Preparação de sprays poliméricos para o tratamento de lesões tópicas

Abstract

Currently there are a many types of materials for wound treatment, burns and other topical injuries on the market. The most commonly used curative is gauzes and compresses due to their fluid absorption capacity as well as they can be applied on an easy, quickly and almost painless way. However, these materials are for temporary use only, which means that they only serve to protect the wound for a short period of time not being able to assist in the skin healing and regeneration. Moreover, these materials adhere in the surface of the lesions which can lead to further bleeding and tissue damage upon our removal. They’re very used materials, especially in Emergency Medical Ambulance (EMA) on the way to an hospital until the appropriate treatment of the wound may be possible. Over the past decades scientists have developed new products commonly known as pads, being the hydrogel pads and polyurethane foams the best known. Both are very versatile and can remain in the affected location for several days.Regardless of the above mentioned products, there is still a shortage of products for emergency situations, that are able to protect immediately an injury in an accident situation. Thus, there is a need for a product able to protect quickly a wound, avoiding exposure of lesions until hospital interventions. In situations where there is a subsequent medical intervention, there is a need for temporary use of materials that can be easily removed for final treatment. This removal should not lead to additional tissue damage and should be achieved with as little discomfort as possible.In the present study we sought out to develop materials that provide a new vision in injury protection respecting the above mentioned requirements of safety, easiness and quickness of both applicability and removal. With this in mind, sprays were developed based on polymer solutions from synthetic base polymers: polyethylene glycol (PEG) and polyvinyl pyrrolidone (PVP) and natural: based on cellulose, hydroxypropylcellulose (HPC) and hydroxypropylmethylcellulose (HPMC). These polymer solutions to be sprayed to the skin surface result in a protective membrane. Additionally, a drug was also included on the formulations. The anti-inflamatory, dexamethasone, was used as model drug.To understand if the formulations held the required properties characterization methods were apllyed to assess biocompatibility, hemocompatibility, degradability and adhesion to substrates. The characterization of the developed films allowed the assessment that all had hydrophilic character, degrading up quickly in aqueous solutions. On the adhesion test to biological tissues the materials showed high adhesion to the surface of biological tissue not being possible to be removed after the formation of the membranes. The rheological behavior of the polymer solutions showed that all materials hold a newtonian behavior. Regarding the viscosities of the solutions, the HPC-PVP(4:4) hold the lowest viscosity with about 0.05 Pa.s while the highest viscosity was of 0.18 Pa.s corresponding to HPC-HPMC(4:4) solution. The surface energy values for all films were lower than those presented by the blood and skin, confirming the adhesiveness of the material to tissue. The glass transition temperature (Tg) of each film was evaluated by DMTA technique having all the films presented different values. The HPC-HPMC(3:3) and HPC-HPMC(4:4) materials showed values between 100°C and 115°C, while HPC-PVP(4:4) and HPC-PVP(5: 3) showed values between 22°C and 42°C, respectively. The membranes exhibited non-hemolytic character, but it was not possible to quantify the hemolytic index due to the interference of turbidity on the reading of the optical densities. All materials presented thrombogenic nature assisting on the stagnation of the bleeding in the order of 70% of thrombus formation. The materials showed themselves to be little biocompatible since after seven days of test they showed low values of cell growth. The study of the antibacterial activity revealed that none of the membranes exhibited antimicrobial activity irrespective of the presence of dexamethasone.The developed sprays revealed some properties suitable for use in topical injuries proving to be a viable strategy for this application. These materials were found to have the ability to give films for protecting wounds, adhere to the surface of biological tissue, solubilization in saline solutions and aid in the clotting process.

Atualmente existem no mercado diversos tipos de materiais para o tratamento de feridas, queimaduras e outros tipos de lesões tópicas. Os curativos mais utilizados são as gazes e as compressas devido à sua capacidade de absorção de fluidos, bem como o facto de serem fáceis e rápidos de colocar e de forma quase indolor. Contudo, estes materiais são de uso temporário, ou seja, servem para proteger os ferimentos durante um curto período de tempo e não têm a capacidade de auxiliar na cicatrização e regeneração da pele. Por outro lado, estes materiais aderem à superfície das lesões o que pode originar nova hemorragia e danificar os tecidos aquando da sua remoção. São materiais muito utilizados, principalmente em Ambulâncias de Emergência Médica (AEM) até chegar ao Hospital, onde já é possível o tratamento adequado da lesão em causa. Ao longo das últimas décadas foram desenvolvidos novos produtos comummente designados por pensos, sendo os mais conhecidos os pensos de hidrogel e de espumas de poliuretano. Ambos são bastante versáteis e podem permanecer no local da lesão durante vários dias.Não obstante os produtos referidos, existe ainda no mercado uma escassez de produtos para situações de emergência, ou seja, para proteger as lesões de imediato numa situação de acidente. Assim sendo, são necessários produtos que consigam proteger as feridas de forma rápida, evitando a exposição das lesões até ao momento da intervenção hospitalar. Neste tipo de situações, em que ocorrerá uma posterior intervenção médica, existe necessidade de recorrer a materiais de utilização temporária, que possam ser removidos com facilidade para tratamento definitivo. Esta remoção não deverá induzir danos adicionais aos tecidos e deverá ser conseguida com o menor desconforto possível.No presente trabalho procurou-se desenvolver materiais que ofereçam uma nova visão na proteção de lesões respeitando estes requisitos. Desta forma, desenvolveram-se sprays com base em soluções poliméricas a partir de polímeros de base sintética: polietileno glicol (PEG) e polivinil pirrolidona (PVP) e natural: com base na celulose, hidroxipropilcelulose (HPC) e hidroxipropilmetilcelulose (HPMC). Estas soluções poliméricas ao serem pulverizadas à superfície da pele originarão uma membrana de proteção. Adicionalmente foi também incorporado um fármaco nas formulações, tendo sido utilizado como fármaco modelo a dexametasona, um anti-inflamatório.Para compreender se as formulações detinham as propriedades requeridas foi necessário recorrer a métodos de caracterização avaliando a biocompatibilidade, hemocompatibilidade, degradabilidade e adesão aos substratos. A caracterização dos filmes desenvolvidos permitiu aferir que todos apresentavam carácter hidrofílico, degradando-se de forma rápida em soluções aquosas. No teste de adesão em tecidos biológicos os materiais apresentaram elevada aderência à superfície dos tecidos biológicos não sendo possível a sua remoção após a formação das membranas. A avaliação do comportamento reológico das soluções poliméricas demonstrou que todos os materiais detêm um comportamento newtoniano. Relativamente às viscosidades das soluções, o HPC-PVP(4:4) apresentou a menor viscosidade, cerca de 0,05 Pa.s enquanto que 0,18 Pa.s foi a viscosidade mais elevada, correspondente à solução HPC-HPMC(4:4). Os valores de energia de superfície de todos os filmes foram inferiores aos apresentados pelo sangue e pele, confirmando a capacidade de adesão dos materiais aos tecidos. Pela técnica de DMTA avaliaram-se as temperaturas de transição vítrea (Tg) de cada filme, tendo todos os filmes apresentado valores distintos. Os materiais HPC-HPMC(3:3) e HPC-HPMC(4:4) exibiram valores entre 100°C e 115°C, enquanto que HPC-PVP(4:4) e HPC-PVP(5:3) apresentaram valores entre 22°C e 42°C, respetivamente. As membranas exibiram carácter não-hemolítico, contudo não foi possível quantificar o índice hemolítico por interferência da turbidez na leitura das densidades óticas. Todos os materiais apresentaram carácter trombogénico auxiliando no estancamento das hemorragias, na ordem dos 70% de formação de trombos. Os materiais revelaram-se pouco biocompatíveis, pois ao fim de sete dias de ensaio, apresentaram valores muito baixos de crescimento celular. O estudo da atividade antibacteriana revelou que nenhumas das membranas exibiu potencial antibacteriano independentemente da presença da dexametasona. Os sprays desenvolvidos revelaram algumas propriedades adequadas para a utilização em lesões tópicas demonstrando serem uma estratégia viável para esta aplicação. Estes materiais revelaram ter a capacidade de originar filmes para proteção dos ferimentos, proteger os ferimentos, aderir à superfície de tecidos biológicos, solubilização em solução salina e auxílio no processo de coagulação.