Extrait de propolis égyptienne pour la fonctionnalisation de l'hydrogel poreux de nanofibres de cellulose/alcool polyvinylique ainsi que la caractérisation et les applications biologiques

Jun 27, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7739 (2023) Citer cet article

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La propolis d'abeille est l'un des extraits naturels les plus courants et a suscité un intérêt considérable en biomédecine en raison de sa teneur élevée en acides phénoliques et en flavonoïdes, responsables de l'activité antioxydante des produits naturels. La présente étude rapporte que l'extrait de propolis (PE) a été produit par l'éthanol dans le milieu environnant. Le PE obtenu a été ajouté à différentes concentrations à des nanofibres de cellulose (CNF)/poly(alcool vinylique) (PVA) et soumis à des méthodes de congélation-décongélation et de lyophilisation pour développer des matrices bioactives poreuses. Les observations au microscope électronique à balayage (MEB) ont montré que les échantillons préparés avaient une structure poreuse interconnectée avec des tailles de pores comprises entre 10 et 100 μm. Les résultats de chromatographie liquide à haute performance (HPLC) du PE ont montré environ 18 composés polyphénoliques, avec les quantités les plus élevées d'hespérétine (183,7 µg/mL), d'acide chlorogénique (96,9 µg/mL) et d'acide caféique (90,2 µg/mL). Les résultats de l'activité antibactérienne ont indiqué que les hydrogels PE et fonctionnalisés PE ​​présentaient des effets antimicrobiens potentiels contre Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Streptococcus mutans et Candida albicans. Les expériences de culture cellulaire testées in vitro ont indiqué que les cellules sur les hydrogels fonctionnalisés PE ​​présentaient la plus grande viabilité, adhésion et propagation des cellules. Au total, ces données mettent en évidence l’effet intéressant de la bio-fonctionnalisation de la propolis pour améliorer les caractéristiques biologiques de l’hydrogel CNF/PVA en tant que matrice fonctionnelle pour les applications biomédicales.

L’application la plus prononcée des matériaux biocompatibles tridimensionnels (3D) de type tissulaire consiste à diriger la régénération ou la guérison des tissus après un dommage. Cela repose sur la capacité de ces matériaux à optimiser le microenvironnement physiologique en utilisant des signaux biochimiques, biophysiques et parfois une stimulation mécanique pour améliorer la fonction cellulaire1,2. En effet, les matériaux bioactifs jouent de multiples rôles importants dans le déclenchement de la prolifération et de la différenciation cellulaire, ainsi que dans la minimisation de la réponse inflammatoire qui peut retarder le processus de guérison3,4. Les hydrogels sont des biomatériaux intelligents qui peuvent être utilisés pour guérir divers tissus, tels que la peau, le cartilage, les os et les vaisseaux sanguins5. Ils peuvent fournir une structure optimale (3D) similaire à la matrice extracellulaire native (ECM) et permettre la diffusion de gaz, de nutriments et de déchets à travers les réseaux élastiques réticulés6. Au cours des dernières décennies, divers matériaux polymères d’origine naturelle ou synthétique ont été utilisés pour développer des hydrogels fonctionnels. Les hydrogels renforcés par des fibres sont une classe d'hydrogels composites dans lesquels les réseaux de gel sont généralement renforcés par des structures fibreuses pour améliorer les performances mécaniques et également limiter le comportement de gonflement7,8,9.

La cellulose est le polymère d'origine naturelle le plus abondant sur Terre ; c'est le principal composant des parois cellulaires végétales et de quelques cellules animales10. Il s'agit d'un homopolysaccharide linéaire constitué d'unités β-d-anhydroglucopyranose, liées par des liaisons éther β (1→4) (liaisons glycosidiques). Les chaînes de cellulose formées sont liées par des liaisons hydrogène pour former des fibrilles constituées de régions amorphes et cristallines. CNF désigne une classe spécifique de nanocelluloses composées de domaines amorphes et hautement ordonnés alternativement associés et généralement obtenues par désintégration mécanique de fibrilles de cellulose11,12. En conséquence, le CNF a fait émerger des biomatériaux de taille nanométrique qui présentent une résistance, une surface spécifique et une chimie de surface réglables, permettant des interactions contrôlées avec des polymères, des nanoparticules, de petites molécules et des matériaux biologiques. Par exemple, le CNF a été incorporé dans une solution d’alginate et d’alcool polyvinylique pour former un hydrogel stable favorisant la minéralisation in situ des phosphates de calcium13. En outre, le CNF oxydé par le 2,2,6,6-tétraméthylpipéridine-1-oxyl (TEMPO), qui possède des groupes carboxyle, a été greffé par un hydrolysat de protéine de soja via l'amidation de groupes carboxyliques. Le CNF greffé a aidé la minéralisation de l'hydroxyapatite à partir d'un fluide corporel simulé deux fois pour former un nouveau matériau bioactif14.