Long-term wound healing and chronic wound care represent significant challenges for biomaterials science and engineering with many diverse requirements for the wound dressing properties, as well as antibacterial efficacy and antibacterial agent release to prevent and treat persistent infections. Silver nanoparticles, as a wide-spectrum antibacterial agent that does not induce bacterial resistance, are very convenient for use as an active component in antibacterial hydrogel wound dressing materials with the controlled release ability. In this work, we aim to perform a comprehensive analysis of silver release from poly(vinyl alcohol)-based hydrogels with electrochemically synthesized antibacterial silver nanoparticles (AgNPs), aimed for wound dressing applications. Different AgNPs concentrations were loaded in hydrogel matrices using the green electrochemical reduction method, and thus synthesized nanocomposite hydrogels were characterized by different techniques (scanning electron microscopy, Fourier-transform infrared and Raman spectroscopy, and differential scanning calorimetry), in order to assess their physico-chemical and thermal properties. Silver release was monitored for 28 days in physiologically-relevant conditions (phosphate buffered medium, pH 7.4, 37°C). The obtained experimental data were evaluated against several theoretical release models (Korsmeyer-Peppas, Higuchi, Makoid-Banakar, Kopcha, and early-time approximation), which confirmed the predominantly diffusion-controlled mechanism of release. Finally, AgNP-loaded hydrogels were assessed for antibacterial activity against Staphylococcus aureus TL and Escherichia coli ATCC25922 bacterial strains, to prove their strong potential for wound dressing applications.

中文翻译：

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用于伤口敷料的银/聚乙烯醇/石墨烯水凝胶：了解银、抗菌剂释放的机制

长期伤口愈合和慢性伤口护理对生物材料科学和工程提出了重大挑战，对伤口敷料性能以及抗菌功效和抗菌剂释放有许多不同的要求，以预防和治疗持续性感染。纳米银作为一种广谱抗菌剂，不会引起细菌耐药性，非常适合用作具有控释能力的抗菌水凝胶伤口敷料材料中的活性成分。在这项工作中，我们旨在使用电化学合成的抗菌银纳米粒子 (AgNPs) 对基于聚乙烯醇的水凝胶中的银释放进行全面分析，以用于伤口敷料应用。使用绿色电化学还原方法将不同浓度的 AgNPs 加载到水凝胶基质中，从而通过不同的技术（扫描电子显微镜、傅里叶变换红外和拉曼光谱以及差示扫描量热法）对合成的纳米复合水凝胶进行表征，以评估其物理性质。 -化学和热性能。在生理相关条件下（磷酸盐缓冲介质，pH 7.4，37°C）监测银释放 28 天。根据几种理论释放模型（Korsmeyer-Peppas、Higuchi、Makoid-Banakar、Kopcha 和早期近似）对获得的实验数据进行了评估，这证实了主要的扩散控制释放机制。最后，评估了负载 AgNP 的水凝胶的抗菌活性。因此合成的纳米复合水凝胶通过不同的技术（扫描电子显微镜、傅里叶变换红外和拉曼光谱以及差示扫描量热法）进行表征，以评估它们的物理化学和热性能。在生理相关条件下（磷酸盐缓冲介质，pH 7.4，37°C）监测银释放 28 天。根据几种理论释放模型（Korsmeyer-Peppas、Higuchi、Makoid-Banakar、Kopcha 和早期近似）对获得的实验数据进行了评估，这证实了主要的扩散控制释放机制。最后，评估了负载 AgNP 的水凝胶的抗菌活性。因此合成的纳米复合水凝胶通过不同的技术（扫描电子显微镜、傅里叶变换红外和拉曼光谱以及差示扫描量热法）进行表征，以评估它们的物理化学和热性能。在生理相关条件下（磷酸盐缓冲介质，pH 7.4，37°C）监测银释放 28 天。根据几种理论释放模型（Korsmeyer-Peppas、Higuchi、Makoid-Banakar、Kopcha 和早期近似）对获得的实验数据进行了评估，这证实了主要的扩散控制释放机制。最后，评估了负载 AgNP 的水凝胶的抗菌活性。傅里叶变换红外和拉曼光谱，以及差示扫描量热法），以评估它们的物理化学和热性能。在生理相关条件下（磷酸盐缓冲介质，pH 7.4，37°C）监测银释放 28 天。根据几种理论释放模型（Korsmeyer-Peppas、Higuchi、Makoid-Banakar、Kopcha 和早期近似）对获得的实验数据进行了评估，这证实了主要的扩散控制释放机制。最后，评估了负载 AgNP 的水凝胶的抗菌活性。傅里叶变换红外和拉曼光谱，以及差示扫描量热法），以评估它们的物理化学和热性能。在生理相关条件下（磷酸盐缓冲介质，pH 7.4，37°C）监测银释放 28 天。根据几种理论释放模型（Korsmeyer-Peppas、Higuchi、Makoid-Banakar、Kopcha 和早期近似）对获得的实验数据进行了评估，这证实了主要的扩散控制释放机制。最后，评估了负载 AgNP 的水凝胶的抗菌活性。根据几种理论释放模型（Korsmeyer-Peppas、Higuchi、Makoid-Banakar、Kopcha 和早期近似）对获得的实验数据进行了评估，这证实了主要的扩散控制释放机制。最后，评估了负载 AgNP 的水凝胶的抗菌活性。根据几种理论释放模型（Korsmeyer-Peppas、Higuchi、Makoid-Banakar、Kopcha 和早期近似）对获得的实验数据进行了评估，这证实了主要的扩散控制释放机制。最后，评估了负载 AgNP 的水凝胶的抗菌活性。金黄色葡萄球菌TL 和大肠杆菌ATCC25922 菌株，证明它们在伤口敷料应用中的强大潜力。