La cheratite batterica (BK) è una delle infezioni oculari, che costituisce la maggior parte dei casi di cheratite infettiva in tutto il mondo, e ha stimato casi di circa 2,5-799 casi per 0,1 milioni di abitanti all'anno.
Se non trattata adeguatamente, sorgono seri problemi, che potrebbero portare a gravi complicazioni pericolose per la vista come morbilità oculare, cicatrici corneali, perforazione e cecità.
L'attuale terapia per BK prevede la somministrazione di colliri fluorochinolonici ogni ora per 24 ore per la maggior parte dei pazienti e il trattamento viene continuato per almeno 2 giorni a seconda della gravità del paziente. L'attuale terapia a base di colliri fluorochinolonici, in caso di somministrazione frequente, comporta un rischio maggiore di sviluppare resistenza multifarmaco.
I peptidi antimicrobici (AMP) sono emersi come una potenziale strategia per superare le sfide della resistenza multifarmaco. Hanno grandi vantaggi e sono efficaci su un ampio spettro di batteri. Alcuni includono l'uccisione rapida, l'attività anti-biofilm, la bassa citotossicità e la minima possibilità di sviluppare resistenza nei batteri.
In questo studio sono stati utilizzati gli idrogel di metacriloile di gelatina (GelMA) e di metacriloile di chitosano (ChiMA) per la stampa 3D di cerotti simil-lenti a contatto. Questi possiedono un'eccellente resistenza meccanica e proprietà biodegradabili e biocompatibili con elevata permeabilità all'ossigeno e porosità, che li rendono adatti per i sistemi di somministrazione per il trattamento delle malattie, inoltre, conferiscono mucoadesività alla cornea. Infine, il chitosano, utilizzato nella sintesi ChiMA, è anche noto per esibire attività antibatterica. Tutte queste caratteristiche rendono i suddetti materiali candidati perfetti per la stampa 3D.
La gelatina di pelle suina, il chitosano, il 2-idrossi-4′-(2-idrossietossi)-2-metilpropiofenone (Irgacure 2959), il cloruro di metacriloile (stabilizzato con MEHQ) e il peptide S100A12 (AMP) sono stati stampati per mezzo della stampante Bio X. Sono state utilizzate diverse combinazioni degli elementi:
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% GelMA | % ChiMA |
| G100 | 100 | 0 |
| GC90 | 90 | 10 |
| GC75 | 75 | 25 |
| GC50 | 50 | 50 |
I valori di modellazione fondamentali per i cerotti sono il diametro di 15 mm e lo spessore di 0,3 mm. La testina di stampa e la temperatura del piano sono state controllate rispettivamente a 26 e 9 °C. è stato utilizzato un ugello da 27G, la velocità di stampa è stata impostata a 10 mm s−1, la pressione a 40-60 KPa e la densità di riempimento dell'80%. Dopo la stampa, il cerotto è stato esposto a radiazioni UV a 365 nm per fotopolimerizzare per 2 minuti. Gli scaffold stampati sono stati conservati in scatole sigillate a 4 °C, al riparo dall'umidità.
Gli idrogel caricati con 500 μg di AMP e l'AMP sono risultati non tossici per le cellule HCE alla dose testata durante il tempo di incubazione, con una vitalità cellulare di 79,05 ± 0,56 (GelMA100), 80,07 ± 0,39 (GC90), 79,89 ± 0,49 (GC75), 78 ± 0,41(GC50) e 92,51 ± 1,84% (AMP).
La cornea è particolarmente soggetta a infezioni perché ha una superficie mucosa umida ed è continuamente esposta all'ambiente esterno, rendendolo vulnerabile a vari microbi. Gli idrogel sono stati in grado di distruggere il monostrato delle cellule e GC50 è penetrato più in profondità nello strato di cellule epiteliali multistrato ed è tornato a uno stato normale senza danneggiare alcuna cellula, ciò suggerisce che le formulazioni preparate potrebbero permeare attraverso lo strato cellulare e mantenere l'integrità cellulare, e questo è dovuto alla presenza di chitosano negli scaffold stampati. Il chitosano facilita la permeazione dei principi attivi interrompendo le giunzioni intercellulari strette e aumenta la permeazione nella cornea attraverso l'assorbimento intracellulare e le vie intercellulari.
La zona di inibizione dei batteri del GC50 caricato con 500 μg di AMP ricavata con il metodo dell'agar-plate ha mostrato che questo inchiostro ha determinato un diametro di 45 ± 0,14 mm rispetto al GC50 caricato con 100 μg di AMP con un diametro di 38 ± 0,41 mm. Il cerotto GC50 senza AMP ha mostrato uno ZOI di 18 ± 0,3 mm, indicando che il chitosano presente nella formulazione può anche inibire i batteri.
| Formulazione | ZOI [mm] |
| Cerotto GC50 | 18 ± 0.3 |
| Cerotto GC50 (100) | 38 ± 0.4 |
| Cerotto GC50 (500) | 45 ± 0.1 |
Inoltre, l’efficacia antibatterica di AMP (100), GelMA100 (100) e Cerotto GC50 (100/500 μg, AMP) è stata analizzata in un modello di coniglio indotto da cheratite batterica.
I risultati hanno indicato che GC50 (500) ha ridotto significativamente la carica batterica della cornea. GelMA100 (100) e GC50 (100) hanno ridotto la carica batterica di due volte rispetto all’AMP.
I risultati hanno indicato che i conigli trattati con GelMA100 (100) e GC50 (100/500 μg, AMP) hanno ridotto significativamente la conta batterica viva rispetto al peptide libero (usato come collirio) e al gruppo di controllo.
I cerotti corneali hanno incontrato adeguatamente le necessità dell’ambiente oculare, come l’assorbimento d’acqua e la giusta trasparenza, inoltre, hanno un tempo di ritenzione migliore sulla superficie corneale rispetto ai colliri convenzionali e riducono notevolmente il drenaggio lacrimale dell'agente terapeutico, aumentando così l'accumulo di alte concentrazioni di agenti antimicrobici nel tessuto corneale e consentendo il libero passaggio degli agenti antimicrobici attraverso i pori aperti del cristallino, con conseguente aumento della penetrazione corneale.
Fonte: Wiley online library
