Applicazione degli idrogel come medicazioni innovative ad uso topico

Negli ultimi anni particolare importanza è stata focalizzata sull’allestimento di medicazioni topiche ingegnerizzate a base di idrogel, contenenti agenti bioattivi, antimicrobici, analgesici, antiinfiammatori. per il rilascio controllato di farmaci in situ, che hanno quasi del tutto sostituito le medicazioni di garza tradizionali, per il trattamento delle ferite.

Le garze di cotone sono state ampiamente utilizzate in passato per l’allestimento delle medicazioni chirurgiche, e oggi occupano ancora una posizione predominante per il trattamento delle ferite post operatorie, traumatiche, ulcerose o innesti di pelle, soprattutto per

(Hiriart-Ramirez et a., 2012). Questo tipo di medicazione gioca però solo un ruolo passivo e protettivo nel processo di guarigione delle ferite, proteggendole da stress meccanici. I vantaggi che questi device mostrano sono la facilità di applicazione, la familiarità e il basso costo, tuttavia tra gli svantaggi si ha l’esigenza di frequenti sostituzioni del bendaggio, che si satura facilmente in presenza di essudati; l’eccessivo assorbimento di liquidi da parte della garza, fino all’essiccamento della ferita, ritarda e impedisce il processo di guarigione in quanto si crea un ambiente sfavorevole; inoltre l’instaurarsi di un ambiente poco congruo può favorire la proliferazione batterica nel sito della lesione e la loro rimozione dalle ferite spesso può causare emorragie e traumi, in quanto la garza crea un coagulo, che essiccandosi, alla rimozione, può favorire processi di emostasi. Infine, esse non permettono un controllo spaziale e temporale della terapia e non permettono di monitorare lo stato della ferita dall’esterno (Cabodi et al., 2007).

Tutti questi limiti sono stati superati dallo sviluppo di medicazioni avanzate che presentano caratteristiche chimico-fisiche più idonee per il trattamento delle lesioni cutanee.

Le caratteristiche ottimali per l’allestimento di dispositivi cutanei medicati per la gestione di ferite complesse possono essere riassunte nel seguente schema (Figura 3.3) (Mayet et al., 2014):

Figura 3.3: Allestimento di dispositivi topici medicali.

Gli idrogel, garantiscono il mantenimento di un ambiente umido nell’area della ferita per il loro elevato contenuto di acqua (80-90%), e promuovono il processo di rigenerazione dei tessuti; a differenza di altri materiali (es. idrocolloidi, alginati ecc..), gli idrogel non possono

di essudati, in quanto in questo caso la ferita andrebbe incontro a macerazione e infezione batterica per accumulo di fluido nel sito di lesione. L’elevato contenuto di acqua di questi materiali consente la reidratazione di tessuti non vitali, rendendo gli idrogel adatti alla medicazione di tessuti necrotici. Possono rimanere sulla ferita diversi giorni in quanto consentono un controllo esterno della lesione, buona ossigenazione e scambio gassoso. Inoltre la loro natura visco-elastica non provoca traumi e dolore durante la rimozione dalle ferite. Tuttavia la loro applicabilità è limitata dalla scarsa resistenza meccanica, dovuta alla presenza di molecole di acqua all’interno del reticolo polimerico. Idrogel con migliori proprietà meccaniche ed elastiche possono essere ottenuti con l’incorporazione di fibre idrofile di cotone nella matrice polimerica (Mayet et al., 2014). L’inserzione di garze di cotone nella matrice oltre ad aumentare la resistenza meccanica del polimero, conferisce al materiale particolari caratteristiche in termini di swelling e profili di rilascio terapeutico (Shemesh e Zilberman, 2014).

Le fibre idrofile di cotone inserite nei device polimerici, possono essere precedentemente funzionalizzate, in modo da conferire loro la capacità di legare agenti bioattivi e rilasciarli nell’area della ferita.

Un esempio riportato è la funzionalizzazione di garza di cotone con ciclodestrine caricate con agenti antimicrobici attraverso un processo di funzionalizzazione che prevede due steps (Figura 3.4) (Hiriart-Ramirez et al., 2012):

 Pre–irradiazione della garza con raggi gamma, per inserire funzioni perossidriliche libere e legame del glicidilmetacrilato (GMA) alla garza funzionalizzata.

 Formazione del legame covalente tra il complesso garza-GMA e le ciclodestrine (CDs).

Sulle garze funzionalizzate vengono poi caricati farmaci come antibiotici, analgesici, antiinfiammatori, anestetici locali che vengono rilasciati in maniera controllata nel sito di lesione.

I sistemi, come quelli appena descritto, costituiti, cioè, da materiali di natura diversa, prendono il nome di “idrogel compositi”.

Diversi esempi di medicazioni sono progettate secondo una struttura multistrato al fine di garantire una migliore guarigione della ferita rispetto ai film omogenei. Tra questi ricordiamo gli idrogel a doppio strato costituiti da acido (DL-lattico-co-glicolico) (PDLGA) nello strato superiore e collagene spugnoso nello strato inferiore, rinforzato con fibre idrofile per una maggiore resistenza meccanica, su cui sono stati caricati farmaci come FANS e anestetici locali (Shemesh e Zilberman, 2014).

Lo strato superiore dell’idrogel è progettato per controllare l’umidità della ferità, prevenire la penetrazione batterica e permettere la protezione meccanica sul sito della lesione. Inoltre determina la cinetica di rilascio dei farmaci che vengono caricati sulle matrici. Lo strato inferiore di collagene spugnoso è invece deputato al riassorbimento degli essudati in eccesso presenti sulla ferita, va ad aderire in maniera efficiente al letto bagnato della ferita ed ospita il tessuto neoformato. In questo modo la medicazione può essere considerata come un “sostituto dermico” che favorisce l’instaurarsi di un ambiente ottimale. Gli idrogel a doppio strato possono essere costituiti da polimeri naturali e sintetici. Sebbene i polimeri naturali abbiano il vantaggio di essere simili o identici alle macromolecole del nostro organismo, questi subiscono una rapida degradazione in vivo da parte di alcuni enzimi come le proteasi. A confronto, le medicazioni a base di polimeri sintetici non promuovono pienamente l’adesione cellulare e la proliferazione, a causa della loro natura chimica superficiale, e non consentono l’adesione al letto della ferita, fattore che può portare allo sviluppo di infezioni batteriche secondarie. Questi limiti vengono superati dalle medicazioni a doppio strato ibride, in quanto combinano le proprietà vantaggiose dei polimeri naturali nello strato inferiore e presentano uno strato superiore sintetico resistente alla degradazione enzimatica. L’integrazione dei due strati distinti in un’unica struttura è fondamentale per garantire la delaminazione durante l’uso. L’impiego di questi dispositivi medicati applicati localmente sulle ferite, che consentono una rapida guarigione dei tessuti, apre nuove frontiere per il trattamento localizzato delle lesioni cutanee.