Polikaprolaktona (PCL)-mxēna elektrovērptu membrānu, kā antibakteriālu brūču pārsiešanas līdzekļa efektivitātes un drošuma noteikšana in-vitro - Warren, Keelan (Latvijas Universitāte, 2024)
Antibakteriālā rezistence joprojām rada nopietnus draudus sabiedrības veselībai. Gaismas jutīgo divdimensiju (2D) nanomateriālu atklājumi, piemēram, MXene, demonstrē potenciālu terapijas stratēģijai bez antibiotikām, lai ārstētu bakteriālas brūču infekcijas. Fototermiskās terapijas (PTT) laikā MXene darbojas kā fototermiskais aģents, pārvēršot optisko enerģiju siltumā, lai radītu baktēriju iznīcinošu iedarbību. Šī pētījuma mērķis ir noteikt optimālus PTT lāzera apstarošanas terapijas režīmus, lai ierobežotu citotoksicitāti cilvēka šūnām, vienlaikus saglabājot pietiekamu antibakteriālo efektivitāti. Skābekļa plazmā apstrādātām elektrovērptām polikaprolaktona (PCL) membrānām ∅ 5 mm tika uzklāts biezs Ti3C2 MXene pārklājums. Pēc MXene imobilizācijas PTT tika pielietota nepārtrauktā režīmā ar 3 vatu un 10 Hz frekvenci 5 minūtes uz MXene, kas inkubēts ar cilvēka dermālajiem fibroblastiem, kam sekoja 7 dienu dzīvotspējas pārbaude, izmantojot resazurīna reducēšanu un fluorescences mikroskopiju. Pēc biosaderības pētījumiem PCL-Mxene membrānām tika pārbaudīta to baktēriju iznīcinošā iedarbība fototermālās terapijas laikā. Staphylococcus aureus (S.aureus, ATCC 25923) tika apstarotas ar 2 W un 10 Hz 5 min un Escherichiacoli(E.coli,ATCC25922)ar4Wun50Hz10min.Savukārtotrajābakterioloģiskā eksperimenta reizē lāzera režīms tika mainīts. Baktēriju dzīvotspēju noteica, izmantojot resazurīna reducēšanas testu un kolonijas veidojošās vienības (KKV ml-1). Mūsu iegūtie rezultāti liecina par MXene biosaderību ar cilvēka dermālajiem fibroblastiem (HDF, D6P10). Septiņu dienu eksperimenta laikā šūnu adhēzija 24 h un šūnu proliferācija 3. un 7. dienā bija atbilstoša PCL-MXene grupai. Turklāt fluorescences vizualizācija pierādīja HDF proliferāciju un augstu citoskeleta organizācijas līmeni. PCL-MXene antibakteriālais potenciāls uzrādīja augstu baktēriju nonāvēšanas efektivitāti pret E.coli pie 4 vatu un 50 Hz 10 minūtes. Šis pētījums tika akceptēts prezentācijai Serbijas Materiālu pētīšanas biedrībā un saņēma atbalstu no Horizon Europe projektiem MX-MAP (#101086184) un ESCULAPE (#101131147)

Antibacterial resistance continues to present a significant threat to public health. Advancements in photoresponsive two-dimensional (2D) nanomaterials, such as MXene, showcase potential as an antibiotic-free therapeutic strategy to treat bacterial-contaminated wound infections. Under photothermal therapy (PTT), MXene acts as a photothermal agent, converting optical energy to heat to exert bacteria-killing effects. This research aims to determine optimal PTT laser irradiation treatment regimens to limit cytotoxicity to human skin cells while maintaining sufficient antibacterial efficiency. A deep Ti3C2 MXene coating was applied to oxygen plasma treated electrospun polycaprolactone (PCL) membranes ∅5mm. Following MXene immobilisation, PTT was applied in continuous mode at 3 watts and 10 Hz for 5 min to MXene incubated with human dermal fibroblasts, followed by a 7-day viability assay using resazurin reduction and fluorescent microscopy. PCL-MXene membranes were then tested for their antibacterial-killing effects under photothermal therapy. Laser irradiation was applied to Staphylococcus aureus (S.aureus, ATCC 25923) at 2 watts and 10 Hz for 5 min and to Escherichia coli (E.coli, ATCC 25922) at 4 watts and 50 Hz for 10 min. While on the second bacteriological experimental undertaking, laser regimens were reversed. Bacterial viability was determined through resazurin reduction assay and colony-forming units (CFU mL-1). Our findings demonstrate MXenes biocompatibility with human dermal fibroblasts (HDF, D6P10). Over the 7-day experiment, cell adhesion at 24 h and cell proliferation on days 3 and 7 was appropriate for the PCL-MXene group. Furthermore, fluorescent imaging demonstrated HDF proliferation and a high level of cytoskeleton organisation. The antibacterial potential of PCL-MXene demonstrated high bacteria-killing effectiveness against E.coli at 4 watts and 50 Hz for 10 min. This research was accepted for presentation at the Materials Research Society of Serbia and received support from Horizon Europe projects MX-MAP (#101086184) and ESCULAPE (#101131147).
In-vitro effectiveness and safety of polycaprolactone (PCL)-MXENE electrospun membranes towards antibacterial applications as topical wound dressing
Keywords: Medicīna; PCL-MXene; Electrospun; Photothermal therapy; Antibacterial; Biocompatibility