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Production and Characterization of Keratin/Tragacanth Gum Nanohydrogels for Drug Delivery in Medical Textiles
Frontiers in Materials ( IF 3.2 ) Pub Date : 2021-09-16 , DOI: 10.3389/fmats.2021.720385
Nazanin Mansouri Shirazi , Niloofar Eslahi , Adeleh Gholipour-Kanani

Keratin protein has been applied for biomedical applications due to its biocompatibility, biodegradability, mechanical resistance, and bioavailability. Tragacanth gum (TG) as a polysaccharide-based biopolymer has wound healing and antimicrobial properties. In this study, keratin was extracted from protein-based chicken feather by using reduction hydrolysis (sodium sulfide), and nanogels of keratin and TG composites at different ratios were produced by using the chemical cross-linking method. Then, cinnamon (5 and 10%) as an antibacterial herbal extract was added to the nanogels and coated on cotton fabric. The morphology and size of the composite nanogels, chemical structure, biological, and antibacterial properties were evaluated. According to DLS results, TGK2:1 (ratio of TG to keratin = 2:1) had the minimum size (80 nm) and PDI (0.1), and therefore, this sample was chosen as the optimum one. FESEM and TEM images showed the semi-spherical shape of the produced nanogels. FTIR spectra revealed the possible hydrogen bonding between the components, and the formation of disulfide bonds after the addition of hydrogen peroxide was confirmed by XPS. After loading cinnamon into the nanogels, an increase in size was observed from 80 nm for free-nanogel to 85 and 105 nm for 5 and 10% extract-loaded nanogels, respectively. Besides, more cinnamon was released from the treated fabrics by increasing time and cinnamon concentration. The antibacterial test exhibited good antibacterial properties against both Gram-positive and Gram-negative bacteria. Finally, MTT assay approved the biocompatibility of the produced nanogels for potential use in medical textiles.



中文翻译:

用于医用纺织品药物输送的角蛋白/黄蓍胶纳米水凝胶的生产和表征

由于其生物相容性、生物降解性、机械阻力和生物利用度,角蛋白已被应用于生物医学应用。黄蓍胶 (TG) 作为一种基于多糖的生物聚合物,具有伤口愈合和抗菌特性。本研究采用还原水解法(硫化钠)从蛋白质基鸡毛中提取角蛋白,采用化学交联法制备不同比例的角蛋白和TG复合物纳米凝胶。然后,将作为抗菌草药提取物的肉桂(5% 和 10%)添加到纳米凝胶中并涂在棉织物上。评估了复合纳米凝胶的形态和尺寸、化学结构、生物学和抗菌性能。根据 DLS 结果,TGK2:1(TG 与角蛋白的比率 = 2:1)具有最小尺寸(80 nm)和 PDI(0.1),因此,这个样本被选为最佳样本。FESEM 和 TEM 图像显示了制备的纳米凝胶的半球形。FTIR 光谱揭示了组分之间可能存在氢键,并通过 XPS 证实了加入过氧化氢后形成了二硫键。将肉桂装入纳米凝胶后,观察到尺寸从游离纳米凝胶的 80 nm 增加到 5% 和 10% 提取物负载的纳米凝胶的 85 和 105 nm。此外,随着时间和肉桂浓度的增加,更多的肉桂从处理过的织物中释放出来。抗菌试验对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出良好的抗菌性能。最后,MTT 测定批准了生产的纳米凝胶的生物相容性,可用于医用纺织品。该样本被选为最佳样本。FESEM 和 TEM 图像显示了制备的纳米凝胶的半球形。FTIR 光谱揭示了组分之间可能存在氢键,并通过 XPS 证实了加入过氧化氢后形成了二硫键。将肉桂装入纳米凝胶后,观察到尺寸从游离纳米凝胶的 80 nm 增加到 5% 和 10% 提取物负载的纳米凝胶的 85 和 105 nm。此外,随着时间和肉桂浓度的增加,更多的肉桂从处理过的织物中释放出来。抗菌试验对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出良好的抗菌性能。最后,MTT 测定批准了生产的纳米凝胶的生物相容性,可用于医用纺织品。该样本被选为最佳样本。FESEM 和 TEM 图像显示了制备的纳米凝胶的半球形。FTIR 光谱揭示了组分之间可能存在氢键,并通过 XPS 证实了加入过氧化氢后形成了二硫键。将肉桂装入纳米凝胶后,观察到尺寸从游离纳米凝胶的 80 nm 增加到 5% 和 10% 提取物负载的纳米凝胶的 85 和 105 nm。此外,随着时间和肉桂浓度的增加,更多的肉桂从处理过的织物中释放出来。抗菌试验对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出良好的抗菌性能。最后,MTT 测定批准了生产的纳米凝胶的生物相容性,可用于医用纺织品。FESEM 和 TEM 图像显示了制备的纳米凝胶的半球形。FTIR 光谱揭示了组分之间可能存在氢键,并通过 XPS 证实了加入过氧化氢后形成了二硫键。将肉桂装入纳米凝胶后,观察到尺寸从游离纳米凝胶的 80 nm 增加到 5% 和 10% 提取物负载的纳米凝胶的 85 和 105 nm。此外,随着时间和肉桂浓度的增加,更多的肉桂从处理过的织物中释放出来。抗菌试验对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出良好的抗菌性能。最后,MTT 测定批准了生产的纳米凝胶的生物相容性,可用于医用纺织品。FESEM 和 TEM 图像显示了制备的纳米凝胶的半球形。FTIR 光谱揭示了组分之间可能存在氢键,并通过 XPS 证实了加入过氧化氢后形成了二硫键。将肉桂装入纳米凝胶后,观察到尺寸从游离纳米凝胶的 80 nm 增加到 5% 和 10% 提取物负载的纳米凝胶的 85 和 105 nm。此外,随着时间和肉桂浓度的增加,更多的肉桂从处理过的织物中释放出来。抗菌试验对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出良好的抗菌性能。最后,MTT 测定批准了生产的纳米凝胶的生物相容性,可用于医用纺织品。FTIR 光谱揭示了组分之间可能存在氢键,并通过 XPS 证实了加入过氧化氢后形成了二硫键。将肉桂装入纳米凝胶后,观察到尺寸从游离纳米凝胶的 80 nm 增加到 5% 和 10% 提取物负载的纳米凝胶的 85 和 105 nm。此外,随着时间和肉桂浓度的增加,更多的肉桂从处理过的织物中释放出来。抗菌试验对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出良好的抗菌性能。最后,MTT 测定批准了生产的纳米凝胶的生物相容性,可用于医用纺织品。FTIR 光谱揭示了组分之间可能存在氢键,并通过 XPS 证实了加入过氧化氢后形成了二硫键。将肉桂装入纳米凝胶后,观察到尺寸从游离纳米凝胶的 80 nm 增加到 5% 和 10% 提取物负载的纳米凝胶的 85 和 105 nm。此外,随着时间和肉桂浓度的增加,更多的肉桂从处理过的织物中释放出来。抗菌试验对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出良好的抗菌性能。最后,MTT 测定批准了生产的纳米凝胶的生物相容性,可用于医用纺织品。观察到尺寸从游离纳米凝胶的 80 nm 增加到 5% 和 10% 提取物负载的纳米凝胶的 85 和 105 nm。此外,随着时间和肉桂浓度的增加,更多的肉桂从处理过的织物中释放出来。抗菌试验对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出良好的抗菌性能。最后,MTT 测定批准了生产的纳米凝胶的生物相容性,可用于医用纺织品。观察到尺寸从游离纳米凝胶的 80 nm 增加到 5% 和 10% 提取物负载的纳米凝胶的 85 和 105 nm。此外,随着时间和肉桂浓度的增加,更多的肉桂从处理过的织物中释放出来。抗菌试验对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均表现出良好的抗菌性能。最后,MTT 测定批准了生产的纳米凝胶的生物相容性,可用于医用纺织品。

更新日期:2021-09-16
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