Los científicos de alimentos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) han hecho un vendaje de gel antibacteriano utilizando las cáscaras desechadas de la popular fruta tropical durian.
por la Universidad Tecnológica de Nanyang
Conocido como el «Rey de las frutas» en el sudeste asiático, el durián tiene una cáscara gruesa con espinas puntiagudas que se descarta, mientras que la pulpa dulce que rodea las semillas en el 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 crearon un gel suave, similar a láminas de silicona, que se puede cortar en vendas de varias formas y Tamaños.
Luego agregaron las moléculas orgánicas producidas a partir de la levadura de panadería conocidas como fenólicos 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 NTU, la innovación se publicó recientemente en ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 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 de tejido cicatricial excesivo, lo que resulta en una cicatriz más suave y plana. El parche mantiene la piel hidratada en lugar de secarse cuando se utilizan vendajes de gasa o curitas convencionales.
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 costosos en comparación con 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 múltiples formas alternativas de prevenir infecciones. Una forma eficaz de proteger las heridas abiertas es con vendajes antimicrobianos que sean biocompatibles y seguros para el uso prolongado por humanos. Esto es especialmente importante para los diabéticos pacientes que sufren de heridas crónicas «, explicó el profesor Chen, profesor de la Cátedra Michael Fam en 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 rápida recuperación de las heridas y reducir las posibilidades de infecciones.
Dado que la cáscara comprende el 60 por ciento del durián, generalmente se descarta e incinera, lo que plantea un problema ambiental. En Singapur, Straits Times informó que se importaron y consumieron 14.300 toneladas de durian (estimados 10 millones de durian) en 2017.
Al ser no tóxico y biodegradable, también se espera que el vendaje de gel orgánico tenga una huella ambiental más pequeña que los vendajes sintéticos convencionales.
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 hidrogeles naturales y sintéticos en el mercado, donde su Se reconoce bien su utilidad en la cicatrización de algunos tipos de heridas.
«Los vendajes de hidrogel son conocidos por su no toxicidad, su capacidad para rehidratar el lecho de la herida y pueden facilitar el desbridamiento autolítico (donde las enzimas corporales y los fluidos naturales actúan para ablandar el tejido dañado y eliminarlo). La parte innovadora y única de la corriente del profesor Chen El trabajo es reciclar la cáscara del durián para obtener celulosa. También es bastante singular dado que las espinas del durián pueden doler, pero los materiales de la cáscara pueden curar «, dijo el profesor Tan.
Por qué se necesitan apósitos antimicrobianos para heridas
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 grave. Se estima que el mercado de apósitos para heridas tiene un valor de $ 11,4 mil millones anuales, según un artículo publicado en el European Polymer Journal (A. Gupta et al, 2019).
La ventaja clínica del nuevo vendaje de hidrogel es que los fenólicos 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 biopelículas (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 probaron como apósito para heridas en la piel de los animales y mostraron buenos efectos antimicrobianos hasta por 48 horas.
El nuevo vendaje de hidrogel de prueba de concepto se aplica simplemente colocándolo sobre la herida, al igual que con las láminas de gel de silicona disponibles comercialmente para vendajes de heridas, el estándar de oro actual que se usa después de las cirugías cosméticas 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 Scientific Reports .
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 los ancianos en comunidades remotas.
Para demostrar el uso de hidrogeles orgánicos en la electrónica flexible, se elaboró un prototipo de hidrogel que podría conducir señales eléctricas con celulosa obtenida de Okara, el residuo de la pulpa de soja durante la elaboración de la leche de soja.
«Como se muestra en muchos de nuestros artículos de investigación , la investigación fundamental en ciencia y tecnología de los alimentos conlleva muchas más aplicaciones interdisciplinarias en otras industrias, 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, donde la investigación y la innovación son pilares clave para abordar algunos de los mayores desafíos de la humanidad. Al adoptar un enfoque de conversión de residuos en recursos y el uso de técnicas de fabricación ecológicas, hemos demostrado que es posible reducir el consumo de los recursos naturales de la Tierra, reutilizar lo que se consideraba basura y reciclarlos en productos valiosos que son útiles para la humanidad «.
El equipo de cuatro investigadores de NTU tardó dos años en investigar y publicar sus hallazgos y ahora está buscando socios de la industria que puedan estar interesados en llevar su vendaje de gel antibacteriano al mercado.
