Electrohilado in situ de mallas fibrosas basadas en yodo para apósitos antibacterianos avanzados para heridas

Resumen

Demostramos el primer electrohilado in situ portátil de soluciones de polivinilpirrolidona (PVP) y polivinilbutiral (PVB) cargadas con yodo, produciendo mallas fibrosas que combinan alta porosidad, excelente permeabilidad al gas y potente actividad antibacteriana. Microscopía electrónica de barrido (SEM) confirma fibras lisas y uniformes cuyos diámetros disminuyen con mayor contenido de yodo. Espectroscopía de rayos X dispersiva en energía (EDS) y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) verifican presencia de yodo sin alterar la química del polímero. Las mallas resultantes exhiben ángulos de contacto bajos (<20°) y permeabilidad al aire hasta 324 mm s⁻¹, superando apósitos convencionales. Ensayos antibacterianos contra E. coli y S. aureus muestran zonas de inhibición claras, con mayor actividad en PVP dopado con 5 % yodo. Importante, el dispositivo portátil permite aplicación directa sobre lechos de heridas irregulares, ofreciendo una solución de apósito flexible y amigable para el paciente.

Antecedentes

Las membranas nanofibrosas electrohiladas son el estándar de oro para cuidado de heridas porque su arquitectura nanoescala imita la matriz extracelular, promoviendo hemostasia, intercambio de gases y curación sin cicatrices. PVP y PVB son valorados por su biocompatibilidad, solubilidad y baja toxicidad, haciéndolos sustratos ideales para apósitos. El yodo, y su complejo con PVP (PVPI), se ha usado largo tiempo como antiséptico de amplio espectro. Los apósitos basados en PVPI tradicionales, sin embargo, requieren mallas pre-fabricadas que pueden necesitar recorte o reaplicación, causando potencialmente trauma adicional. El electrohilado in situ elimina este paso depositando el apósito directamente sobre la herida.

Materiales y Métodos

• Polímeros: PVP (250 kDa, 13 % p/p en etanol) y PVB (100 kDa, 10 % p/p en alcohol etílico).
• Carga de Yodo: 1 %, 2 % y 5 % (p/p) yodo o PVPI disueltos en las soluciones poliméricas. Soluciones agitadas ≥24 h antes de uso.
• Dispositivo: Unidad de electrohilado portátil (HHE-1) operando a 10 kV fijo, diámetro de boquilla 0.1 mm, con distancia colector de 8 cm.
• Caracterización: SEM (Phenom ProX, 10 kV) tras recubrimiento de oro; EDS para mapeo elemental; FTIR (Thermo Nicolet iN10); ángulo de contacto vía 2 µL fluido corporal simulado (SBF); permeabilidad al aire (Textest FX3300, 200 Pa); tamaño de poro (PSM 165); zonas antibacterianas contra E. coli (ATCC 10536) y S. aureus (ATCC 25923).

Resultados y Discusión

Morfología de Fibras

Imágenes SEM revelan fibras lisas y sin defectos. Fibras de PVP dopadas solo con yodo muestran reducción progresiva de diámetro medio de 1.2 µm (0 %) a 0.6 µm (5 %), atribuida a mayor conductividad de solución. En contraste, fibras de PVP dopadas con PVPI y PVB exhiben ligero aumento de diámetro con mayor PVPI debido a viscosidad elevada.

Confirmación Elemental y Espectroscópica

Espectros EDS para muestras 5 % yodo/PVPI muestran picos de yodo distintos junto a señales dominantes de C y O, confirmando incorporación exitosa. Espectros FTIR muestran bandas características de PVP/PPV (ej. estiramiento C=O ~1720 cm⁻¹) con desplazamientos despreciables, indicando que yodo o PVPI no interrumpen la cadena principal del polímero.

Mojabilidad

Todas las mallas son altamente hidrofílicas; ángulos de contacto caen por debajo de 20° con mayor contenido de yodo/PVPI. Mallas de PVB, típicamente hidrofóbicas, se vuelven casi completamente mojables cuando PVPI supera 2 %, debido al complejo hidrofílico de yodo.

Permeabilidad al Aire y Estructura de Poros

La permeabilidad al aire aumenta de 59.9 mm s⁻¹ (PVP puro) a 324.3 mm s⁻¹ (5 % yodo-PVP). Muestras dopadas con PVPI mantienen valores arriba de 200 mm s⁻¹. Tamaños de poro varían de 1.9 µm a 9.1 µm, coincidiendo con dimensiones de células cutáneas y soportando intercambio gaseoso óptimo. Comparado con apósitos comerciales, las mallas electrohiladas exhiben 2–4 veces mayor permeabilidad.

Actividad Antibacteriana

Zonas de inhibición claras aparecen solo en mallas dopadas con yodo/PVPI. La muestra 5 % yodo-PVP muestra las zonas más grandes (~25 mm) contra tanto E. coli como S. aureus, superando a PVP dopado con PVPI y PVB/PVPI. Esta tendencia subraya la eficacia antibacteriana dependiente de dosis de las especies de yodo incorporadas.

Aplicación In Situ

Usando HHE-1, las mallas pueden depositarse directamente sobre herida modelo en mano, formando una película delgada que se adapta y adhiere por atracción electrostática. La malla permanece flexible, puede pelarse suavemente y reaplicarse sin equipo adicional.

Conclusiones

La plataforma de electrohilado in situ portátil produce mallas de PVP/PVB cargadas con yodo que combinan fidelidad estructural, transpirabilidad superior y acción antibacteriana robusta. El enfoque elimina necesidad de apósitos pre-fabricados y ofrece solución personalizable y mínimamente invasiva para cuidado de heridas.