Jaringan Serat Berbasis Iodium Electrospinning In Situ untuk Pengelola Luka Antibakteri Canggih

Abstrak

Kami mendemonstrasikan electrospinning in-situ pertama yang dipegang tangan dari larutan polivinil pirrolidon (PVP) dan polivinil butiral (PVB) yang kaya iodium, menghasilkan jaringan serat yang menggabungkan porositas tinggi, permeabilitas gas yang baik, dan aktivitas antibakteri yang kuat. Mikroskopi elektron semut (SEM) mengonfirmasi serat yang halus dan seragam yang diameternya menurun dengan kandungan iodium yang lebih tinggi. Spektroskopi energi-dispersif X-ray (EDS) dan inframerah transformasi Fourier (FTIR) memverifikasi kehadiran iodium tanpa mengubah kimia polimer. Jaringan yang dihasilkan menunjukkan sudut kontak rendah (<20°) dan permeabilitas udara hingga 324 mm s⁻¹, yang melebihi pengelola luka konvensional. Uji antibakteri terhadap E. coli dan S. aureus menunjukkan zona inhibisi yang jelas, dengan aktivitas tertinggi dalam PVP yang didekati 5 % iodium. Pentingnya, perangkat yang dipegang tangan memungkinkan aplikasi langsung pada ranjang luka yang tidak teratur, menawarkan solusi pengelola luka yang fleksibel dan ramah pasien.

Latar Belakang

Membran nanofiber yang di-electrospin adalah standar emas untuk perawatan luka karena arsitektur skala nanonya meniru matriks selular ekstral, memfungsikan hemostasis, pertukaran gas, dan penyembuhan tanpa bekas luka. PVP dan PVB dihargai karena kompatibilitas biologis, keacuan, dan toksisitas rendah, menjadikannya substrat ideal untuk pengelola luka. Iodium, dan kompleksnya dengan PVP (PVPI), telah lama digunakan sebagai antiseptik spektrum luas. Pengelola berbasis PVPI tradisional, namun, memerlukan jaringan yang telah dibuat sebelumnya yang mungkin perlu dipotong atau diterapkan kembali, yang dapat menyebabkan trauma tambahan. Electrospinning in-situ menghilangkan langkah ini dengan menyetorkan pengelola secara langsung pada luka.

Bahan dan Metode

• Polimer: PVP (250 kDa, 13 wt % dalam etanol) dan PVB (100 kDa, 10 wt % dalam alkohol etil).
• Pemuatan Iodium: 1 %, 2 %, dan 5 % (wt %) iodium atau PVPI dilarutkan dalam larutan polimer. Larutan diaduk selama ≥24 jam sebelum penggunaan.
• Perangkat: Unit electrospinning yang dipegang tangan (HHE-1) yang beroperasi pada 10 kV tetap, diameter nozel 0,1 mm, dengan jarak kolektor 8 cm.
• Karakterisasi: SEM (Phenom ProX, 10 kV) setelah lapisan emas; EDS untuk pemetaan elemen; FTIR (Thermo Nicolet iN10); sudut kontak melalui 2 µL cairan tubuh simulasi (SBF); permeabilitas udara (Textest FX3300, 200 Pa); ukuran pori (PSM 165); zona antibakteri terhadap E. coli (ATCC 10536) dan S. aureus (ATCC 25923).

Hasil dan Pembahasan

Morfologi Serat

Gambar SEM mengungkapkan serat yang halus dan bebas cacat. Serat PVP yang hanya didekati iodium menunjukkan penurunan progresif dalam diameter rata-rata dari 1,2 µm (0 %) menjadi 0,6 µm (5 %), yang dikaitkan dengan konduktivitas larutan yang meningkat. Sebaliknya, serat PVP dan PVB yang didekati PVPI menunjukkan peningkatan diameter yang ringan dengan PVPI yang lebih tinggi karena viskositas yang meningkat.

Konfirmasi Elemental dan Spektroskopis

Spektrum EDS untuk sampel iodium/PVPI 5 % menunjukkan puncak iodium yang jelas bersama dengan sinyal C dan O dominan, yang mengonfirmasi incorporasi yang berhasil. Spektrum FTIR menampilkan puncak khas PVP/PVB (misalnya, peregangan C=O pada ~1720 cm⁻¹) dengan perpindahan yang tidak signifikan, yang menunjukkan bahwa iodium atau PVPI tidak mengganggu tulang polimer.

Kebasahan

Semua jaringan sangat hidrofilik; sudut kontak turun di bawah 20° dengan peningkatan konten iodium/PVPI. Jaringan PVB, biasanya hidrofobik, menjadi hampir sepenuhnya basah ketika PVPI melebihi 2 %, berkat kompleks iodium yang hidrofilik.

Permeabilitas Udara dan Struktur Pori

Permeabilitas udara meningkat dari 59,9 mm s⁻¹ (PVP murni) menjadi 324,3 mm s⁻¹ (PVP-iodium 5 %). Sampel yang didekati PVPI mempertahankan nilai di atas 200 mm s⁻¹. Ukuran pori bervariasi dari 1,9 µm hingga 9,1 µm, sesuai dengan dimensi sel kulit dan mendukung pertukaran gas yang optimal. Dibandingkan dengan pengelola komersial, jaringan yang di-electrospin menunjukkan permeabilitas 2–4 kali lebih tinggi.

Aktivitas Antibakteri

Zona inhibisi yang jelas hanya muncul dalam jaringan yang didekati iodium/PVPI. Sampel PVP-iodium 5 % menunjukkan zona terbesar (~25 mm) terhadap E. coli dan S. aureus, yang melebihi PVP-PVPI dan PVB/PVPI. Tren ini menekankan efikasi antibakteri yang bergantung pada dosis dari spesies iodium yang dimasukkan.

Aplikasi In Situ

Menggunakan HHE-1, jaringan dapat ditetapkan secara langsung pada model luka tangan, membentuk film tipis yang menempel dan menempel melalui tarik elektrostatik. Jaringan tetap fleksibel, dapat dilepas dengan lembut, dan dapat diterapkan kembali tanpa peralatan tambahan.

Kesimpulan

Platform electrospinning in-situ yang dipegang tangan menghasilkan jaringan PVP/PVB yang kaya iodium yang menggabungkan fidelitas struktural, napas yang superior, dan tindakan antibakteri yang kuat. Pendekatan ini menghilangkan kebutuhan akan pengelola yang diproduksi sebelumnya dan menawarkan solusi yang dapat disesuaikan dan minim invasi untuk perawatan luka.