Production of Polymeric Nanofiber Membranes Containing Plant Extract and Investigation of Their Potential for Use on Wound Healing

Abstract

In cases of injury to the skin tissue, such as severe burns, these layers can be extensively damaged. A variety of dressings have been developed to address different types of wounds, with functional polymeric dressings being among the most popular. These advanced dressings are designed to accelerate the wound-healing process. The incorporation of plant-derived extracts and biological molecules into wound dressing materials is a common practice. This study aimed to develop an electrospun nanofiber wound dressing by incorporating active ingredients extracted from the plant Echium italicum (Italian viper's bugloss), known for its efficacy in burn wound healing, into poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA). The nanofiber membrane wound dressings produced by electrospinning were subjected to various analyses. Morphological and structural characterization revealed that the membranes exhibited significant morphological decomposition and weight loss after 90 days of in vitro degradation under physiological conditions. In vitro cytotoxicity testing, conducted using the MEM extraction method, demonstrated that the membranes were not cytotoxic. Based on the comprehensive analysis, it was concluded that the developed nanofiber membranes hold promise as potential wound dressings for the treatment of severe burn wounds.

Keywords

• Polymeric wound dressing
• Echium italicum
• poly (lactic-co-glycolic acid)
• electrospinning

Bitki Ekstraktı İçeren Polimerik Nanofiber Membranların Üretimi ve Yara İyileşmesi İçin Kullanım Potansiyellerinin Araştırılması

Abstract

Cilt dokusunda ciddi yanıklar gibi yaralanmalar olduğunda, bu katmanlar büyük ölçüde hasar görebilir. Farklı yara tiplerini ele almak için çeşitli yara örtüleri geliştirilmiştir ve bunların arasında en popüler olanı fonksiyonel polimerik yara örtüleridir. Bitkisel özlerin ve biyolojik moleküllerin yara örtü malzemelerine dahil edilmesi yaygın bir uygulamadır. Bu çalışma, yanık yarası iyileşmesinde etkinliği bilinen Echium italicum bitkisinden elde edilen aktif bileşenler ile poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) polimeri blend edilerek elektroeğirme yoluyla üretilen nanofiber yara örtü malzemesi geliştirmeyi amaçlamaktadır. Elektroeğirme yoluyla üretilen nanofiber membranlı yara örtü malzemeleri çeşitli analizlere tabi tutulmuştur. Morfolojik ve yapısal karakterizasyon, membranların fizyolojik koşullar altında 90 günlük in vitro bozunma sonrasında önemli morfolojik ayrışma ve ağırlık kaybı sergilediğini ortaya koymuştur. MEM ekstraksiyon yöntemi kullanılarak yürütülen in vitro sitotoksisite testi, membranların sitotoksik olmadığını göstermiştir. Kapsamlı analize dayanarak, geliştirilen nanofiber membranların ciddi yanık yaralarının tedavisi için potansiyel yara örtü malzemeleri olarak umut vadettiği sonucuna varılmıştır.

Keywords

• Polimerik yara örtüsü
• Echium italicum
• poli (laktik-ko-glikolik asit)
• elektroeğirme

References

1. S. Demirci, Roles and applications of boron compounds in cutaneous acute and chronic wound healing, Yeditepe Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, 2015.
2. K. Sulakhiya, P. Soni, M. K. Tembhre, H. J. Kungumaraj, R. Paliwal, S. Kumar, Physiology and pharmacology of wounds, In Nanotechnological Aspects for Next-Generation Wound Management, Academic Press, USA, 2024.
3. N. Kurt Özkaya, S. Alğan, H. Akkaya, Yanıklı hastanın değerlendirilmesi ve tedavi yaklaşımının belirlenmesi, Ankara Medical Journal, 14 (2014) (4).
4. Ç. Gilik, Tarçın özütü ile enkapsüle gümüş nanopartiküllü PLGA nanofiber yara örtüsü, Necmettin Erbakan Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, 2021.
5. N. Ahmad, In vitro and in vivo characterization methods for evaluation of modern wound dressings, Pharmaceutics, 15 (2022) (1) 42.
6. F. J. Shariatzadeh, S. Currie, S. Logsetty, R. Spiwak, S. Liu, Enhancing wound healing and minimizing scarring: A comprehensive review of nanofiber technology in wound dressings, Progress in Materials Science, 147 (2024) 101350.
7. J.J. Li, C.R. Kirsner, Pathophysiology of acute wound healing, Clin Dermatol, 25 (2007) 9-18.
8. S. Rezvantalab, N.I. Drude, M.K. Moraveji, N. Güvener, E.K. Koons, Y. Shi, T. Lammers, T. Kiessling, PLGA-based nanoparticles in cancer treatment, Front Pharmacol, 9 (2018) 1260.

9. A. Ilan, M. Ziv, A.H. Halevy, Propagation, and corm development of Brodiaea in liquid cultures, Scientia Horticulturae, 63 (1995) 101-112.
10. N. Eruygur, Türkiye’de yetişen bazı Echium türlerinin yara iyileştirici aktivitesinin araştırılması, Gazi Üniversitesi Doktora Tezi, 2014.
11. N. Eruygur, G. Yilmaz, O. Üstün, Analgesic and antioxidant activity of some Echium species wild growing in Turkey, Fabad Journal of Pharmaceutical Sciences, 37 (2012) 151-159.
12. S. Chandra, S. Khan, B. Avula, H. Lata, M.H. Yang, M.A. Elsohly, I.A. Khan, Assessment of total phenolic and flavonoid content, antioxidant properties, and yield of aeroponically and conventionally grown leafy vegetables and fruit crops: a comparative study, Evid Based Complement Alternat Med, 2014 (2014) 253875.
13. N. Bhardwaj, S.C. Kundu, Electrospinning: A fascinating fiber fabrication technique, Biotechnology Advances, 28 (2010) 325-347.
14. L.S. Nair, C.T. Laurencin, Biodegradable polymers as biomaterials, Progress in Polymer Science, 32 (2007) 762-798.
15. S. Gautam, C. Sharma, S.D. Purohit, H. Singh, A.K. Dinda, P.D. Potdar, C.F. Chou, N.C. Mishra, Gelatin-polycaprolactone-nanohydroxyapatite electrospun nanocomposite scaffold for bone tissue engineering, Mater Sci Eng C Mater Biol Appl., 119 (2021) 111588.
16. I. Armentano, M. Dottori, D. Puglia, J.M. Kenny, Effects of carbon nanotubes (CNTs) on the processing and in-vitro degradation of poly (DL-lactide-co-glycolide)/CNT films, J Mater Sci Mater Med, 19 (2008) 2377-87.
17. W. Xu, J. Yao, Y. Yi, H.X. Wang, L.M. Wang, Effects of storage condition on the physicochemical characteristics of sunflower seed oil, RSC Adv., 9 (2019) 42262-42271.
18. Z. Zhu, T. Min, X. Zhang, Y. Wen, Microencapsulation of thymol in poly(lactide-co-glycolide) (PLGA):physical and antibacterial properties, Materials (Basel), 12 (2019) 1133.