Development of hydrogels via photocrosslinking of wool proteins

Abstract

Yüksek su emme kapasitesine ve doku benzeri özelliklere sahip hidrojeller, yara iyileşmesi için ideal nemli bir ortam sağlamaktadır. Bu çalışma, yara iyileştirme uygulamaları için doğal bir protein olan oksitlenmiş keratin (KTS) ve sentetik bir polimer olan Pluronic F127 bazlı biyoaktif gallik asit (GA) ve karbon noktaları (CD'ler) içeren hibrit hidrojellerin sentezlenmesine odaklanmıştır. KTS ve F127'nin metakrilatlanmış formları (KTSMA ve F127MA) metakrilik anhidrit kullanılarak sentezlenmiş ve fonksiyonelleştirilmiş formlar spektr oskopik yöntemler kullanılarak doğrulanmıştır. KTSMA ve F127MA, kendi kendini destekleyen hidrojeller oluşturmak için Irgacure 2959 fotobaşlatıcı kullanılarak UV ışığı altında çapraz bağlanmıştır. Üç hidrojel hazırlanmıştır: K4 (%4 KTSMA), K7.5 (%7.5 KTSMA) ve KP7.5 (%4 KTSMA + %3.5 F127MA) ve bunların viskoelastik, şişme, bozunma ve morfolojik özellikleri belirlenmiştir. Hücre proliferasyon testleri, tüm hidrojellerin hücre büyümesini desteklediğini göstermiştir. KP7.5 hidrojelleri kararlı mekanik ve bozunma özellikleri sergilemiştir. Karbon noktalar kurkumin ve l-lizin kullanılarak sentezlenmiş ve S. aureus'a karşı ılımlı antibakteriyel özelliklere sahip olduğu gösterilmiştir. Karbon noktaların yapısal ve optik özellikleri karakterize edilmiştir. Çok işlevli hidrojeller, KPGA, KPCD ve KPGACD, GA ve CD'lerin KP7.5 hidrojeline dahil edilmesiyle elde edilmiştir. GA içeren hidrojeller, DPPH testi ile değerlendirildiği üzere kayda değer antioksidan aktivite sergilemiştir. Biyouyumlulukları göz önüne alındığında, bu hidrojeller yara iyileştirme uygulamalarında potansiyel kullanıma sahiptir.

Hydrogels, with high water absorption capacity and tissue-like properties, create a moist environment ideal for wound healing. This study focuses on synthesizing bioactive gallic acid (GA) and carbon dots (CDs) containing hybrid hydrogels based on oxidized keratin (KTS), a natural protein, and Pluronic F127, a synthetic polymer for wound healing applications. Methacrylated forms of the KTS and F127 (KTSMA and F127MA) were synthesized using methacrylic anhydride, and the functionalized forms were confirmed using spectroscopic methods. KTSMA and F127MA were cross-linked under UV light using an Irgacure 2959 photoinitiator to form self-standing hydrogels. Three hydrogels were prepared: K4 (4% KTSMA), K7.5 (7.5% KTSMA), and KP7.5 (4% KTSMA + 3.5% F127MA), and their viscoelastic, swelling, degradation and morphological properties were determined. Cell proliferation tests showed that all the hydrogels supported cell growth. KP7.5 hydrogels exhibited robust mechanical and degradation properties. Carbon dots were synthesized using curcumin and l-lysine and shown to have modest antibacterial properties against S. aureus. Their structural and optical properties were characterized. Multifunctional hydrogels, KPGA, KPCD, and KPGACD, were obtained by incorporating GA and the CDs into the KP7.5 hydrogel. GA-containing hydrogels exhibited notable antioxidant activity, as assessed by the DPPH test. Considering their biocompatibility, these hydrogels have potential use in wound healing applications.