Procedura de calitate [310533]

PROIECT DE DIPLOMĂ

Aplicații dermatologice ale sistemelor de tip TiO2-extract natural

Student: [anonimizat]-Mihaela DIMITROV

Conducători științifici: Prof. Dr. Ing. Ecaterina ANDRONESCU

Ș.l. Dr. Ing. Ionela Andreea NEACȘU

București

Iulie, 2021

CUPRINS

MEMORIU JUSTIFICATIV

Domeniul medical a luat amploare odată cu descoperirea și utilizarea nanotehnologiilor și nanobiomaterialelor pentru fabricarea unor noi proceduri de medicație. Nanobiomaterialele sunt acele materiale ale căror particule au cel puțin o dimensiune cuprinsă între 1-100 nm și care prezintă suprafețe specifice foarte mari. Suprafața specifică reprezintă suprafața totală a tuturor particulelor cuprinse în unitatea de masă. [anonimizat], deoarece, [anonimizat] o [anonimizat] a realiza un sistem cu eliberare controlată.

[anonimizat], [anonimizat] a organismului uman. Biocompatibilitatea cuprinde acele proprietăți pe care un material trebuie să le îndeplinească pentru a [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat] o [anonimizat] ([anonimizat], nanocepele de carbon), [anonimizat].

Așadar, [anonimizat] (TiO2) [anonimizat] (SiO2), ce sunt încărcate cu un extract natural de aloe vera. [anonimizat] a trata diverse afecțiuni dermatologice [1]. Acneea, [anonimizat], [anonimizat], usturime, roșeață și formarea de pustule purulente sau leziuni inestetice. [anonimizat] a o [anonimizat] a unei persoane. [anonimizat], [anonimizat]. Extractul de aloe vera a fost ales pentru a cuantifica și a pune în evidență numeroasele proprietăți benefice ale extractelor naturale asupra pielii. [anonimizat], [anonimizat], antioxidante, hidratante și adjuvante în tratarea cancerului.

[anonimizat], eliberarea în urma contactului cu razele UV. Așadar, proprietatea de absorbție a radiațiilor UV a TiO2 joacă un rol important în buna funcționare a sistemului. Pentru a aduce un beneficiu acestui aspect, este urmărită îmbunătățirea absorbției utilizând o metodă de acoperire a TiO2 NPs cu un film subțire de SiO2, sistemul fiind de tip „core-shell” (eng. „miez-înveliș) [2]. Această acoperire cu film de silice este menită să elimine și alte probleme ce pot interveni în cazul dispersiei nanoparticulelor în suspensii și soluții, printre care se numără și cumularea acestora în agregate, fiind unul dintre dezavantajele utilizării unor particule atât de mici. Sistemul este gândit astfel încât să fie ușor de folosit în condiții uzuale, deoarece, fiind integrat în creme, unguente, sau loțiuni, el poate acționa atât în timpul zilei, activat de lumina soarelui, adică de contactul cu razele UV, dar și în timpul nopții, din cauza pH-ului și temperaturii crescute de la nivelul iritației tegumentului pentru care este aplicat tratamentul. Acest principiu inovativ al utilizării nanoparticulelor de TiO2 în această manieră este capabil să ofere o mai bună asimilare a extractului de aloe vera și o creștere considerabilă a eficienței acestuia. Deoarece utilizăm particule de dimensiuni nanometrice, cantitatea de substanță activă ce este înglobată în acest sistem este mult mai mare față de alte tipuri de medicație, fapt care se datorează acelei suprafețe active foarte mari.

Aceste două nanomateriale, respectiv dioxidul de titan și silicea, au fost alese datorită proprietăților lor de biocompatibilitate care sunt deosebit de importante în realizarea unui sistem ce urmează să intre în contact cu organismul uman. Întâi de toate trebuie urmărite efectele adverse ale acestora asupra pielii, de aceea au fost realizate îndelung diverse teste de toxicitate care să ateste parametrii pentru care pot fi folosite aceste substanțe/materiale fără să cauzeze reacții adverse nedorite.

Un alt aspect inovativ al acestei abordări este caracterizat de modalitatea de eliberare controlată în special de absorbția radiațiilor UV, concomitent cu protecția pielii împotriva acestora, aspect promițător care este încă în curs de cercetare și nu a fost implementat în prezent. De asemenea, metodele de obținere a sistemului sunt relativ simple și nu necesită un cost atât de ridicat. Una dintre metode este foarte des întâlnită pentru obținerea pulberilor de material și anume, metoda sol-gel. Prin această metodă se vor obține nanoparticulele de dioxid de titan. Metoda sol-gel va fi, de asemenea, folosită pentru realizarea acoperirii cu stratul de silice la suprafața nanoparticulelor de TiO2, iar extractul de Aloe Vera va fi obținut prin metode simple de laborator. Rezultatele procedurilor vor fi discutate și analizate prin diverse metode de caracterizare și, astfel, se va putea deduce o concluzie în legătură cu studiul parcurs asupra eficienței sistemului și aspectelor care ar putea să îmbunătățească funcționarea acestuia.

Așadar, lucrarea este structurată în două părți; prima parte este cea care cuprinde memoriul justificativ și în care sunt detaliate aspecte legate atat de suportul anorganic utilizat, cât și de substanța bioactivă care urmează să fie utilizată. Vor fi prezentate, de asemenea, proprietățile suportului anorganic/substanței biologic active, dar și avantajele/dezavantajele utilizării lor astfel, fiind importantă punerea în balanță a acestora pentru a constata utilitatea probei. În plus, în cadrul acestui capitol vor fi explicate și procesele de obținere a sistemului cu eliberare controlată. Următoarele două părți se referă în special la modul de lucru, la modelarea parametrilor de control ai eliberării și la metodele de caracterizare a probei rezultate în urma experienței. În capitolul final, rezultatele vor fi atent studiate și se vor contura concluzii în seama acestora, care vor demonstra utilitatea și eficiența sistemului ales, dar și eventualele aspecte care pot fi modificate în vederea unei îmbunătațiri.

PROBLEMATICA ABORDATĂ – AFECȚIUNI CUTANATE

Pentru a putea detalia câteva dintre afecțiunile cutanate care vor fi abordate în studiul acestei teze, este necesară punerea la punct a unor noțiuni de anatomie și fiziologie a corpului uman. Așadar, avem în vedere analizatorul cutanat, și anume, pielea sau tegumentul. Pielea este cel mai mare organ care constituie învelișul corpului uman, iar la nivelul orificiilor naturale ale organismului prezintă zona de mucoasă; acest organ este constituit dintr-o multitudine de terminații, care informează centrii nervoși superiori asupra proprietăților și fenomenelor cu care organismul vine în contact. Fiind un câmp receptor sensibil, la nivelul pielii se regăsesc receptori tactili, dureroși, de presiune și vibratori.

De la suprafață spre profunzime, pielea este alcătuită din trei straturi, și anume, epidermul, dermul și hipodermul. Epidermul este acel strat de suprafață, vizibil extern, care vine în contact cu factorii din mediul din jur. Este un epiteliu pluristratificat keratinizat, ce este constituit din pătura germitivă și pătura cornoasă, formate din două, respectiv trei straturi. Pătura germitivă este caracterizată de faptul că prezintă celule care se divid continuu, aspect ce asigura reînnoirea straturilor de suprafață. De asemenea, la nivelul acesteia sunt localizate celule melanocite, ce produc pigmenul melanic (culoarea pielii). Epidermul conține terminații nervoase libere, fapt care dă sensibilitatea zonei. Dermul, următorul strat al pielii, este o pătură conjunctivă densă, puternic vascularizată, la nivelul căreia se află vase limfatice, terminații nervoase și anexe cutanate. Este format din stratul papilar, cel orientat spre epiderm și care, prin ridicăturile pe care le prezintă, numite și creste papilare, constituie amprentele umane la nivelul degetelor, în podul palmelor și în talpa piciorului, și din stratul reticular, orientat spre hipoderm. Nu în ultimul rând, avem în vedere și hipodermul, care este considerat cel mai profund strat al pielii. Este alcătuit din țesut conjunctiv lax, ce prezintă la nivelul său și celule adipoase. În hipoderm sunt localizați atât bulbii foliculilor pilosi, glomerulii glandelor sudoripare, cât și anexele pielii, și anume, glandele sudoripare, sebacee, mamare, firele de păr și unghiile.

Din dorința de a ne axa pe strictul necesar de informații, ne vom referi cu interes la glandele sebacee, care prezintă un factor esențial în formarea acneei la nivelul pielii, la care ne vom referi în următoarea secțiune. Glandele sebacee sunt glandele anexate radacinii firului de păr, ce au o formă acinoasă. Ele secretă sebumul, care este o substanță grasă, cu rolul de a acoperi pielea și firul de păr. De multe ori, secreția acestui sebum poate să fie în cantitate mare (seboree) și este creată impresia de piele și fir de păr gras, dar există și cazul în care secreția este în cantitate mică (ihtioză), unde tegumentul prezintă uscăciune.

Acnee

Acneea este o afecțiune a pielii din ce în ce mai comună în zilele noastre. Aceasta este prezentă măcar o dată la copiii cu vârste cuprinse între 15-17 ani și fi cauzată de diverși factori atât interni, cât și externi; ea poate fi cauzată de o alimentație necorespunzătoare, de pubertate, de fluctuații hormonale (mai ales în cazul femeilor la menstruație), dar și de expunere la soare, igienă nepotrivită, contactul cu suprafețe murdare, poluare. Acneea poate fi de multe tipuri, precum acnee hormonală (nodulo-chistică) sau acneea vulgară, pe care sistemul cu eliberare controlată ales o are în vizor (Figura 1.1.1). Aproximativ 15-20% din persoanele care au acnee prezintă o formă moderată sau severă, care nu se vindecă întotdeauna în perioada adolescenței, ci undeva după ce împlinesc vârsta de 20 de ani [3].

După cum a fost prezentat anterior, glandele sebacee sunt răspândite pretutindeni pe suprafața pielii, dat fiind faptul că firele de păr cuprind această arie. Secreția de sebum a acestor glande joacă un rol important în asigurarea protecției tegumentului, fără a provoca inflamarea acestuia. Hipersecreția de sebum reprezintă adesea un factor ce duce la formarea de pustule purulente iritate, deoarece blochează porii prin abundență; acest proces este schematizat în Figura 1. În unele cazuri, diverse bacterii patrund în porii dermului și vin în contact cu sebumul și se creează astfel un mediu propice pentru înmulțirea acestora, fapt ce are ca rezultat inflamarea pielii și răspândirea respectivei bacterii la nivelul întregii zone afectate, de regulă, fața, pieptul și spatele [3]. Deși acestea sunt unele dintre cauzele principale ale acneei, putem spune că exista și forme cauzate de uscăciunea pielii, cazuri în care este necesară o hidratare și o exfoliere corespunzătoare.

Acneea poate varia în funcție formă și manifestare, ea poate fi moderată sau severă, dar se poate distinge, de asemenea, și prin tipul de leziuni, marimea acestora, cicatrizare și hiperpigmentarea post-acneică. Cele mai ușoare forme sunt cunoscute sub denumirea simplă de acnee și este caracterizată de apariția punctelor albe și negre, adesea neinflamate, dar, în unele cazuri, pot aparea și câteva pustule inflamate. Acneea severă are însă un aspect diferit, deoarece prezintă în mod predominant leziuni și chisturi inflamate, care se vindecă greu și lasă în urmă cicatrici și pete pigmentate dificil de îndepărtat [4]. Leziunile cauzate de acnee sunt prezentate în figura 1.1.1, în partea stângă a imaginii. După cum se poate observa, acestea pot fi subcutanate (chistice) sau purulente, fiind indicate cu ajutorul săgeților, și prezintă inflamarea porțiunii de piele afectată. Sunt prezentate trei cazuri de acnee: pe față, în zona obrajilor, pe piept și extinsă până în zona ombilicală a abdomenului, ceea ce indică faptul că acneea poate fi prezentă în orice zonă a corpului.

Figura 1.1.1. (A) Leziuni cauzate de acnee (B) Rezultate vizualizate la mciroscop ale bacteriei Propionibacterium acnes ce a cauzat acneea (C) Formarea pustulelor inflamate [4]

Un tip de acnee moderată spre severă este acneea vulgară (acne vulgaris), care este cauzată de microorganismul Propionibacterium acnes, ce este vizualizat la microscop în partea dreaptă a imaginii anexate (figura 1.1.1). Este un bacil anaerobic, aerotolerant, care face parte din microflora pielii; acesta are abilitatea de a produce acid propionic. Astfel, microbul provoacă un tip de acnee inflamatorie care prezintă simptomatologie specifică, și anume, pustule purulente, iritație, roșeață, usturime și mâncărime. Astfel de leziuni sunt tratate cu antibiotice din familia tetraciclinelor, cum ar fi tetraciclina, doxiciclina și monociclina, clindamicina, dar și cu peroxidul de benzoil și alte opțiuni farmaceutice.

Această lucrare are ca scop studiul extractelor de plante asupra simptomelor enumerate mai sus. Proprietățile benefice ale plantelor sunt preferate în acest context, deoarece s-a demonstrat experimental că au eficiență antiinflamatorie și antibacteriană asupra comedoanelor mai bună decât tratamentele cu antibiotice și alte ingrediente active, care pot provoca reacții adverse ce pot agrava starea pacientului. Antibioticele administrate pe cale orală pot induce tulburări digestive, deoarece aceste tratamente sunt de lungă durată. În plus, s-a demonstrat faptul că aproximativ 60% din bacteriile Propionibacterium acnes au dezvoltat de-a lungul timpului rezistență la cel puțin unul dintre antibioticele utilizate în combaterea acesteia, un exemplu fiind eritromicina, la care a căpătat o rezistență de aproximativ 50% [3].

Luând în considerare aceste aspecte, cercetătorii se îndreaptă spre dezvoltarea medicațiilor pe bază de extracte naturale din plante, fiind o opțiune perfectă pentru reducerea efectelor adverse cauzate de tratamentele uzuale. Aloe vera, la care ne vom referi pe tot parcursul studiului, a reprezentat un leac pentru afecțiunile dermatologice încă din cele mai vechi timpuri, de aceea trebuie exploatat la capacitate maximă având la dispoziție tehnologiile în continuă dezvoltare din industria chimică.

Dermatite de contact, alergice și inflamatorii

Afecțiunile de tipul dermatitelor sunt relativ asemănătoare cu acneea din punctul de vedere al simptomatologiei. Dermatita atopică este o reacție inflamatorie a tegumentului ca urmare a unor factori precum alimentația dăunătoare sau poluarea din mediul înconjurător (praf, microorganisme). Dermatita atopică se manifestă la un procent de 20% din populație, fiind caracterizată de o hipersensibilitate a pielii, respectiv o diminuare a eficienței barierei protectoare a acesteia [5]. Astfel, agenții patogeni care intră în contact cu pielea pot pătrunde foarte ușor în straturile profunde ale acesteia, unde pot prolifera și ataca grav starea de sănătate a tegumentului (figura 1.2.1.). Apar simptome precum: mâncărime, usturime, roșeață asociată cu inflamarea pielii și iritație de tip eczemă. Schematic, apariția unei dermatite este explicată astfel:

Figura 1.2.1. Procesul de formare a unei dermatite și cum poate fi prevenit reprezentat schematic [6]

O dermatită alergică de contact poate apărea pe toată suprafața pielii, dar este observată adesea la nivelul mâinilor, cauzată de atingerea suprafețelor murdare sau utilizarea necorespunzătoare a unor chimicale uzuale, și la nivelul feței, fapt care indică, de regulă, o alimentație precară. Așadar, inflamația reprezintă principalul indiciu cu ajutorul căruia o dermatită poate fi identificată. Inflamația este o reacție nespecifică de apărare a organismului, cu caracter local sau general, în funcție de severitatea și de întinderea leziunilor produse de factorii patogeni. Când factorul patogen are o intensitate mică sau moderată, reacția inflamatorie este un proces local. Dacă el are intensitate mare și produce leziuni tisulare importante, se activează mecanismele de apărare din întregul organism și apare reacția sistemică postagresivă (RSPA). Reacția inflamatorie se declanșează când agenții patogeni au o intensitate suficient de mare pentru a produce leziuni tisulare. Etapele inflamației sunt etapa de declanșare, etapa efectorie și etapa de vindecare. În etapa efectorie se eliberează mediatorii inflamației care induc fenomenele vasculo-exudative. Mediatorii sunt substanțe biologic active care au în principal efecte: vasodilatatorii, de creștere a permeabilității capilare și chemotactice asupra celulelor implicate în inflamație. Cele trei efecte sunt responsabile de formarea exudatului inflamator. În etapa de vindecare predomină procesele celular-proliferative care au rol de reparație a leziunilor tisulare. Dacă reacția inflamatorie depășește o limită, ea are caracter patologic și trebuie inhibată prin medicamente antiinflamatorii; în cazul distrugerilor tisulare severe, celulele distruse vor fi înlocuite cu fibre de colagen și se formează o cicatrice. În cazul dermatitei, suprafața inflamată a pielii prezintă o uscăciune specifică, așa cum este prezentat în figurile 1.2.2., 1.2.3. și 1.2.4., în care sunt ilustrate câteva exemple de manifestare a bolii.

Figura 1.2.2. Forma fără leziuni (stânga) și forma acută (dreapta)

Figura 1.2.3. Forma subacută (stânga) și forma cronică (drapta)

Figura 1.2.4. Diverse zone ale corpului afectate de dermatită [7]

Tratamentul convențional uilizat pentru dermatitele atopice este bazat pe substanțe puternice precum corticosteroizi și medicație cu efect antihistaminic. O nouă perspectivă de tratament este alocată extractelor naturale din plante, în cazul de față extractului de aloe vera, deoarece s-a demonstrat faptul că acestea prezintă un număr infim de reacții adverse spre deosebire de medicația uzual utilizată și inhibă proliferarea iritației. Organismul poate căpăta foarte rapid rezistență la corticosteroizi, fapt care reprezintă un alt motiv pentru care cercetătorii din industrie se îndreaptă spre exploatarea extractelor din plante cu specific antiinflamator și antimicrobian.

Arsuri

Arsurile sunt afecțiuni rezultate în urma contactului tegumentului cu diverși factori externi din mediu, care pot determina fie arsuri termice, rezultate în urma factorilor termici, fie arsuri chimice, provocate de chimicale. Acestea pot fi mai mult sau mai puțin grave și sunt categorizate în trei stadii: arsuri de gradul I, de gradul II și gradul III. Numeroși sunt factorii care pot provoca arsurile, de exemplu, arsurile pot fi provocate de expunerea neprotejată și îndelungată la soare, de contactul cu o suprafață încinsă, de contactul direct cu o flacără sau chiar de o descărcare a unui curent electric în organism, în urma căruia pot rezulta atât arsuri interne, cât și arsuri externe. Chiar și în cel mai puțin sever stadiu al arsurii, pielea este vizibil afectată și necesită îngrijire specială pentru a evita infectarea rănii. De asemenea, și în acest caz este prezentă o reacție de inflamare, de aceea apare roșeața, usturimea și durerea la nivelul segmentului afectat. Arsurile de gradul III sunt cele mai severe, care necesită întâi de toate spitalizare pentru atașarea unor grefe de piele, deoarece în acest caz pielea este atât de afectată încât apar modificări de suprafață. După suplinirea cu grefele de piele, se utilizează tratamente cu creme pe bază de antibiotice puternice, deoarece pielea este atât de sensibilă și de expusă, încât trebuie împiedicată apariția oricărui tip de infecții, care ar putea fi chiar fatale pentru pacient. De asemenea, tratamentele trebuie îmbunătățite cu substanțe active care să avantajeze recuperarea arsurii, deci refacerea structurală a pielii, prin cicatrizarea acesteia. O astfel de substanță activa este extractul de Aloe Vera, deoarece gelul din frunzele acesteia prezintă numeroase vitamine, printre care vitaminele A, cele din grupul B și B12, C, E, acid folic și 19 din cei 20 de aminoacizi necesari corpului uman, motiv pentru care este cunoscut pentru proprietățile sale care contribuie semnificativ la vindecarea iritațiilor pielii, arsurilor, tăieturilor și a înțepăturilor de insecte [8]. De asemenea, o altă problemă ce apare în cazul arsurilor este legată de cicatricile care rămân în urma vindecării rănilor. Pentru a pune în evidență efectul terapeutic al plantei asupra ranilor de tip arsură la nivelul pielii, a fost ales exemplul următor relatat, studiu în urma căruia s-a constatat faptul că extractul de Aloe Vera contribuie la ameliorarea aspectului inestetic al acestora, după cum este vizibil în urmatoarele imagini, care prezintă evoluția tratamentului cu gel de Aloe Vera al unei arsuri severe la nivelul mâinii [9].

Figura 1.3.1. Arsura inflamată în a doua zi de la producerea rănii [9]

Se observă în figura 1.3.1. aspectul neplăcut al rănii provocate de arsură, ce prezintă, de asemenea, deteriorarea pielii însoțită de inflamație, roșeață, eliberare de exudat, și se poate observa vulnerabilitatea zonei afectate și predispunerea acesteia la infecții. Figura 1.3.2. prezintă aspectul arsurii în timpul aplicării tratamentului cu gelul de Aloe Vera.

Figura 1.3.2. Arsura în timpul tratamentului cu gel de Aloe Vera [9]

Figura 1.3.3. Aspectul arsurii la 9 zile după tratament [9]

Nu în ultimul rând, figura 1.3.3. prezintă aspectul rănii complet vindecate în urma tratamentului, la doar nouă zile de la aplicarea acestuia. Se observă o îmbunătățire semnificativă a aspectului arsurii în primă instanță, cu o ușoară tendință de cicatrizare a țesutului afectat. Astfel, prin exemplul anterior prezentat, a fost evidențiat aspectul unei arsuri severe, care a fost foarte eficient tratată cu ajutorul gelului de Aloe Vera.

Melanom

Melanomul este cea mai agresivă formă de cancer de piele, întâlnită la un procent mai mare de bărbați decât de femei, care provoacă leziuni severe ale tegumentelor asupra cărora este răspândit. Deși melanomul este cea mai des întâlnită formă de cancer care nu este corelată în mod direct cu vârsta oamenilor afectați, el prezintă o incidență crescută la populația cu vârstele cuprinse între 20-35 de ani [10]. Această formă agresivă de cancer derivă din modificarea malignă a melanocitelor, celule ce sunt localizate în stratul inferior al epidermului pielii, după cum a fost amintit anterior, celule care sunt responsabile pentru formarea pigmentului pielii, dar și pentru protejarea acesteia împotriva radiațiilor UV. În urma realizării unor statistici, a fost evidențiat faptul că persoanele cu o piele mai deschisă la culoare sunt mai predispuse la apariția unor tumori la nivelul pielii, spre deosebire de persoanele cu o piele mai închisă la culoare. În mod similar, persoanele care se expun excesiv și neprotejat la lumina soarelui sunt predispuse apariției unei astfel de tumori. Cu toate acestea fiind enunțate, melanomul este un exemplu concret pentru evidențierea legăturii dintre materialul genetic și factorii externi care duc împreună la formarea materiei maligne prin modificare celulară. Din punct de vedere histologic, formarea melanomului are loc în cinci etape. În primul stadiu al evoluției apar mici leziuni benigne ale tegumentului, ca rezultat al proliferării crescute a celulelor pigmentare. În al doilea stadiu se poate observa o modificare a acestor leziuni care capătă forme neregulate, anormale. În cel de-al treilea stadiu are loc fenomenul numit fază de creștere radială a tumorii (radial growth phase – RGP) de-a lungul epidermului, fără a penetra dermul. Această mutație și creștere a tumorii este continuată în cel de-al patrulea stadiu, stadiu în care leziunea anormală patrunde la nivelul dermului, fenomen numit de această dată fază de creștere verticală (vertical growth phase – VGP). În stadiul final al dezvoltării melanomului, are loc procesul de formare al metastazei, și anume, extinderea celulelor tumorale la nivelul țesuturilor adiacente acestora. Primele stadii ale melanomului pot fi extirpate complet, dacă sunt depistate în timp util, dar odată ajunsă tumora în stadiile finale, devine din ce în ce mai greu de tratat, ducând la o rată de supraviețuire destul de scăzută [10].

În prezent, principalele modalități de tratare a melanomului sunt chimioterapia și terapia prin radiație, în unele cazuri fiind posibilă și extirparea tumorii, însoțită de chimioterapie, radioterapie, terapie biologică sau terapie țintită. Cercetarea biomedicală se îndreaptă spre eliminarea chimioterapiei pe cât posibil, din dorința de a oferi o alternativă de tratament mai eficientă și care ar putea produce cât mai puține reacții adverse.

Figura 1.4.1. Terapia melanomului cu ajutorul nanoparticulelor [10]

Marele dezavantaj al chimioterapiei este că aceasta acționează la nivelul întregului organism și distruge atât celule canceroase, cât și celule sănătoase, ceea ce duce la deteriorarea altor țesuturi din organe și la înrăutățirea stării de sănătate a pacientului. Astfel, utilizarea nanoparticulelor în terapia cancerului poate revoluționa cu totul industria medicală. Nanoparticulele posedă proprietăți aparte, datorită dimensiunii atât de mici care se află în strânsă legătură cu suprafața activă foarte mare a acestora. Acest aspect le oferă posibilitatea de a fi funcționalizate cu diverse substanțe active, menite să acționeze în sensul ameliorării și distrugerii tumorii. Un avantaj al acestor noi metode de terapie are în vedere tratamentul localizat al tumorii, cu scopul de a expune cât mai puține celule acestor substanțe bioactive, care pot avea efect nociv asupra lor. În figura 1.4.1. este reprezentată schematic abordarea unei astfel de metode ce utilizează nanoparticule, aspect asupra căruia este axat acest studiu, și anume, evidențierea beneficiilor nanobiomaterialelor în terapia cancerului de piele de tip melanom.

NANOPARTICULE DE TiO2

Scopul acestei lucrări este studiul unui sistem cu eliberare controlată de substanță biologic activă cu aplicații promițătoare în domeniul medical. Suportul anorganic ales pentru acest sistem de tip miez-înveliș (core-shell) este constituit din nanoparticule de dioxid de titan (TiO2), acoperite cu film de silice (SiO2). Avantajele utilizării unui astfel de suport sunt strâns legate de dimensiunea particulelor, deoarece el prezintă o suprafață specifică cu atât mai mare cu cât acestea sunt mai mici. Astfel, deoarece particulele sunt situate la nivel nanometric, ele oferă posibilitatea unei mai bune funcționalizări și prelucrări ulterioare, având această suprafață activă mult mai mare în comparație cu alte materiale utilizate în industrie. Ambele materiale utilizate în cadrul suportului anorganic prezintă în principal proprietatea de biocompatibilitae, dar aspectul cel mai important care este astfel exploatat este cel legat de proprietățile de foto-absorbție, și anume, absorbția la contactul cu razele UV.

Structură cristalină

În cazul TiO2, el poate exista natural în trei forme cristaline diferite întâlnite la anumite temperaturi, și anume, anatas, brookit și rutil, prezentate în figura 2.1., iar studiile au arătat că el poate fi utilizat în forma sa de rutil sau de amestec de anatas-rutil, fiind cele mai mai indicate pentru a fi utilizate în domeniul medical, datorită stabilității acestora.

Figura 2.1.1. Reprezentarea celor trei forme polimorfe ale TiO2: anatas, brookit și rutil [11]

Formele polimorfe denumite drept anatas, rutil și brookit, se formează prin formarea legăturilor în lanț în diverse moduri, în urma căreia rezultă octaedrul distorsionat TiO6 (cationi de Ti4+ sunt coordonați cu șase anioni de O2-, aceștia fiind reprezentați de bulinele albastre, respectiv de bulinele roșii din figura 2.1.1.) [11]. Se poate observa forma celor trei structuri, rutil, brookit și anatas, și anume, tetragonală cu dimensiunile a = 4.5937 Å și c = 2.0587 Å, ortorombică de dimensiuni a = 9.1819 Å, b = 5.4558 Å și c = 5.1429 Å, și centrat tetragonală cu dimensiunile a = 3.7845 Å și c = 9.5143 Å [11]; parametrii de dimensiune precizați corespund lungimilor legăturilor dintre atomi. Formele anatas și rutil sunt metastabile și se transformă ireversibil în forma rutil prin tratament termic la 500-700℃ [11].

Proprietăți fizico-chimice

Dioxidul de titan este format prin îmbinarea dintre elementul chimic Titan din grupa VI B, cu numărul atomic Z egal cu 22, și elementul Oxigen din grupa VI A, cu numărul atomic Z egal cu 8. Este o substanță anorganică solidă de culoare albă, ce este adesea utilizat în special pentru proprietăților sale optice, chimice și antibacteriene, dar și datorită biocompatibilității excelente. TiO2 este un oxid metalic slab solubil, stabil termic, neinflamabil și non-toxic, aspect specific proprietății de biocompatibilitate. Dimensiunile nanoparticulelor de TiO2 folosite în dermatologie sunt cuprinse între 1-100 nm, dimensiuni mult mai scăzute față de particulele folosite de-a lungul timpului care au mărimi situate la 200-400 nm. Dimensiunile atât de mici ale TiO2 NPs reprezintă cel mai mare avantaj, deoarece, având în vedere cele menționate anterior, ele prezintă o suprafață activă mult mai mare spre deosebire de particulele cu dimensiuni mai mari. Un dezavantaj în cazul nanoparticulelor, aspect care este în continuare studiat, este legat de toxicitatea acestora care încă ridică semne de întrebare, dat fiind faptul că reducerea dimensiunii particulelor de TiO2 duce la modificarea proprietăților acestora.

Având în vedere că unul dintre scopurile principale ale utilizării nanoparticulelor de TiO2 în dermatologie este strâns legat de proprietatea acestora de foto-protecție prin absorbția razelor UV, fenomenul care are loc la contactul TiO2 NPs cu razele UV urmează să fie explicat: radiațiile ultraviolete sunt absorbite pentru a crea spațiu lipsă creat într-o pereche de electroni, necesar pentru reacția fotocatalitică; în acest proces, electronul din banda de valență este excitat către banda de conducție, lăsând în urma sa un gol încărcat pozitiv în banda de valență [11]. Acest gol încărcat pozitiv generat de fenomenul de absorbție al razelor UV, prezintă o bună capacitate de a participa la reacții de oxido-reducere. În acest sens, electronul de pe banda de conducție reacționează cu oxigenul molecular și produce ionul superoxid O2- în urma unui proces de reducere, în timp ce în spațiul format în banda de valență este absorbită apă sau ioni hidroxil la suprafața titanului, printr-un proces de oxidare, care duce la apariția unor radicali hidroxil -OH. De menționat este, de asemenea, faptul că activitatea foto-catalitică a TiO2 depinde în special de structura cristalină, forma, dimensiunea și suprafața particulelor [11]. Nanoparticulele de TiO2 cu o suprafață mai mare și o dimensiune mai mică decât forma inițială a acestora duc la creșterea formării de radicali de oxigen reactivi (ROS) în timpul foto-excitării. S-a demonstrat că TiO2 în forma cristalină anatas prezintă o foto-toxicitate și o citotoxicitate mai ridicată decât în cazul formei cristaline rutil, prin producerea crescută a acestor ROS [11]. De aceea, pentru utilizarea TiO2 NPs în dermatologie s-a optat pentru forma cristalină rutil, în pofida absorbției UV mai eficiente a formei cristaline rutil.

Metode de obținere

Nanoparticulele de TiO2 se pot obține prin diverse metode, cum ar fi, metoda de sinteză sol-gel, hidrotermală, depunere chimică prin vapori, reacții de co-precipitare, sinteză în prezență de microunde, combustie din soluție sau prin chimia verde [8]. Studiul se axează pe două dintre cele mai abordabile metode de sinteză, care pot fi foarte ușor realizate într-un laborator de chimie, cu un minim de echipamente de utilizat, și anume, sinteza prin metoda sol-gel și sinteza verde.

Metoda sol-gel presupune obținerea nanoparticulelor de TiO2 utilizând un precursor organo-metalic supus unor procedee fizico-chimice în urma cărora va rezulta un precipitat format din nanoparticulele dorite. Precursorul este cântărit și imersat într-un solvent sub agitare, pentru a forma solul. Ulterior, soluția obținută este lăsată la maturat pentru a se obține gelul în care se află precipitatul, care este apoi filtrat, spălat cu apă distilată și supus calcinării, pentru a se forma nanoparticulele [12]. Este o metodă relativ simplă și ușor de elaborat într-un laborator de chimie, pentru care este necesară achiziționarea precursorilor.

Chimia verde presupune obținerea nanoparticulelor de TiO2 utilizând ca precursor un extract natural din plante, care se obține prin simpla fierbere a acestora în apă, de regulă. Aceasta este, de asemenea, o metodă simplă de obținere pentru care este necesară procurarea anumitor plante, ale căror extract servește drept agent reducător în reacție [8]. Metoda este adesea preferată, deoarece este eco-friendly, folosește un minim de energie electrică pentru consum (un număr redus de echipamente utilizate) și se pot obține cantități impresionante de material, spre deosebire de celelalte metode mai complexe și mai costisitoare [8]. De asemenea, materialele obținute vor împrumuta din aspectele benefice pe care plantele le posedă, care vor aduce un avantaj în plus metodei de tratament.

SILICE MEZOPOROASĂ

Deoarece acest sistem core-shell necesită un înveliș, o bună opțiune este reprezentată de acoperirea cu un film de silice mezoporoasă (SiO2). Silicea mezoporoasă este un exemplu de inovație în terapiile medicale, prin realizarea cu ajutorul nanotehnologiei a sistemelor cu eliberare controlată de substanță activă. Silicea este un compus anorganic, inert din punct de vedere chimic și stabil din punctul de vedere al pH-ului, ce se găsește ușor în natură, compus întâlnit în mare parte în nisip, și se poate modifica rapid și ieftin. SiO2 este, de asemenea, utilizată în domeniul medical datorită proprietăților biocompatibile, dar de interes este faptul că oferă și protecție împotriva razelor UV, fapt care ar aduce un avantaj sistemului anorganic. Dimensiunea perfectă pentru nanoparticulele de tip core-shell cu înveliș de silice este de aproximativ 100 nm, fără a prezenta toxicitate și se pretează foarte bine pentru diverse aplicații.

Structură cristalină

Structura cristalină a silicei mezoporoase prezintă geometrii diverse, prezentate în figura 3.1.1.:

Figura 3.1.1. Aspecte geometrice ale silicei mezoporoase

Imaginea a prezintă o structură hexagonală 2D p6 mm, imaginea b o structură cubică bicontinuă Ia3d, imaginea c o structură cubică bicontinuă pn3 m, imaginea d o structură de tip cușcă pm3n, iar imaginea e prezintă, de asemenea, o structură de tip cușcă Im3 m. Structurile MCM-41, MCM-48 și SBA-15 sunt formele silicei mezoporoase cele mai comun utilizate, ce prezintă pori cu dimensiuni cuprinse între 2-10 nm și geometrii de tip hexagonală 2D și cubică 3D [13], după cum sunt relatate schematic și în figura anterioară. De asemenea, aceste tipuri de silice mezoporoasă sunt prezentate în tabelul următor (tabel 3.1.2.) din punctul de vedere al structurii interne și al diametrului porilor. Denumirile de MCM și SBA sunt abrevieri de la Mobile crystalline material și Santa Barbara amorphous.

Tabel 3.1.2. Forme cristaline ale silicei mezoporoase

Forma MCM-48 a silicei mezoporoase prezintă o structură internă cubică 3D, după cum este prezentat în figura 3.1.3., cu un diametru al porilor cuprins între valorile 2,5-3 nm.

Figura 3.1.3. Geometria 3D cubică a MCM-48 [14]

Formele SBA-15 și MCM-41 prezintă ambele structură 2D hexagonală de tip fagure schițată în imaginea 3.1.4., ai căror pori au dimensiuni diverse cuprinse între 2-10 nm. Sigura diferența dintre structurile SBA-15 și MCM-41 constă în forma porilor cilindrici.

Figura 3.1.4. Structura hexagonală 2D schițată [14]

Figura 3.1.5. Structura hexagonală sub formă 3D [14]

În anul 2001, primul sistem cu eliberare controlată de substanță activă a utilizat silice mezoporoasă MCM-41 [13]. În prezent, acesta a rămas cel mai frecvent folosit în industria biomedicală și farmaceutică.

Proprietăți fizico-chimice

După cum a fost menționat anterior, silicea este un compus anorganic, format prin îmbinarea elementului chimic Siliciu (Si) din grupa IV A, cu un număr atomic Z egal cu 14, cu elementul chimic Oxigen (O) din grupa VI A, cu un număr atomic Z egal cu 8, inert din punct de vedere chimic, datorită legăturii Si-O, și stabil din punctul de vedere al pH-ului, ce se găsește ușor în natură, compus întâlnit în mare parte în nisip, și se poate modifica rapid și ieftin. SiO2 este, de asemenea, utilizată în domeniul medical datorită proprietăților biocompatibile, dar de interes este faptul că oferă și protecție împotriva razelor UV. Printre avantajele utilizării silicei mezoporoase se numără suprafațaa activă foarte mare și voumul considerabil al porilor, care prezintă un potențial promițător pentru asorbția substanțelor bioactive la pereții canalelor cilindrice ale porilor. De asemenea, strucutra mezoporoasă ce prezintă o dimensiune a porilor ajustabilă, permite un mai bun control asupra cineticii de încărcare și de eliberare a substanțelor active. În plus, suprafața silicei mezoporoase poate fi ușor modificată pentru a îmbunătății eficiența terapiei prin eliberare controlată. S-a demonstrat prin teste in vivo că nu prezintă toxicitate asupra organismului, ceea ce confirmă faptul că silicea mezoporoasă poate fi folosită în realizarea sistemului propus.

Metode de obținere

Metodele de sinteză pentru obținerea silicei mezoporoase sunt metoda sol-gel, sinteza cu ajutorul microundelor, sinteza hidrotermală, sinteza prin șablon dur sau moale, metoda cu aerogel modificat etc. Cea mai frecvent utilizată metodă pentru obținerea silicei mezoporoase MCM-41 este sinteza sol-gel ce utilizează tetraetilortosilicat (TEOS) și molecule de surfactant (molecule micelare cu un capăt hidrofil și un capăt hidrofob), precum bromura de cetrimoniu (CTAB). Acest proces este realizat în mai multe etape: crearea soluției de surfactant cu apă distilată, hidroliza și condensarea soluției obținute în care este adăugat precursorul, și anume, TEOS-ul, iar în final, procesul este încheiat prin calcinare si prin extragerea nanoparticulelor de silice mezoporoasă, după cum este prezentat în figura următoare (figura 3.3.1.).

Figura 3.3.1. Obținerea prin metoda sol-gel a silicei mezoporoase MCM-41[13]

Dimensiunea porilor poate fi controlată prin cantitatea de surfactant adăugată în procesul de obținere, iar dispunerea porilor silicei mezoporoase depinde de pH-ul soluției în care este obținut materialul. De exemplu, la un pH alcalin de aproximativ 10-12, se obțin structurile hexagonale, iar la pH > 12 se obțin structuri lamelare [14], aspect pentru care pH-ul trebuie monitorizat.

SISTEM MIEZ – ÎNVELIȘ TiO2 – SiO2

Având în vedere cele discutate în capitolele anterioare, s-a constatat faptul că atât nanoparticulele de dixoid de titan, cât și nanoparticulele de silice mezoporoasă prezintă proprietăți benefice organismului, de aceea, cele două pot fi utilizate cu încredere în realizarea sistemelor biomedicale ce pot fi utilizate în tratamentul diverselor afecțiuni. Obiectivul studiului este realizarea unui sistem de tip miez-înveliș (core-shell), ce este constituit din nanoparticule de dioxid de titan (TiO2), acoperite cu film de silice (SiO2). Printre cele mai importante caracteristici benefice putem aminti biocompatibilitatea excelentă a celor două materiale, stabilitatea chimică și termică, dar și proprietatea de foto-absorbție a razelor UV, importantă în acest studiu, deoarece este vizată o aplicație dermatologică. În industria dermato-cosmeticelor, nanoparticulele de TiO2 sunt utilizate în produse în special pentru absorbția razelor UV, oferind pe această cale protecție pielii, dar și pentru proprietățile antibacteriene ale acestora, atât de necesare pentru distrugerea microorganismelor dăunătoare. De aceea, nanoparticulele de TiO2 sunt adesea întâlnite în componența cremelor pentru protecția solară. În această lucrare, TiO2 NPs prezintă un bun potențial de a fi folosite drept platformă pentru eliberarea controlată a unor substanțe active, pe lângă avantajele oferite de stabilitatea și non-toxicitatea materialului în sine. În cel de-al doilea capitol, ce prezintă amănunțit aspecte legate de fenomenul de foto-absorbție ce are loc la contactul TiO2 cu radiația UV din mediul exterior, a fost evidențiat faptul că este antrenată totodată și producerea speciilor de oxigen reactive, ce pot duce la producerea deteriorărilor celulare, fenomen cunoscut și sub numele de stres oxidativ (ilustrat în figura 4.1.). Unul dintre motivele pentru care cercetarea s-a îndreptat spre realizarea unor sisteme de tip miez-înveliș prin acoperirea TiO2 NPs cu un alt material, este de a pune capăt acestei produceri dăunătoare de specii reactive de oxigen (ROS); materiale utilizate pentru astfel de acoperiri sunt fie cele polimerice, fie alumina sau silicea mezoporoasă. S-a demonstrat ca utilizarea silicei mezoporoase pentru acoperirea nanoparticulelor de dioxid de titan poate ajuta la diminuarea formării de ROS [15]. Un alt aspect avantajos pe care sistemul miez-înveliș TiO2-SiO2 îl prezintă, este faptul că silicea mezoporoasă, ca film de acoperire, îmbunătățește absorbția razelor UV [16], aspect important ce este urmărit pentru aplicația vizată, care poate fi atât un bun factor de protecție solară, cât și un parametru de eliberare a substanței active propuse. De asemenea, de menționat este faptul că o problemă foarte frecventă ce apare în cazul utilizării nanoparticulelor este aceea că dispesria lor în mediul lichid este foarte greu de realizat; acestea au, de regulă, o puternică tendință de a se cumula în agregate, fapt datorat dimensiunilor atât de mici ale acestora. Prin procesul de acoperire al nanoparticulelor de TiO2 cu un film de silice mezoporoasă, dispersia nanoparticulelor în soluție poate fi mai eficientă.

Figura 4.1. Sinteza și utilizarea sistemului miez-înveliș TiO2-SiO2 pentru utilizarea acestuia în dermatologie [15]

Deși procesul de sinteză ilustrat în figura anterioară (figura 4.1.) este cel de măcinare la scară nanometrică, o metodă mai puțin laborioasă și costisitoare, este sinteza sol-gel. Cu ajutorul acestei metode se pot obține nanoparticule de dioxid de titan cu un grad mare de cristalinitate și cu dimensiunile necesare experimentului [16]. Sol-gel este, de asemenea, o metodă propusă și pentru acoperirea TiO2 NPs cu învelișul de silice mezoporoasă, cum este ilustrat și în figură. Nu în ultimul rând, un alt aspect deosebit de important în realizarea unui sistem cu eliberare controlată de substanță activă este legat de suprafața specifică foarte mare a nanoparticulelor de TiO2, care, prin prezența învelișului de silice mezoporoasă, oferă posibilitatea extinderii acestei suprafețe active, care poate îngloba substanța terapeutică.

SUBSTANȚE BIOLOGIC ACTIVE NATURALE

Aloe Vera

Printre metodele tradiționale de tratament al diverselor afecțiuni, recunoscută chiar de Organizația Mondială a Sănătății [17], este extractul preluat din specia Aloe Vera, din familia plantelor Aloe. Plantele medicinale sunt preluate foarte simplu și ușor din natură și se presupune că ar expune organismul uman unui minim de reacții adverse, spre deosebire de substanțele active sintetitzate în laboratoare. Originea plantei nu este cunoscută exact, dar aceasta este predominant întâlnită în Peninsula Arabică [17].

Figura 5.1.1. Structura areală a plantei Aloe Vera [17]

Aloe Vera este cunoscută ca fiind cea mai veche plantă medicinală, folosită de sute de ani drept leac natural, în special în regiunea Africii de Sud. Frunzele acestei plante sunt verzi, spinoase, groase și suculente, datorită consistenței de gel din conținutul acestora, după cum este vizibil în figura anterioară (figura 5.1.1.). Gelul de Aloe Vera prezintă numeroase vitamine, amintite în primul capitol, printre care vitaminele A, B12, C, E, acid folic și 19 din cei 20 de aminoacizi necesari corpului uman [8], motiv pentru care este cunoscut pentru proprietățile sale de detoxifiere, antiseptice, digestive, de îmbunătățire a imunității și, de asemenea, s-a demonstrat ca extractul de Aloe Vera contribuie semnificativ la vindecarea iritațiilor pielii, arsurilor, tăieturilor și a înțepăturilor de insecte, aspect care ar putea fi benefic chiar și în utilizarea acestuia în cazul tratamentului melanomului [8].

Figura 5.1.2. Aplicații medicinale ale plantei Aloe Vera [17]

Aspectul biologic benefic al gelului de Aloe Vera este adesea asociat cu efectul sinergetic al tuturor compușilor chimici prezenți în componența acestuia, spre deosebire de efectul produs de acțiunea unui singur compus. A. Vera este o plantă a cărei sevă este extrem de bogată în nutrienți și compuși bioactivi. În prezent, extractul din această plantă este utilizat cu precădere în industriile alimentară și medicală, cu aplicație specifică în domeniul dermato-cosmetic pentru fabricarea cremelor, cosmeticelor, unguentelor, săpunurilor, șampoanelor și gelurilor de curățare pentru ten și piele. Acest lucru este datorat unui motiv bine întemeiat, și anume, pentru faptul că gelul are în componența sa 99-99,5% apă și 0,5-1% materie minerală, ce cuprinde aproximativ 75 de compuși diferiți [17]. În principal, printre acești compuși se numără polizaharide (55%), zaharuri (17%), minerale (16%), proteine (7%), lipide (4%) și compuși fenolici (1%) [17]. De asemenea, este cunoscut despre A. Vera că prezintă în componența exudatului din frunze și o varietate de metaboliți secundari, precum antrachinone cu structuri aromatice triciclice de chinonă; aloe-emodin și crisofanol sunt două dintre aceste antrachinone importante. Există două tipuri de exudate, și anume, unul lichid de culoare roșu-gălbui, datorită prezenței de aloin, aloe-emodin și a altor compuși similari, folosit încă din secolul XII pentru tratarea afecțiunilor cutanate, în special tratarea arsurilor cauzate de radiații, și unul gelatinos, transparent [17]. Câteva dintre formulele structurale ale compușilor chimici ce se află în componența gelului de A. Vera sunt ilustrate în figura 5.1.3.:

Figura 5.1.3. Compuși chimici prezenți în A. Vera [17]

Un criteriu deosebit de important în alegerea extractului drept substanță activă pentru sistemul cu eliberare controlată propus, este capacitatea acestuia de a forma legături cu moleculele funcționalizate la suprafața suportului anorganic, fenomen numit și adsorbție. Utilizarea extractului de A. Vera în acest caz este posibilă, tocmai datorită grupărilor hidroxil (OH), care pot forma legături de hidrogen acele molecule funcționalizate sistemului.

Câteva dintre cele mai importante aspecte ale extractului de A. Vera care trebuie amintite și amănunțit discutate sunt legate de activitatea antiinflamatorie, antioxidantă, antimicrobiană, anticanceroasă și efectul asupra vindecării rănilor, relatate conform figurii 5.1.2.; responsabile pentru aceste aspecte sunt polizaharidele din componența exudatului din plantă. În cazul inflamațiilor produse de arsuri sau tăieturi, s-a demonstrat că gelul de A. Vera a redus semnificativ durerea, usturimea, roșeața și temperatura crescută, prin inhibarea sintezei prostaglandinelor și prin reducerea aderării leucocitelor și a citokinelor proinflamatorii la nivelul țesutului afectat; în schimb, efectul gelului este încă în studiu în cazul inflamațiilor provocate de reacții alergice. În ceea ce privește activitatea antioxidantă, metabolismul aerobic celular este responsabil pentru generarea radicalilor liberi. Această producere în exces a radicalilor liberi duce la crearea stresului oxidativ, din cauza dezechilibrului dintre nivelul de radicali liberi și antioxidanți, dezechilibru care ar putea cauza diverse boli. Deteriorarea oxidativă a acizilor grași poli-nesaturați pot duce la formarea peroxizilor lipidici, ce au ca efect modificări fizio-patologice dăunătoare la nivel celular. Antioxidanții sunt acele specii chimice care donează un electron radicalilor liberi, în timp ce suferă un proces de auto-oxidare; astfel, prin acest mecanism are loc protecția împotriva radicalilor liberi. Despre extractul de A. Vera se presupune că are proprietăți antioxidante, datorită compușilor chimici din alcătuirea sa [17]. Activitatea antioxidantă poate să vină mână în mână cu un aspect dezavantajos bine cunoscut legat de foto-absorbția UV a nanoparticulelor de TiO2 (detaliat în cel de-al doilea capitol). Așadar, stimularea producției de perechi electron-gol cauzată de absorbția razelor UV poate fi echilibrată de efectul antioxidant al acestui extract, acesta fiind unul dintre avantajele principale ale utilizării gelului de Aloe Vera pentru ca substanță activă pentru sistemul cu eliberare controlată propus. Spre deosebire de substanțele sintetic obțiunte, cele derivate din plante prezintă agenți antimicrobieni care au un bun potențial terapeutic, în tandem cu un număr scăzut de efecte adverse. S-a demonstrat în diverse studii că gelul de A. Vera acționează atât împotriva bacteriilor Gram-pozitive, cât și împotriva bacteriilor Gram-negative. Antrachinonele izolate din Aloe Vera prezintă o varietate mare de proprietăți antimicrobiene, deoarece acestea sunt, de fapt, structuri analog ale tetraciclinei (antibiotic) și astfel este inhibată sinteza de proteine din bacterii. În plus, polizaharidele din această plantă stimulează leucocitele fagocitare, care distrug bacteriile. Eficiența gelului de Aloe Vera este extinsă și în zona antivirală și antifungică. Compusul Aloe-emodin este eficient atât împotriva virusului herpes simplex, virus responsabil pentru formarea herpesului la nivelul pielii, cât și împotriva varicelei [17]. Efectul anticanceros a fost studiat și s-a constatat că glicoproteinele și polizaharidele îmbunătățesc răspunsul imun al organismului. De asemenea, în combinație cu substanțele chimioterapeutice precum cisplatin sau 5-fluorouracil, sporesc efectul terapeutic și ameliorează efectele adverse severe provocate de acestea. Compusul chimic aloin a prezentat un efect antiproliferativ în cazul celulelor canceroase [17].

Într-o notă de încheiere, s-a demonstrat în foarte multe studii faptul că Aloe Vera prezintă aspecte benefice asupra organismului din toate punctele de vedere. În cazul studiului de față, aplicația extractului de Aloe Vera este predominant în tratarea afecțiunilor dermatologice. Printre cele mai importante proprietăți terapeutice ale acestui extract se numără proprietățile antiinflamatorii, antioxidante, antimicrobiene, antivirale și anticanceroase. De asemenea, Aloe Vera induce fibroblastelor producerea de elastină și fibre de colagen, care ajută la integritatea și îmbunătățirea pielii, dar intervine și în eficiența vindecării rănilor de orice tip. În plus, s-a demonstrat și faptul că acest extract ajută la creșterea părului și oferă și o oarecare protecție părului împotriva radiațiilor UV [17]. Deoarece extractul de Aloe Vera are în componență un procent de 99-99,5% apă, automat devine un centru de interes în utilizarea acestuia pentru aplicații dermato-cosmetice, pentru a combate senzația de disconfort și aspectul inestetic cauzate de uscăciunea pielii.

BIBLIOGRAFIE

[1] A. D. Klein and N. S. Penneys, “Aloe vera,” J. Am. Acad. Dermatol., vol. 18, no. 4, pp. 714–720, 1988, doi: 10.1016/S0190-9622(88)70095-X.

[2] R. S. A. Jaroenworaluck, W. Sunsaneeyamametha, N. Kosachen, “Characteristics of silica-coated TiO2 and its UV absorption for sunscreen cosmetic applications,” Surf. Interface Anal., vol. 38, no. c, pp. 473–477, 2005, doi: 10.1002/sia.

[3] W. Y. Jeong and K. Kim, “Anti-Propionibacterium acnes and the anti-inflammatory effect of Aloe ferox miller components,” J. Herb. Med., vol. 9, pp. 53–59, 2017, doi: 10.1016/j.hermed.2017.03.009.

[4] I. A. Lambrechts, M. N. de Canha, and N. Lall, Exploiting medicinal plants as possible treatments for acne vulgaris. Elsevier Inc., 2017.

[5] D. Lauritano et al., “New aspect of allergic contact dermatitis, an inflammatory skin disorder mediated by mast cells: Can IL-38 help?,” Med. Hypotheses, vol. 139, no. March, 2020, doi: 10.1016/j.mehy.2020.109687.

[6] E. L. Simpson et al., “Emollient enhancement of the skin barrier from birth offers effective atopic dermatitis prevention,” J. Allergy Clin. Immunol., vol. 134, no. 4, pp. 818–823, 2014, doi: 10.1016/j.jaci.2014.08.005.

[7] S. M. Langan, A. D. Irvine, and S. Weidinger, “Atopic dermatitis,” Lancet, vol. 396, no. 10247, pp. 345–360, 2020, doi: 10.1016/S0140-6736(20)31286-1.

[8] G. Kandregula, A. Chinthakuntla, K. Rao, and V. Rajendar, “Green Synthesis of TiO 2 Nanoparticles Using Aloe Vera Extract,” Int. Conf. Emerg. Technol. Mech. Sci., vol. 2, no. May, pp. 79–82, 2014.

[9] V. Visuthikosol, B. Chowchuen, Y. Sukwanarat, S. Sriurairatana, and V. Boonpucknavig, “Effect of aloe vera gel to healing of burn wound a clinical and histologic study.,” J. Med. Assoc. Thai., vol. 78, no. 8, pp. 403–409, 1995.

[10] Q. Liu, M. Das, Y. Liu, and L. Huang, “Targeted drug delivery to melanoma,” Adv. Drug Deliv. Rev., vol. 127, pp. 208–221, 2018, doi: 10.1016/j.addr.2017.09.016.

[11] C. Liao, Y. Li, and S. C. Tjong, “Visible-light active titanium dioxide nanomaterials with bactericidal properties,” Nanomaterials, vol. 10, no. 1, 2020, doi: 10.3390/nano10010124.

[12] H. Yang, K. Zhang, R. Shi, X. Li, X. Dong, and Y. Yu, “Sol-gel synthesis of TiO2 nanoparticles and photocatalytic degradation of methyl orange in aqueous TiO2 suspensions,” J. Alloys Compd., vol. 413, no. 1–2, pp. 302–306, 2006, doi: 10.1016/j.jallcom.2005.06.061.

[13] A. Mehmood, H. Ghafar, S. Yaqoob, U. F. Gohar, and B. Ahmad, “Mesoporous Silica Nanoparticles: A Review,” J. Dev. Drugs, vol. 06, no. 02, 2017, doi: 10.4172/2329-6631.1000174.

[14] O. Terasaki et al., “Structures of silica-mesoporous crystals and novel mesoporous carbon-networks synthesized within the pores,” Stud. Surf. Sci. Catal., vol. 146, pp. 275–280, 2003, doi: 10.1016/S0167-2991(03)80379-8.

[15] B. Swain, J. R. Park, K. S. Park, and C. G. Lee, “Synthesis of cosmetic grade TiO 2 -SiO 2 core-shell powder from mechanically milled TiO 2 nanopowder for commercial mass production,” Mater. Sci. Eng. C, vol. 95, pp. 95–103, 2019, doi: 10.1016/j.msec.2018.10.005.

[16] N. K. R. S. A. Jaroenworaluck, W. Sunsaneeyamametha, “Characteristics of silica-coated TiO2 and its UV absorption for sunscreen cosmetic applications,” Surf. Interface Anal., vol. 38, no. c, pp. 473–477, 2006, doi: 10.1002/sia.

[17] R. Kumar, A. K. Singh, A. Gupta, A. Bishayee, and A. K. Pandey, “Therapeutic potential of Aloe vera—A miracle gift of nature,” Phytomedicine, vol. 60, no. June, p. 152996, 2019, doi: 10.1016/j.phymed.2019.152996.