Científicos de alimentos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) ha hecho un vendaje de gel antibacteriano utilizando las cáscaras desechadas de la popular fruta tropical, Durian.

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 por dentro se considera un manjar.

Al extraer celulosa de alta calidad de las cáscaras de durián 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 las láminas de silicona, que se puede cortar en vendajes de varias formas y tamaños.

Luego agregaron las moléculas orgánicas producidas a partir de la levadura de panadería conocidas como fenólicos de levadura natural, haciendo que el vendaje sea mortal para las bacterias.

Desarrollado por el profesor William Chen, el Director del Programa de Ciencia y Tecnología de Alimentos de NTU, la innovación fue publicada 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 farmacias, generalmente se usa para cubrir heridas de cirugía para minimizar la formación de tejido cicatricial excesivo, resultando en una cicatriz más suave y plana. El parche mantiene la piel hidratada en lugar de secarse cuando se usan curitas convencionales o vendajes de gasa.

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 son biocompatibles y seguros para el uso prolongado por humanos. Esto es especialmente importante para los pacientes diabéticos que padecen heridas crónicas, "explicó el profesor Chen, Profesor de la Cátedra Michael Fam de Ciencia y Tecnología de los Alimentos en la Facultad de Ingeniería Química y Biomédica.

"Mediante el uso de productos de desecho que actualmente se desechan 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.

Con la cáscara que comprende el 60 por ciento del durian, generalmente se descarta e incinera, planteando un problema medioambiental. En Singapur, Straits Times informó que 14, En 2017 se importaron y consumieron 300 toneladas de durián (estimados 10 millones de durián).

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.

Dando un comentario independiente sobre esta innovación, Profesor asociado Andrew Tan, Vicedecano (Facultad) de la Facultad de Medicina Lee Kong Chian de NTU, que es un experto en trastornos metabólicos, dijo que ahora existen hidrogeles naturales y sintéticos en el mercado, donde se reconoce su utilidad en la cicatrización de algunos tipos de heridas.

"Los vendajes de hidrogel son conocidos por su no toxicidad, capacidad de rehidratar el lecho de la herida, y puede 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 del trabajo actual del profesor Chen es el reciclado de la corteza del durian para obtener celulosa. También es bastante único dado que las espinas del durian pueden doler, pero los materiales de la corteza pueden curar, "Assoc Prof Tan dijo.

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 vendajes para heridas tiene un valor de $ 11.4 mil millones al año, según un artículo publicado en 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 apósitos 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 utilizado después de las cirugías cosméticas para reducir las cicatrices.

Otras aplicaciones de hidrogeles

Los hidrogeles orgánicos también son útiles para llevar, electrónica flexible y estirable, que el profesor Chen había demostrado en un artículo de 2019 publicado en Informes científicos .

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 electrónica flexible, Se fabricó un prototipo de hidrogel que podía 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 aplicaciones mucho más interdisciplinarias en otras industrias, como la asistencia sanitaria, aplicaciones biomédicas y 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 sean 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.