Scienziati dell'alimentazione della Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) ha realizzato un bendaggio in gel antibatterico utilizzando le bucce scartate del popolare frutto tropicale, duriano.

Conosciuto come il "Re dei frutti" nel sud-est asiatico, il durian ha una spessa buccia con spine appuntite che viene scartata, mentre la polpa dolce che circonda i semi all'interno è considerata una prelibatezza.

Estraendo cellulosa di alta qualità dalle bucce del durian e combinandola con il glicerolo, un sottoprodotto di scarto dell'industria del biodiesel e del sapone, gli scienziati della NTU hanno creato un gel morbido, simile a fogli di silicio, che può essere tagliato in bende di varie forme e dimensioni.

Hanno poi aggiunto le molecole organiche prodotte dal lievito di birra noto come lievito naturale fenolico, rendendo la benda letale per i batteri.

Sviluppato dal professor William Chen, il Direttore del Programma di Scienze e Tecnologie Alimentari di NTU, l'innovazione è stata pubblicata di recente su ACS Sustainable Chemistry &Engineering, una rivista peer-reviewed dell'American Chemistry Society.

I cerotti idrogel convenzionali sono comunemente disponibili in farmacia, solitamente utilizzato per coprire ferite da interventi chirurgici per ridurre al minimo la formazione di tessuto cicatriziale eccessivo, con conseguente cicatrice più morbida e piatta. Il cerotto mantiene la pelle idratata invece di seccarla quando si utilizzano cerotti convenzionali o bende di garza.

Il prof. Chen ha affermato che i cerotti idrogel convenzionali sul mercato sono realizzati con materiali sintetici come polimeri come il polimetacrilato e la polivinilpirrolidina. Quelli con proprietà antimicrobiche usano anche composti metallici come ioni argento o rame. Tali materiali sintetici approvati per l'uso in applicazioni biomediche sono più costosi rispetto al nuovo idrogel realizzato con materiali di scarto naturali.

"Con la crescente minaccia dei superbatteri resistenti agli antibiotici, il mondo avrà bisogno di più modi alternativi per prevenire le infezioni. Un modo efficace per proteggere le ferite aperte è con bende antimicrobiche biocompatibili e sicure per l'uso prolungato da parte dell'uomo. Ciò è particolarmente importante per i pazienti diabetici che soffrono di ferite croniche, " ha spiegato il professor Chen, il Michael Fam Chair Professor in Scienze e Tecnologie Alimentari presso la Scuola di Ingegneria Chimica e Biomedica.

"Utilizzando prodotti di scarto che vengono attualmente scartati in grandi quantità - gusci di durian e glicerolo - potremmo trasformare i rifiuti in una preziosa risorsa biomedica che può migliorare il rapido recupero delle ferite e ridurre le possibilità di infezioni.

Con la buccia che comprende il 60 percento del durian, di solito viene scartata e incenerita, ponendo un problema ambientale. A Singapore, è stato riportato da Straits Times che 14, Nel 2017 sono state importate e consumate 300 tonnellate di durian (stimati 10 milioni di durian).

Essendo atossico e biodegradabile, si prevede inoltre che la benda in gel organico avrà un impatto ambientale inferiore rispetto alle bende sintetiche convenzionali.

Dando un commento indipendente su questa innovazione, Professore Associato Andrew Tan, Vice Preside (Facoltà) della Lee Kong Chian School of Medicine della NTU, che è un esperto in disordini metabolici, ha detto che ora sul mercato esistono idrogel naturali e sintetici, dove è ben riconosciuta la loro utilità nella guarigione di alcuni tipi di ferite.

"Le bende in idrogel sono note per la loro non tossicità, capacità di reidratare il letto della ferita, e può facilitare il debridement autolitico (dove gli enzimi del corpo e i fluidi naturali agiscono per ammorbidire i tessuti danneggiati e rimuoverli). La parte innovativa e unica del lavoro attuale del Prof Chen è il riciclo della scorza del durian per ottenere la cellulosa. È anche abbastanza unico dato che le spine del durian possono ferire, ma i materiali della scorza possono guarire, "Ha detto Assoc Prof Tan.

Perché sono necessarie medicazioni antimicrobiche per le ferite

Si prevede che le ferite legate alle malattie croniche diventino un onere sanitario più comune, dove l'infezione batterica delle ferite della pelle è un rischio serio. Si stima che il mercato delle medicazioni per ferite valga $ 11,4 miliardi all'anno, secondo un articolo pubblicato sull'European Polymer Journal (A. Gupta et al, 2019).

Il vantaggio clinico del nuovo bendaggio idrogel è che i fenoli naturali del lievito incorporati aiuteranno a prevenire la crescita di batteri come E. coli Gram-negativi e S. aureus Gram-positivi. e la successiva formazione di biofilm (uno strato di melma che può portare a resistenza antimicrobica all'interno di una colonia di batteri).

Come prova del concetto, gli idrogel antimicrobici sono stati testati come medicazione per ferite sulla pelle degli animali e hanno mostrato buoni effetti antimicrobici fino a 48 ore.

Il nuovo bendaggio idrogel proof-of-concept si applica semplicemente stendendolo sulla ferita, proprio come con i fogli di gel di silicone esistenti disponibili in commercio per la medicazione delle ferite, l'attuale gold standard utilizzato dopo gli interventi di chirurgia estetica per ridurre le cicatrici.

Altre applicazioni degli idrogel

Gli idrogel organici sono utili anche per indossabili, elettronica flessibile ed estensibile, che il professor Chen aveva dimostrato in un articolo del 2019 pubblicato su Rapporti scientifici .

L'elettronica indossabile può essere costituita da piccoli sensori in grado di rilevare la frequenza cardiaca e le attività fisiche, proprio come gli attuali smart band. Potrebbero aiutare gli operatori sanitari a monitorare la salute degli anziani nelle comunità remote.

Per dimostrare l'uso di idrogel organici nell'elettronica flessibile, un prototipo di idrogel in grado di condurre segnali elettrici è stato realizzato con cellulosa ottenuta da Okara, i rifiuti rimasti dalla polpa di soia durante la produzione del latte di soia.

"Come mostrato in molti dei nostri documenti di ricerca, la ricerca fondamentale nella scienza e nella tecnologia alimentare porta applicazioni molto più interdisciplinari in altri settori, come la sanità, applicazioni biomediche e specialità chimiche, " ha aggiunto il professor Chen.

"La nostra innovazione è in linea con il piano strategico NTU 2025, dove la ricerca e l'innovazione sono pilastri fondamentali per affrontare alcune delle più grandi sfide dell'umanità. Adottando un approccio waste-to-resource e l'uso di tecniche di produzione verde, abbiamo dimostrato che è possibile ridurre il consumo delle risorse naturali della Terra, riutilizzare ciò che era considerato spazzatura, e riciclarli in prodotti di valore che sono utili per l'umanità."

Il team di quattro ricercatori NTU ha impiegato due anni per ricercare e pubblicare i propri risultati e ora è alla ricerca di partner del settore che potrebbero essere interessati a portare sul mercato il loro bendaggio in gel antibatterico.