Figure 1A mostra os padrões XRD de LDH, doxiciclina e doxiciclina/LDH. Os resultados do XRD confirmam a estrutura do LDH em relação ao cartão ICDD no (00-048-0601)18. O tamanho médio do cristalito (L) foi calculado usando a fórmula de Debye-Scherer, L = θ/Bcosθ, onde k é o fator de forma, B é a largura da linha espectral com metade da intensidade máxima, λ é o comprimento de onda do raio X e θ é o ângulo de difração de Bragg. Os LDHs Mg-Al foram indexados a uma estrutura de cristal rhomboédrico com um grupo espacial de R-3m e parâmetros de célula unitária a = b = 3,04 Å e c = 23,5 Å. Os planos basais (003) e (006) assim como o alargamento dos planos (015) e (018) confirmaram a estrutura estratificada dos LDHs. O tamanho do cristalito era de 16,441 nm. Todos os picos de doxiciclina/LDH são semelhantes aos do padrão de difração dos LDHs, confirmando a estabilidade da estrutura após a carga. A Figura 1B mostra que todos os padrões indicam a formação de uma fase bem cristalizada do tipo hidrotalcito de amoxicilina LDH. Curiosamente, os espaçamentos basais no caso de DOX/LDH e AMOX/LDH foram de 0,112 e 0,419 Å, respectivamente, após o carregamento com DOX e AMOX. Estes resultados sugerem que a alteração no espaçamento d foi muito pequena; indicando que DOX ou AMOX apresentam uma penetração menos efetiva na camada intermediária Mg-Al/LDH19. Portanto, a mudança no padrão de DRX fornece evidência indireta de que os fármacos foram adsorvidos na superfície do LDH positivo. Nenhum material foi contaminado por CO2 atmosférico, o que também foi confirmado pelo EDAX.
(A) padrões de DRX de ICCD, Mg-Al/LDH, Doxiciclina e Doxiciclina/LDH. (B) Cartão ICCD no (00-048-0601), Mg-Al/LDH, Amoxicilina e Amoxicilina-LDH. (C) Espectros FTIR de Mg Al LDH, Doxiciclina e Doxiciclina -LDH. (D) Espectros FTIR de Mg Al LDH, Amoxicilina e Amoxicilina -LDH.
O espectro FT-IR foi investigado para estimar a estrutura dos nanocompósitos Mg-Al/LDH, amoxicilina/LDH e doxiciclina/LDH, como mostrado na Fig. 1(C,D). As ligações químicas no Mg-Al-NO3 LDH foram identificadas pela faixa centrada a 622 cm-1 e atribuídas à vibração M-O-M20,21. Essa faixa, similar àquela associada à flexão M-O-H21, envolve o movimento translacional de íons metálicos de oxigênio em camadas semelhantes a brutos22,23. A banda larga forte a 3441 cm-1 está relacionada com as vibrações de alongamento da ligação H do grupo OH (ν O-H) em camadas semelhantes a Brucite21. A vibração de flexão (δ H2O) das moléculas de H2O nas camadas intermédias20 apareceu a 1638 cm-1. O pico localizado em 1381 cm-1 está relacionado com a vibração de alongamento dos grupos NO3 na camada intermediária LDH.
Interessantemente, a Fig. 1C,D mostra a presença de bandas importantes de AMOX e DOXY nos espectros dos compostos Mg-Al LDH/AMOX e Mg-Al LDH/DOXY, indicando a carga bem sucedida de drogas no hospedeiro Mg-Al LDH24,25. Além disso, a intensidade do pico de NO3 a 1381 cm-1 diminuiu, indicando a troca de ânions de nitrato pelos antibióticos24. Além disso, alguns picos mudaram para novos valores; por exemplo, o pico do grupo NO3 a 1381 cm-1 mudou para 1375 cm-1, enquanto alguns picos, como o pico relacionado ao grupo carbonila C=O, que estica a vibração do COO- em AMOX a 1775 cm-1, desapareceram para o nanocomposto Mg-Al LDH/AMOX, confirmando o processo de carga.
A morfologia do Mg-Al/LDH foi investigada utilizando imagens FESEM, que suportaram os resultados do DRX; onde todas as camadas estão agrupadas em uma morfologia em forma de placa, como mostrado na Fig. 2. This is due to the slowness of the homogeneity and nucleation processes.
(A,B) FESEM of Mg-Al LDH.
The HRTEM micrographs presented further confirmation on the observations of XRD, In Fig. 3A,B, the HRTEM images showed the layered structures Mg-Al/LDH. While in Fig. 3C,D show Mg-Al/LDH after loading Doxycycline and finally Fig. 3E,F show Amoxicillin drugs on Mg-Al/LDH. The layered structure appeared, therefore the LDH structure is stable after drug loading. The Selected Area Electron Diffraction (SAED) pattern assumed the good crystallinity of LDHs.
HRTEM of (A,B) Mg-Al LDH, (C,D) Doxycycline –LDH, and (E,F) Amoxicillin–LDH.
Os diâmetros médios em Z e potenciais de Mg-Al/LDH, doxiciclina/LDH e amoxicilina/LDH em diferentes valores de pH, determinados pela dispersão dinâmica da luz, estão listados na Tabela 1. Os diâmetros da doxiciclina/LDH e da amoxicilina/LDH foram 723,1 e 1217,8 nm, respectivamente, maiores do que o do Mg-Al/LDH. Esta discrepância pode ser atribuída à adsorção de amoxicilina e doxiciclina na superfície do LDH. Os potenciais zeta otimizados de Mg-Al/LDH, doxiciclina/LDH e amoxicilina/LDH em diferentes valores de pH são mostrados na Tabela 1. O potencial zeta positivo de Mg-Al/LDH em diferentes valores de pH é atribuído à natureza do LDH. O potencial zeta diminuiu para AMOX/LDH e DOX/LDH em comparação com o do LDH puro. Refletiu que AMOX e DOX foram formulações de nanocompósitos com amplo sucesso26
Dados nas Tabelas (2 e 3) apresentam os resultados dos estudos de toxicidade aguda do nanocomposto DOX/LDH e AMOX/LDH em camundongos após a administração oral. Os sintomas de toxicidade foram observados após a administração de nanocompósitos DOX/LDH e AMOX/LDH em doenças como tremores, respiração rápida, costas arqueadas, convulsões e coma seguido de morte. Nos nanocompósitos DOX/LDH, as probabilidades de mortalidade foram de 600 mg/kg de peso vivo comparado a 1100 mg/kg de peso vivo em AMOX/LDH. O LD50 foi calculado para 1100 e 1210 mg/kg de peso vivo em DOX/LDH e AMOX/LDH respectivamente e 100% de mortalidade (LD100) foi alcançada na dose de 1600 e 1500 mg/kg de peso vivo em ambos os Nanocompósitos respectivamente. Estes resultados indicaram o uso seguro dos nanocompósitos DOX/LDH e AMOX/LDH em estudos farmacológicos.
Consideramos valores de LD50 de 1/200 e 1/30 para o nanocomposto DOX/LDH e o nanocomposto AMOX/LDH, respectivamente, para avaliar o tratamento da úlcera neste estudo. Estudos toxicológicos para ambos os nanocompósitos foram investigados em ratos e as aplicações da ferida e da úlcera foram investigadas em ratos, pois em nosso estudo não foi observada diferença significativa entre o LD50 entre ratos e camundongos. Em muitos estudos a dose terapêutica em ratos é quase equivalente a essa dose em ratos, mas se você perguntar sobre a dose tóxica ela varia em aspectos significativos. Se você estabelecer um estudo de toxicidade aguda para estabelecer uma nova e mais segura dose terapêutica usando ratos, você certamente pode ter certeza de que nessa dose é suficientemente segura para ratos. Para selecionar a dose terapêutica perfeita em ratos em comparação com ratos você precisa ajustar alguns (por exemplo, apenas +/-5%) regime de dosagem apenas em alguns casos ou não difere. Portanto, o ajuste da dose em ratos é sugerido e então você pode facilmente converter e ajustar a dose em ratos, o que também garante benefício econômico, como mencionado anteriormente em outros estudos27,28,29,30,31,32,33,34 (1-7).
De acordo com o LD50 e com o aumento da dose do medicamento, a toxicidade aumentou no estudo, como mostrado nas Tabelas 2 e 3. Além disso, escolhemos estas doses inicialmente para um estudo piloto, e calculamos o LD50 com base nos resultados obtidos. Além disso, encontramos a mesma dose para a amoxicilina e doxiciclina, baseada na literatura anterior35,36. A dosagem do componente ativo da droga (apenas AMOX ou DOX) foi a seguinte: NPs carregados com amoxicilina ou pó de amoxicilina foram administrados oralmente aos ratos DP (250-300 g, seis ratos para cada grupo) em jejum de 8 h, na dose de amoxicilina de 40 mg/kg35. A dose de doxiciclina foi selecionada de acordo com o LD50 e de acordo com um estudo anterior que relatou que a doxiciclina tem um pH de aproximadamente 3,3 e uma dose de 5 mg/kg b.wt.36.
Ratos tratados com aplicação tópica de nanocompósitos DOX/LDH (G4) e AMOX/LDH (G2) mostraram um aumento significativo nas percentagens de cicatrização da ferida e no tamanho de fecho da ferida a 4 (p < 0.001, p < 0.00), 8 (p < 0.001, p < 0.001),12 (p < 0.001, p < 0.00) e 16 dias (p < 0.00).001, p < 0.001) de administração tópica na área da ferida em DOX/LDH e AMOX/LDH, respectivamente, quando comparada com o grupo de controlo sem tratamento. Além disso, foi revelado um aumento significativo na actividade de cicatrização da ferida para G3 (AMOX), G5 (DOX), G6 (padrão) e G7 (Mg AL) a 4 (p < 0.5, p < 0.001, p < 0.001.001, p < 0.5), 8 (p < 0.001), 12 (p < 0.001) e 16 dias (p < 0.001) de tratamento respectivamente em comparação com os grupos de controle não tratados. Variação não significativa foi observada entre G3, G5, G6 e G7. Aumento significativo na taxa de fechamento da ferida é mostrado em G2 e G4 em comparação com outros grupos que não os grupos controle G3, G5, G6 e G7 (Tabela 4), (Fig. 4) e (Gráfico 1). A cicatrização completa da ferida foi alcançada após 18 dias nos nanocompósitos DOX/LDH (G4) e AMOX/LDH (G2) e G6 (padrão), em comparação com 24 dias para o encerramento completo noutros grupos; indicando um processo de cicatrização mais rápido e altamente eficiente nos nanocompósitos com medicamentos antimicrobianos.
Atividade de cicatrização de G1 (CNT), G2 (AMOX/LDH), G3 (AMOX), G4 (DOX/LDH), G5 (DOX), G6 (padrão), e G7 (Mg AL) em ratos (n = 6), em Zero, 4, 8, 12 e 16 dias de tratamento.
Exames histopatológicos para as amostras de pele dos diferentes tratamentos revelaram que tanto os nanocompósitos AMOX/LDH como os DOX/LDH levaram à cicatrização completa da ferida com formação epitelial normal e vasculatura. Além disso, a mesma actividade de cicatrização apareceu num grupo padrão, mas de menor eficácia do que estes dois grupos. Outros grupos de AMOX, DOX, Mg/Al e grupos de controlo, por outro lado, mostraram uma cicatrização completa da ferida com congestão e ruptura epitelial (Fig. 5).
Investigação histopatológica dos diferentes tratamentos na ferida cutânea mostrou cicatrização epitelial completa com vasculatura normal e infiltração celular. Os grupos Amoxicilina e Doxiciclina mostraram cicatrização epitelial completa com congestão, enquanto o grupo padrão revelou formação epitelial normal, por outro lado, o grupo controle e Mg/Al mostrou danos severos na superfície epitelial.
Oral administration of biotechnological Absolute Ethanol 98,9% to 24-hour fasting rats induced higher ulcer index in a control non-treated group (P < 0,00) compared to other treated groups. Uma diminuição significativa no índice de úlcera foi observada nos grupos pré-tratados com DOX/LDH (p < 0.000) e AMOX/LDH (p < 0.000) com maior taxa de proteção quando comparado a um grupo controle sem tratamento. Um grupo padrão administrado com Ranitidine® também apresentou redução significativa (p < 0.000) no índice de úlcera quando comparado a um grupo controle. Ratos tratados com AMOX/LDH (G2) (p > 0.05), DOX/LDH (G4) (p > 0.000).05), AMOX (G3) (p > 0.05) e grupo padrão (G6) (p > 0.05), por outro lado, mostraram variação não significativa em comparação entre si, porém revelaram diferença significativa quando comparados ao DOX (G5) (p < 0.05) e Mg-Al (G7) (p < 0.05). Estes dois grupos G5 (p > 0.05) e G7 (p > 0.05) apresentaram variação não significativa entre si, mas significativamente diferente do grupo controle não tratado. A porcentagem máxima de proteção gástrica foi observada no grupo DOX/LDH, AMOX/LDH e grupo padrão em comparação com outros grupos (Tabela 5) e (Fig. 6).
Anti-Ulcerogenic effect of G1 (CNT), G2 (AMOX/LDH), G3 (AMOX), G4 (DOX/LDH), G5 (DOX), G6 (standard), and G7 (Mg AL) in rats. (n = 6).
Histopathological investigation into the different treatments of the stomach revealed good gastric and mucosal protection with normal structure in the DOX/LDH, AMOX/LDH, Standard and Mg/Al, while deep gastric ulcer was observed in DOX, AMOX. and the Control Groups (Fig. 7).
Histopathological studies of the different treatment on stomach’s Ulcer in rats. (n = 3). Both AMOX/LDH and DOX/LDH revealed normal gastric structure with complete gastric protection from ulcer. Os grupos Amoxicilina, Doxiciclina e Controlo revelaram danos graves na mucosa com elevado congestionamento. Os grupos Padrão e Mg/Al mostraram boa proteção de mucosa com estrutura normal.
Desobstrução e metabolismo dos ácidos, instabilidade nos fluidos biológicos, dosagem elevada, efeitos adversos sistêmicos e limitação para alcançar o local de ação são os maiores inconvenientes para o uso de antimicrobianos37. O sistema de administração de medicamentos utilizando nanotecnologia é hoje um modelo muito importante para aumentar a eficácia terapêutica dos fármacos, a focalização ativa ou passiva, a liberação controlada e a eliminação dos efeitos adversos sistêmicos dos fármacos38. Tanto quanto sabemos, embora tanto a doxiciclina quanto a amoxicilina sejam drogas antimicrobianas de amplo espectro comumente utilizadas para o tratamento de múltiplas doenças em humanos e animais. Não foram realizados estudos prévios sobre o carregamento de tais drogas no nanocomposto de Hidróxido Duplo em Camadas (LDH) para exploração de novas aplicações. Da mesma forma, nenhum dado anterior se referia à actividade de cicatrização de feridas ou tratamento de úlceras dos nanocompósitos DOX/LDH ou AMOX/LDH. O plano deste estudo incluiu dois objectivos principais, como se segue: Incorporação de doxiciclina e amoxicilina em Mg/Al LDH sob a forma de nanocompósitos antimicrobianos, bem como investigar a sua capacidade de cicatrização de feridas e tratamento de úlceras in vivo, para além de rastrear a sua toxicidade aguda.
O hidróxido duplo de camada (LDH) demonstrou uma grande significância como novo modelo de sistema de administração de medicamentos no ramo da farmacologia, devido à sua segurança e baixa toxicidade38,
No estudo de toxicidade aguda, o LD50 foi utilizado para determinar a toxicidade aguda dos nanocompósitos DOX/LDH e AMOX/LDH. Nos nanocompósitos DOX/LDH, os ratos apresentaram sintomas tóxicos e mortalidade a partir de 600 mg/kg de peso vivo, e a mortalidade máxima (LD100) foi atingida a 1600 mg/kg de peso vivo. Em contraste, a mortalidade dos nanocompósitos AMOX/LDH começou em 1000 mg/kg de peso vivo, com a mortalidade máxima (LD100) atingida em 1500 mg/kg de peso vivo. O LD50 de DOX/LDH foi de 1100, enquanto o de AMOX/LDH foi de 1210; assim, ambos foram considerados medicamentos seguros. Ratos tratados com DOX/LDH ou AMOX/LDH não apresentaram sintomas tóxicos ou mortalidade após o tratamento com dosagem normal, o que indica a segurança dos medicamentos para uso. Medicamentos ou materiais com um valor LD50 de 1000 mg/kg b.wt. | são considerados seguros ou de baixa toxicidade após administração oral39; portanto, ambos DOX/LDH ou AMOX/LDH são considerados medicamentos seguros. Da mesma forma, os LDHs baseados em magnésio ou alumínio são considerados os nanomateriais mais seguros para a administração de medicamentos e os menos tóxicos em comparação com outros tipos de LDH40. Portanto, o LDH é amplamente utilizado como um portador de nanomateriais para sistemas de administração de medicamentos ou outras substâncias, tais como proteínas ou genes41.
p>Nanotecnologia apresenta grande adequação na melhoria dos tratamentos de cicatrização de feridas. A escala Nano-Metro abriu o caminho para a evolução de novos materiais para utilização em tecnologias médicas altamente avançadas e para o relançamento da eficiência dos portadores multifuncionais de Nano. A incorporação de pequenas moléculas de drogas em nanopartículas ou camadas pode modular sua segurança, biodisponibilidade e eficiência42. A farmacocinética e a farmacodinâmica dos medicamentos são grandemente afetadas pelo tamanho do portador de Nano43.
A cura de feridas ainda permanece um problema clínico desafiador para o qual o manuseio e o cuidado eficientes de feridas são necessários. Além disso, a reparação eficaz de feridas e tecidos continua a ser um grande desafio de saúde e biomédico no século XXI. As feridas infectadas ou crónicas levam frequentemente à perda de vida através da perda da capacidade de desempenhar a função desejada e do aumento da gravidade da dor, para além de serem uma carga para os recursos do sistema de saúde1, pelo que a procura de métodos ou medicamentos que possam ajudar a acelerar o processo de cicatrização da ferida e a encurtar o período de recuperação completa das feridas revelaria uma terapia de grande importância. A percentagem de actividade de cicatrização e o tamanho do fecho da ferida durante 22 dias foram utilizados como marcador para a actividade de cicatrização da ferida, para além dos resultados histopatológicos. Após a aplicação tópica, os nanocompósitos DOX/LDH mostraram um processo rápido e completo de cicatrização da ferida em um tempo mais curto, como com os nanocompósitos AMOX/LDH, e melhor do que os medicamentos gratuitos isolados e o grupo não tratado. Da mesma forma, DOX, AMOX, LDH (Mg/Al) e grupo padrão mostraram uma boa atividade de cicatrização, mas em períodos de tempo mais longos do que os nanocompósitos DOX/LDH e AMOX/LDH. A boa actividade cicatrizante dos nanocompósitos DOX/LDH e AMOX/LDH pode ser atribuída ao bom poder de penetração da ferida do nanomaterial que transporta os agentes antimicrobianos. A principal causa das feridas não cicatrizadas são as infecções bacterianas44 , pelo que os antibióticos de largo espectro Doxiciclina e Amoxicilina contra bactérias gram-positivas e gram-negativas são utilizados para a carga do nanomaterial LDH. O Staphylococcus é um dos patógenos bacterianos mais comuns responsáveis pela maioria das infecções de feridas e é considerado como uma das principais causas de infecções hospitalares. Agentes antimicrobianos fracos ou de fraca capacidade de invasão podem levar a bacteremia, septicemia e/ou síndrome do choque tóxico45. O bom poder de penetração tanto da Doxiciclina como da Amoxicilina na área da ferida através dos nanocompostos evita a ocorrência de qualquer infecção bacteriana e ajuda a acelerar o processo de recuperação da ferida com a formação completa de pêlo e sem a presença de crostas.
Apesos histopatológicos indicaram que os nanocompostos de Amoxicilina e Doxiciclina mostraram uma contracção rápida, o que é muito importante para o fecho rápido da ferida, especialmente para animais com peles perdidas (rato, rato). A reepitelização foi uma etapa comum a todos os animais durante o processo de cicatrização da ferida e da superfície epitelial de contacto46,
Nanopartículas melhoraram a actividade dos materiais portadores, como as drogas, devido à sua grande relação superfície/volume. Além disso, a eficácia da actividade antimicrobiana da doxiciclina e da amoxicilina aumenta quando se utilizam as nanopartículas de LDH47. Tanto os íons magnésio e alumínio do LDH possuem atividade antimicrobiana e atuam como catadores de radicais livres para ROS (Espécies Reativas de Oxigênio). O stress oxidativo, além disso, leva a um aumento da produção de ROS e também adia os processos celulares envolvidos na cicatrização de feridas. Consequentemente, o Mg/Al ajuda a obter uma boa actividade cicatrizante num curto espaço de tempo48,
A principal razão para a ferida mucosa não cicatrizada é a infecção bacteriana que leva à úlcera gastrointestinal (GIU), que é principalmente causada pela bactéria Helicobacter pyloriis em adultos e crianças em todo o mundo. O fracasso do tratamento com concentração suficiente de antibióticos deve-se ao facto de a H.pyloriis viver por baixo do revestimento da mucosa gástrica que suporta o epitélio gástrico5. Nanopartículas carregadas com antibióticos mostraram um tratamento eficaz das infecções gastrointestinais, pois suas pequenas partículas aderem eficientemente na mucosa gástrica e agem bem contra as bactérias que ali vivem7. Nesta base, tanto os grupos tratados com nanocompósitos DOX/LDH como AMOX/LDH mostraram uma diminuição significativa do índice de úlcera ou da gravidade da úlcera induzida após 7 dias de tratamento. A diminuição na indução da úlcera pode ser atribuída à perfeita adesão do nanomaterial Mg/Al-LDH devido ao seu pequeno tamanho, que mais tarde permite uma liberação controlada de antibióticos. O possível mecanismo de proteção gastrointestinal forma uma úlcera ou ferida através do tecido ulcerado, especialmente nos estômagos, produzindo grandes quantidades de muco que favorece a adesão de partículas de pequeno tamanho devido à sua pequena massa. Além disso, a inflamação gástrica aumenta a produção de muco e as partículas finas aderem mais perfeitamente49. No local da inflamação, as células imunes, como os macrófagos, envolvem pequenas partículas e consequentemente carregam os antibióticos que liberam e produzem efeitos localizados50.
Além disso, os grupos tratados com Doxiciclina e Amoxicilina Antibiótica também mostraram uma diminuição significativa no número de úlceras. Esta diminuição pode ser atribuída à sua actividade antibacteriana no tratamento de feridas ou úlceras51. No mesmo terreno, Mg/Al LDH mostrou uma diminuição do número de úlceras quando comparado com ratos não tratados de controlo. Esta diminuição ou aquela proteção gástrica foi causada pela camada protetora formada pelo Mg/Al LDH que era comumente usado como um anti-ácido52. As doenças ulcerosas tratadas com o Nano-transportador LDH na forma de anti-ácido oral e anti-pepsina confirmaram a segurança e biocompatibilidade deste sistema de administração de Nanos, o que também é confirmado pelos achados histopatológicos.
Até onde sabemos, não foram relatados estudos anteriores sobre a eficácia dos antibióticos aqui mencionados para o tratamento de feridas ou úlceras, porém existem múltiplos estudos mostrando a importância da administração tópica de antibióticos na taxa de cicatrização e prevenção de infecção. Actualmente, a terapêutica antimicrobiana tópica para úlceras ou feridas está mais firmemente estabelecida devido à sua importância no que diz respeito à taxa de cicatrização. O tempo de cicatrização é o ponto final mais importante na gestão de feridas53. Alguns investigadores observaram uma taxa de cicatrização de 83% em 30 semanas54 , enquanto outros relataram que 62/90 (69%) das úlceras de perna venosa tinham sido cicatrizadas em 12 semanas. Moffatt et al.55 constataram que 70% das úlceras venosas cicatrizaram após 48 semanas de tratamento; os autores também observaram que muitas das evidências sobre as taxas de cicatrização são extraídas dos resultados de ensaios controlados aleatórios. Esses estudos normalmente alcançam taxas de cicatrização de 24 semanas superiores a 60% para os pacientes, mas podem não refletir as complexas questões enfrentadas na prática clínica. Devido a estes estudos, a conversão de antibióticos para a forma nano terá um efeito importante na taxa de cicatrização em um tempo mais curto, como em nosso estudo.
A idéia principal deste estudo gira em torno da aplicação tópica de antibióticos com alto poder de penetração e taxa de liberação prolongada através da carga em nanomateriais. A aplicação tópica de tais antibióticos em feridas evita as infecções que retardam a taxa de cicatrização, de modo que o processo de cura das feridas e úlceras leva um tempo mais curto. Consequentemente, descobrimos que a adição de antibióticos acelera o processo de cicatrização e diminui o tempo de cicatrização através da prevenção de infecções.
As vantagens da terapia tópica incluem a capacidade de administrar uma alta concentração local com pequenas doses do agente, mesmo em pacientes com isquemia de membros, para evitar o efeito first-pass no trato gastrointestinal, bem como reduzir os riscos de efeitos colaterais sistêmicos. As formulações tópicas atingem concentrações locais muito elevadas56. Além disso, a erradicação ou redução de microorganismos apenas na ferida não é um desfecho suficiente para a eficácia do medicamento57, mas também depende principalmente de seu poder de penetração e de sua eficácia. Finalmente, não existem dados clínicos que apoiem o uso de antibióticos tópicos para a prevenção de recidivas de infecção na ferida. Todas as feridas abertas são colonizadas por microrganismos, que geralmente afectam o processo de cicatrização. No entanto, se a colonização evoluir para uma infecção local, que consequentemente se torna sistémica, o resultado pode ser fatal. Assim, os cuidados com feridas não só incluem a limpeza, desbridamento e gestão da etiologia subjacente, como também toma medidas para prevenir a probabilidade de as feridas colonizadas ficarem localmente, ou mesmo sistemicamente, infectadas58. Foi demonstrado que os tratamentos antibióticos locais desempenham um papel na promoção da cicatrização, embora o tratamento da etiologia subjacente continue a ser um elemento crucial59. Os factores locais que podem retardar a cicatrização incluem o número de bactérias presentes na superfície da ferida60. Além disso, tanto o magnésio como o hidróxido de alumínio actuam essencialmente como agentes antiácidos através do revestimento gástrico61. Além disso, a amoxicilina desempenha um papel contra as bactérias Helicobacter e exibe a actividade de largo espectro da Doxiciclina. Todos estes factores são as principais razões para seleccionar estes materiais para avaliar a sua actividade na cicatrização de feridas e úlceras.
O uso de antibióticos com qualquer lesão (Ferida ou Úlcera) é o principal tratamento para uma cicatrização rápida num período de tempo mais curto. Isto é feito através da Prevenção de Infecções que é a principal causa para retardar a cicatrização da ferida ou úlcera. Uma vez que a infecção é uma razão comum para a cicatrização deficiente da ferida. Consequentemente, uma redução significativa do número de bactérias é importante para o tratamento de feridas agudas ou crónicas, especialmente o crescimento bacteriano inibido no interior das feridas induzidas ou abertas, através da redução dos valores de pH62. A indução da superfície da ferida reduz o pH das superfícies infectadas e estabelece um ambiente inadequado para o crescimento e multiplicação das bactérias. Além disso, o pH de uma ferida pode influenciar adicionalmente a eficácia dos antibióticos e antissépticos63. O pH pode modular a eficácia; e o sucesso do desempenho antibiótico pode alterar o estado metabólico das bactérias23, permitindo o crescimento bacteriano e a resistência adquirida. Por exemplo, a eficácia de vários antibióticos e antissépticos de prata é reduzida em ambientes ácidos, que é também o meio favorável no nosso estudo64,
O principal papel dos antibióticos na cicatrização de feridas é inibir o crescimento de bactérias resistentes aos medicamentos e promover a cicatrização num modelo de ferida roedora65. Tanto a amoxicilina como a doxiciclina desempenham estes papéis como antibióticos de largo espectro e bactericidas que ajudam a prevenir o crescimento bacteriano e ajudam as úlceras e as feridas a sarar num curto espaço de tempo. Assim, as nanopartículas implementadas neste estudo demonstraram uma potência antibacteriana muito maior contra bactérias Gram-negativas e Gram-positivas à medida que aumentavam o poder de penetração na parede ou membrana da célula bacteriana. O efeito inibitório aumentado em comparação com o do antibiótico normal deve-se à capacidade das nanopartículas projetadas de desintegrar a membrana bacteriana. Estas nanopartículas aceleraram a cicatrização de úlceras e feridas, regulando a inflamação e a angiogénese. Além disso, permitiram um aumento da absorção cutânea da mistura nanoescala.
A maioria destes portadores de nanopartículas, como o LDH, tem sido utilizada para o fornecimento de agentes terapêuticos com propriedades antibacterianas, e têm sido explorados como nanotransportadores de fármacos cicatrizantes, escolhidos com base nas necessidades da ferida13. Estes nano-transportadores ajudam no fornecimento de medicamentos, uma vez que promovem o crescimento celular, aceleram a cicatrização cutânea da ferida e reduzem a formação de cicatrizes66,
p>Em particular, H. pylori vive nas profundezas do muco gástrico, sendo necessária uma aplicação local prolongada de medicamentos para difusão suficiente às bactérias67. Nenhum antibiótico único é eficaz na erradicação do H. pylori quando administrado in vivo. O tratamento de tal doença infecciosa em úlceras pépticas geralmente requer uma terapia tripla que inclui antibiótico, antibacteriano e inibidores da bomba de prótons. O fracasso de uma única terapia antibiótica pode ser devido à má estabilidade do medicamento no pH ácido do estômago, má permeabilidade dos antibióticos através da camada mucosa, ou à disponibilidade de concentrações subterapêuticas de antibióticos no local da infecção após a administração oral na forma de dosagem convencional68. Portanto, a síntese de antibióticos na forma nano ajuda os antibióticos a penetrar na camada mucosa profunda e melhora a eficácia bactericida contra o H. pylori.
Para melhorar a eficiência de tais modalidades terapêuticas, foram desenvolvidos sistemas de administração de antibióticos específicos para o tratamento localizado das infecções por H. pylori no estômago. Algumas tentativas têm sido feitas para desenvolver sistemas de administração localizada de antibióticos no ambiente ácido do estômago. Por esta razão, também escolhemos o pH 4 como meio ácido para melhorar a estabilidade do medicamento. Amoxicilina (“-amino-hidroxi-penicilina benzílica) é um antibiótico semi-sintético, absorvido oralmente e de largo espectro. O antibiótico é amplamente utilizado no tratamento padrão de erradicação da infecção por H. pylori gástrico, e o uso de nanossíntese ajudará a alcançar maior penetração do medicamento e, portanto, maior eficiência bactericida27.
Os candidatos ao curativo de feridas infecciosas devem administrar concentrações suficientemente elevadas de antibióticos no local da ferida; imitar a estrutura e função biológica das proteínas de matriz extracelular nativa, que fornecem suporte e regulam as actividades celulares; manter o estado normal de diferenciação dentro do compartimento celular; ser biocompatíveis e/ou biodegradáveis; e não ter efeitos adversos no tecido circundante69. Com base nestes factores, o principal objectivo e o principal passo para a cicatrização de feridas é prevenir a infecção através do uso de antibióticos de largo espectro e bactericidas em particular, como os utilizados no nosso estudo de investigação. Além disso, a carga de antibióticos de largo espectro e bactericidas nos nanomateriais ajuda os medicamentos a alcançar um maior poder de penetração no interior da ferida ou da úlcera induzida. A nível internacional, as bactérias resistentes aos antibióticos e as bactérias multirresistentes estão a aumentar como um problema clínico; estas bactérias têm sido encontradas em isolados de uma proporção substancial de doentes com úlceras de pressão e mesmo em ambientes comunitários51.
Um outro mecanismo pelo qual estes resultados foram obtidos, para além da eficácia antimicrobiana alcançada, é através do próprio LDH, que ajuda a melhorar a eficácia antibiótica, uma vez que os hidróxidos em camadas têm sido considerados como nano-transportadores únicos para uma entrega celular eficiente dos fármacos. Esta capacidade deve-se às excelentes características dos LDH, especialmente a modificação superficial única conseguida devido às suas propriedades favoráveis de troca iónica. Além disso, as camadas de hidróxidos com carga positiva melhoram significativamente a entrega celular eficiente dos fármacos. A membrana das células com carga negativa impede a entrada de fármacos com carga negativa. Ao incorporar drogas aniônicas nas camadas de hidróxidos em camadas, esses medicamentos-nanoíbridos com superfícies com carga positiva são capazes de entrar adequadamente na célula e melhorar a entrega celular de drogas51,70,71. Ao aumentar o tamanho das partículas das camadas ou folhas de LDH, a absorção celular de LDH é diminuída, mas, curiosamente, tem sido observado que a absorção celular de todos os tamanhos de hidróxidos em camadas é completada em 15 minutos através do mecanismo de tempo de retenção72,73,74. Os LDH têm uma vantagem adicional no fornecimento de medicamentos com carga negativa, pois suportam uma carga líquida positiva em sua superfície que facilita a adsorção, bem como a internalização através das membranas biológicas carregadas negativamente, sem a necessidade de qualquer pós-modificação/funcionalização adicional, como no caso de outros materiais. Assim, muitos pesquisadores têm conjugado uma variedade de drogas citotóxicas com carga negativa nos interespaços dos LDHs e as entregaram com sucesso em células com propriedades de liberação controlada75,76,
Em conclusão, os nanocompósitos doxiciclina-amoxicilina desenvolvidos neste estudo (ou seja, Mg/Al LDH) têm grandes perspectivas para o tratamento de feridas (pomadas) em um tempo mais curto e para a prevenção de úlceras (dosagem oral). A conversão de medicamentos antimicrobianos, especialmente antibióticos, em medicamentos em nanoescala permite-lhes adquirir novas propriedades, como a actividade de cicatrização de feridas e a prevenção de úlceras, através de uma via muito melhor do que a dos medicamentos padrão utilizados. Esta capacidade é realizada através da prevenção da infecção através de um maior poder de penetração e uma elevada eficácia contra microrganismos patogénicos que infectam feridas abertas ou lesões da mucosa e causam atrasos nas taxas de cicatrização das infecções e problemas de risco de vida.