Feasibility study for the development of a starch scaffold superassorbent polymer wound dressing

Although the current wound healing treatments are well concerned about the importance of a moist wound environment and exudate control, one of the main open problems is the management of highly exuding and chronic wounds; were the amount and composition of wound exudates are highly detrimental to the healing process. Furthermore, the provision of a proper environment is fundamental to stimulate cells proliferation and repopulation of the wounded area with the minimum scar formation. In this project we propose a feasibility study for the development of a double layer wound dressing able to fulfill these requisites. The possibility to use the superabsorbent polymer (SAP) Aqua Keep SA55SX II ® as an absorbent wound dressing layer is considered, and a characterization of the absorbance properties and morphology is performed to investigate its behavior in the wound environment conditions. A starch scaffolds structure is instead considered as the internal (primary) dressing layer, and a fabrication process based on a polymer phase separation method is investigated in order to completely avoid the use of potentially toxic crosslinkers, by the only use of PEG and barley starch aqueous solutions. The processing was mainly focus on the fabrication of starch microspheres, with an average diameter of about 200 µm, which are believed to promote cells proliferation, with a reduction in scar formation tissue. The SAP is showed to preserve its absorbance property in exudate-like solutions, and to have a certain antibacterial effect, while further analysis should be done concerning cytotoxicity and the possibility of absorption of proteases. The starch fabrication method is showed to have some potential, as starch microparticles were obtained and a certain tuning of the shape and size was reached. However, the obtained structure did not completely fulfill the requisites, and the results were highly variable; thus, a further investigation of the processing parameters and procedures is strongly needed.

Nonostante la comunità scientifica sia compatta nel considerare il controllo degli essudati e la presenza di un certo livello di umidità tra i requisiti base in ambito di wound healing, uno dei principali problemi aperti resta quello delle ferite croniche ed altamente essudanti, in cui la copiosità e la composizione degli essudati ostacolano fortemente il processo di guarigione. Inoltre, fondamentale è la presenza di un ambiente che consenta e favorisca la proliferazione cellulare e la ripopolazione del letto della ferita minimizzando la formazione di tessuto cicatriziale. In questo progetto si propone uno studio di fattibilità per lo sviluppo di un wound dressing mirato al rispetto di tali requisiti. Per quanto riguarda lo strato assorbente si è considerata la possibilità di utilizzo di un polimero superassorbente, nello specifico Aqua Keep SA55SX II ®, di cui si è effettuata una caratterizzazione morfologica e funzionale per investigare le capacità assorbenti in condizioni e fluidi analoghi al letto della ferita. Per quanto riguarda lo strato di contatto con la superficie corporea, si è presa in considerazione la fabbricazione di scaffold in amido di orzo mediante un metodo basato sulla separazione di fase. Il metodo mira all´ottenimento di strutture totalmente biocompatibili e biodegradabili a partire da soluzioni acquose di PEG e amido di orzo, evitando l´utilizzo di qualsiasi tipo di reticolante, potenzialmente tossici. Particolare attenzione è stata indirizzata verso la fabbricazione di sfere in amido di orzo di diametro medio pari a 200 µm, considerate capaci di stimolare la proliferazione cellulare riducendo la formazione di tessuto cicatriziale. I risultati riguardanti la caratterizzazione del polimero superassorbente mostrano il mantenimento di elevate capacità di assorbimento nelle condizioni testate, mentre ulteriori analisi andranno considerate negli studi futuri, compresi test di citotossicità e di assorbimento delle proteinasi tipiche delle ferite croniche (quali MMPs). Il metodo di fabbricazione di scaffold si è dimostrato avere un certo potenziale, in quanto si è resa possibile la produzione di micro particelle di amido. Purtroppo però le strutture ottenute non rispettano i requisiti fissati, e i risultati sono altamente variabili; è pertanto necessaria un´ ulteriore approfondita indagine sui parametri e le procedure da utilizzare.