturais e a substituição do EUG por extratos brutos de plantas medicinais revelou-se uma alternativa atrativa e promissora. Por outro lado, materiais produzidos por deposição de duas diferentes camadas foram desenhados na tentativa de mimetizar a estrutura nativa da pele, bem como as suas funções e tornar o processo de cicatrização mais rápido e eficaz. Assim, uma membrana de dupla camada constituída por uma camada superior de PLLA, desenhada para atuar como uma barreira protetora contra a entrada de agentes patogénicos, e uma camada inferior de Óxido de Polietileno (PEO), CS e HP, destinada a ser utilizada em contacto com a ferida, a fim de dotar a membrana com propriedades antimicrobianas e promover a regeneração da pele, foi fabricada com sucesso por electrospinning. Os resultados obtidos revelaram que a camada superior pode atuar como uma barreira impermeável, mas respirável, capaz de impedir a entrada de bactérias no local da ferida, enquanto a camada inferior exibiu a porosidade, molhabilidade e swelling (inchamento por efeito de absorção de líquidos) adequados à manutenção de um ambiente húmido favorável ao processo de cicatrização. Além disso, as propriedades antimicrobianas do CS e HP foram demonstradas pela capacidade desta camada inibir o crescimento de S. aureus e P. aeruginosa, sem causar efeitos citotóxicos. Similarmente, uma membrana de dupla camada foi produzida por electrospinning com uma camada superior de PCL. Esta camada exibiu a porosidade e a molhabilidade desejáveis para atuar como uma barreira física contra ameaças externas, nomeadamente contra a invasão de bactérias. Por sua vez, o CS foi reticulado com tripolifosfato de sódio (TPP) e combinado com PVA a fim de testar a sua adequabilidade para atuar como um transportador de Centella asiatica L. (CA), a ser libertada no local da ferida e melhorar o potencial terapêutico da camada inferior. Devido às suas propriedades, esta camada demonstrou ser capaz de promover o processo de cicatrização e de oferecer uma libertação controlada de CA, desejável para evitar o crescimento bacteriano no local da ferida, observando-se uma redução de S. aureus e P. aeruginosa de 3 Log. Finalmente, o Algodão, normalmente utilizado em pensos para feridas, foi combinado com nanofibras de PVA e CS incorporadas com Agrimonia eupatoria L. (AG) a fim de produzir um nano-coating capaz de acelerar o processo de cicatrização. Para isso, o algodão foi primeiramente oxidado com o radical 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidinoxil (TEMPO) para dota-lo com cargas negativas e de seguida foi utilizado como substrato na produção das nanofibras de PVA, CS e AG. Através dos resultados obtidos foi possível verificar que a camada de nanofibras incorporada com o extrato de AG exibiu propriedades adequadas para prevenir a desidratação, bem como a adesão das fibras de algodão ao leito da ferida. Além disso, as nanofibras revelaram-se não tóxicas para fibroblastos humanos, bem como apropriadas para inibir o crescimento bacteriano quando em contacto com a pele lesada. No geral, o trabalho realizado no âmbito desta tese pretende incentivar a comunidade científica a dar particular relevância aos produtos de origem natural com baixa propensão ao desenvolvimento de resistências bacterianas e ao uso de estratégias relativamente simples, versáteis e de baixo custo para obtenção de materiais avançados para a fabricação de pensos para feridas com propriedades antimicrobianas, adequados para combater possíveis infeções e melhorar o processo de cicatrização.
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Pensos antimicrobianos para a cicatrização de feridas Produtos naturais Plantas medicinais Polímeros biodegradáveis e biocompatíveis Electrofiação de emulsão Membranas de dupla camada Cicatrização de feridas