自然からヒントを得た細菌セルロース/メチルグリオキサール(BC/MGO)ナノコンポジットは、広範囲の抗菌性創傷被覆材のためのものである

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Macromol Biosci.2020 Jun;:e2000070. doi: 10.1002/mabi.202000070.Epub 2020-06-22.

自然からヒントを得た細菌セルロース/メチルグリオキサール(BC/MGO)ナノコンポジットは、広範囲の抗菌性創傷被覆材のためのものである

Nature-Inspired Bacterial Cellulose/Methylglyoxal (BC/MGO) Nanocomposite for Broad-Spectrum Antimicrobial Wound Dressing.

Manni Yang
John Ward
Kwang-Leong Choy

PMID: 32567254 DOI: 10.1002/mabi.202000070.

抄録

Bacterial Cellulose (BC)はAcetobacter xylinumが産生する天然素材であり、高い保水力と機械的強度を有していることから創傷被覆材として広く使用されている。本論文では、BC/メチルグリオキサール（MGO）複合体を用いて、天然抗菌性のあるマヌカハニーにヒントを得たディップコート法を用いた新規抗菌ドレッシングを提案し、これまでに報告されたことのない新しい抗菌ドレッシングを提案する。走査型電子顕微鏡と原子間力顕微鏡を用いた特性評価により、BCとMGOのナノ構造が相互に連結し、BC/MGO複合体の表面粗さが増大していることを確認した。熱分析の結果、BCおよびBC/MGOともに高温安定性を示したが、BC/MGOはBCと比較して熱安定性がやや弱いことが明らかになった。機械的試験では、BCとBC/MGOナノコンポジットの強力な機械的特性が確認された。ディスク拡散抗菌試験では、最高濃度のMGO（4％）のBC/MGOナノコンポジットは大きなゾーン阻害径を示した（Micrococcus luteus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Escherichia coliに対して約14.3mm, 12.3mm, 17.1mm, 15.5mm）。提案したBC/MGOナノコンポジットは、他の抗菌性創傷被覆材と比較して、広汎な細菌に対して最大級の抗菌性を有しており、慢性創傷治療における抗菌性創傷被覆材として有望である。

Bacterial cellulose (BC) is a natural material produced by Acetobacter xylinum, widely used in wound dressings due to the high water-holding capacity and great mechanical strength. In this paper, a novel antimicrobial dressing made from BC/methylglyoxal (MGO) composite with a dip-coating method inspired by naturally antimicrobial Manuka honey is proposed, which to our best knowledge, has not yet to be reported. Characterizations by scanning electron microscope and atomic force microscopy show the interconnected nanostructure of BC and MGO and increase surface roughness of the BC/MGO composite. Thermal analysis indicates high temperature stability of both BC and BC/MGO, while compared with BC, BC/MGO exhibits slightly weaker thermal stability possibly due to reduction of hydrogen bonding and increase of crystallinity. Mechanical test confirms the strong mechanical property of BC and BC/MGO nanocomposite. From the disk diffusion antimicrobial test, the BC/MGO nanocomposite with highest MGO concentration (4%) shows great zone inhibition diameter (around 14.3, 12.3, 17.1, and 15.5 mm against Micrococcus luteus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, and Escherichia coli). Compared with other antimicrobial wound dressing composite materials, the proposed BC/MGO nanocomposite has among the greatest antimicrobial property against broad-spectrum bacteria, making it a promising antimicrobial dressing in chronic wounds care.