Bakteeriselluloosan optimointi palovammojen hoitoon

Abstract

Palovammoihin kuolee vuodessa 180 000 henkilöä ja huomattavasti suurempi määrä saa palovammoja vuosittain. Palovammat ovat vakavia koko elimistöön vaikuttavia vammoja, jotka jättävät pysyviä negatiivisia vaikutuksia potilaiden elämään. Kuitenkaan palovammojen sidosmateriaaleja ei ole optimoitu vammanhoitoon. Nykyiset sidosmateriaalit voivat vahingoittaa haavapohjaa sekä tuottaa tarpeetonta kipua sidosvaihdosten yhteydessä.

Bakteeriselluloosa on luontaisesti kudosyhteensopiva ja sytotoksiton polysakkaridi puhdistamisen jälkeen. Muokkaamaton bakteeriselluloosa omaa monia piirteitä, jotka tekevät siitä sopivan vaihtoehdon palovammojen sidosmateriaaliksi. Muokkauksen avulla bakteeriselluloosasta pystytään tekemään mekaanisesti kestävämpää sekä antibakteerista. Tutkielmassa tarkastellaan, millaisia muutoksia bakteeriselluloosaan voidaan tehdä sen optimoimiseksi palovammojen hoitoon in-situ- sekä ex-situ-menetelmillä. In-situ-menetelmillä tarkoitetaan bakteeriselluloosan tuotannon aikana tehtäviä muokkauksia ja ex-situ-menetelmillä tuotannon jälkeen tehtäviä muokkauksia. In-situ-menetelmissä tarkastellaan bioreaktorin valinnan, kasvatusolosuhteiden kuten pH:n vaikutusta sekä hiilenlähteen ja kasvatusalustaanlisättävien aineiden vaikutusta bakteeriselluloosan ominaisuuksiin. Ex-situ-menetelmissä tarkastellaan puhdistus- ja kuivausmenetelmän vaikutusta bakteeriselluloosaan sekä aineiden, kuten antibioottien lisäämistä bakteeriselluloosaan tuotannon jälkeen. Myös kemiallista muokkausta bakteeriselluloosan hapetuksen avulla tarkastellaan. Lisäksi tarkastellaan palovammojen erityispiirteitä sekä bakteeriselluloosan ominaispiirteitä.

Muokkaamalla bakteeriselluloosaa kyetään parantamaan materiaalin mekaanisia ominaisuuksia sekä tuomaan materiaalille antibakteerisia ominaisuuksia. In-situ menetelmillä kyettiin vaikuttamaan bakteeriselluloosan tuotantonopeuteen sekä mekaanisiin ominaisuuksiin hiilen lähteen sekä bioreaktorin valinnalla. Lisäämällä kasvatusalustaan karbometyyliselluloosaa kyettiin tuotantoa lisäämään kahdesta grammasta litrassa kahdeksaan grammaan litrassa, lisäksi vetolujuutta kyettiin lisäämään. Muokkaamattomalle bakteeriselluloosalle vetolujuus oli 7,55 ± 0,33 MPa ja karbometyyliselluloosaa lisäämällä kasvatusalustaan vetolujuus nousi 8,45 ± 2,17 MPa. Yhteiskasvatuksella nisiiniä tuottavan bakteerin kanssa bakteeriselluloosasta kyettiin luomaan antibakteerinen. Ex-situ menetelmillä kyettiin myös parantamaan mekaanisia ominaisuuksia sekä luomaan materiaalista antibakteerinen. Tämän lisäksi lääkeaineiden sisällyttäminen bakteeriselluloosaan oli mahdollista ex-situ menetelmillä. Puhdistus ja kuivausmenetelmillä kyettiin vaikuttamaan bakteeriselluloosan mekaanisiin ominaisuuksiin lisäämällä liukoisuutta sekä kuivausmenetelmän mukaan parantaa tai heikentämään mekaanisia ominaisuuksia. Hapettamalla bakteeriselluloosaa kyettiin parantamaan mekaanisia ominaisuuksia, mutta materiaalin kyky venyä heikentyi. Hapetusasteen kasvaessa mekaanisten ominaisuuksien muutokset tulivat enemmän esille. Hapetuksella kyettiin myös antamaan materiaalille antibakteerisia ominaisuuksia.