تطوير ضمادة ذكية قائمة على مستشعرات الكيميائية لتحليل الحموضة والرطوبة في بيئة الجرح

Abstract

تعد الجروح خاصة المزمنة منها تحديا صحيا يتطلب مراقبة دقيقة لتفادي المضاعفات وتأخر الشفاء. ومن هنا تبرز الحاجة إلى تطوير أنظمة مراقبة ذكية قادرة على تقديم مؤشرات فورية حول حالة الجرح. لخلق وسط خالٍ من البكتيريا في بيئة الجرح، استُخلصت المركبات النشطة من لحاء شجرة الجوز " Juglans regia " )السواك( باستخدام طريقة النقع بالماء والإيثانول ثم تم إضافة المستلخ ص ضمن فيلم سليلوز ي . حي ث تم تقدير محتوى الفينول والفلافونويد، بالإضافة إلى الاختبارات الكهروكيميائية والكيميائية لمضادات الأكسدة TAC . ثم اختُبر النشاط المضاد للبكتيريا ضد نوعين من البكتيريا الجروح للمستخل ص. من جهة أخر ى تم دمج كلوريد النحاس وأزرق البروميتيمول ضمن فيلم سيليلوزي لاستعمالهما كمؤشري للرطوبة والحموضة على الترتي ب . ثم تم دمج الفيلمين على التوالي لتكوين الضماد ة. ومن الاختبارات التي أجريت على هذه الأخيرة اختبا ر المحاكاة وإختبار نفاذية الهواء. أظهر ت النتائج أن استخلاص لحاء الجو ز في الماء أعطى عائدًا أعلى بنسبة 14 % مقارنةً بالإيثانول، بينما كان محتوى الفينول والفلافونويد العكس. فيما يتعلق بالنشاط المضاد للبكتيري ا أظهر المستخلص الإيثانولي تأثيرًا قاتلًا بتركيز 10 مل غ/مل، بينما بلغ التركيز القاتل للمستخلص المائي 20 ملغ/م ل . هذا فيما يخص البكتيريا السطحية، أ ما بخصوص البكتيريا المزمنة فكانت التركيز القاتل 20 ملغ/مل، و 40 ملغ/مل بالنسبة للمستخلص الإيثانولي والمستخلص المائ ي على التوال ي . كم ا أظهر اختبار المحاكاة تغير لوني واضح بالنسبة للمؤشرين ، وفي زمن لا يتجاوز 15 دقيقة . وكذلك ثبت نفاذية ومسامية الضمادة لمرور الأكسجي ن اللازم لالتئا م الجرح . تعك س هذه النتائج إمكانية استخدام مستخلص لحاء الجوز في تطوير ضمادة طبية طبيعية ذات خصائص مضادة للبكتيريا، مما يعزز قيمته في التطبيقات الطبية الحيوية . تعد الجروح خاصة المزمنة منها تحديا صحيا يتطلب مراقبة دقيقة لتفادي المضاعفات وتأخر الشفاء. ومن هنا تبرز الحاجة إلى تطوير أنظمة مراقبة ذكية قادرة على تقديم مؤشرات فورية حول حالة الجرح. لخلق وسط خالٍ من البكتيريا في بيئة الجرح، استُخلصت المركبات النشطة من لحاء شجرة الجوز " Juglans regia " )السواك( باستخدام طريقة النقع بالماء والإيثانول ثم تم إضافة المستلخ ص ضمن فيلم سليلوز ي . حي ث تم تقدير محتوى الفينول والفلافونويد، بالإضافة إلى الاختبارات الكهروكيميائية والكيميائية لمضادات الأكسدة TAC . ثم اختُبر النشاط المضاد للبكتيريا ضد نوعين من البكتيريا الجروح للمستخل ص. من جهة أخر ى تم دمج كلوريد النحاس وأزرق البروميتيمول ضمن فيلم سيليلوزي لاستعمالهما كمؤشري للرطوبة والحموضة على الترتي ب . ثم تم دمج الفيلمين على التوالي لتكوين الضماد ة. ومن الاختبارات التي أجريت على هذه الأخيرة اختبا ر المحاكاة وإختبار نفاذية الهواء. أظهر ت النتائج أن استخلاص لحاء الجو ز في الماء أعطى عائدًا أعلى بنسبة 14 % مقارنةً بالإيثانول، بينما كان محتوى الفينول والفلافونويد العكس. فيما يتعلق بالنشاط المضاد للبكتيري ا أظهر المستخلص الإيثانولي تأثيرًا قاتلًا بتركيز 10 مل غ/مل، بينما بلغ التركيز القاتل للمستخلص المائي 20 ملغ/م ل . هذا فيما يخص البكتيريا السطحية، أ ما بخصوص البكتيريا المزمنة فكانت التركيز القاتل 20 ملغ/مل، و 40 ملغ/مل بالنسبة للمستخلص الإيثانولي والمستخلص المائ ي على التوال ي . كم ا أظهر اختبار المحاكاة تغير لوني واضح بالنسبة للمؤشرين ، وفي زمن لا يتجاوز 15 دقيقة . وكذلك ثبت نفاذية ومسامية الضمادة لمرور الأكسجي ن اللازم لالتئا م الجرح . تعك س هذه النتائج إمكانية استخدام مستخلص لحاء الجوز في تطوير ضمادة طبية طبيعية ذات خصائص مضادة للبكتيريا، مما يعزز قيمته في التطبيقات الطبية الحيوية . Wounds, especially chronic ones, pose a significant health challenge that requires close monitoring to avoid complications and delayed healing. This highlights the need to develop smart monitoring systems capable of providing instant indicators about the wound's condition.To create a bacteria-free environment at the wound site, active compounds were extracted from walnut tree bark using a soaking method with water and ethanol, then incorporated into a cellulose film. The phenolic and flavonoid contents were evaluated, along with electrochemical and chemical antioxidant tests (TAC). The antibacterial activity of the extract was tested against two types of wound-related bacteria.On the other hand, copper chloride and bromothymol blue were integrated into a cellulose film to serve as moisture and pH indicators, respectively. Both films were then combined sequentially to form the wound dressing. This dressing underwent simulation and air permeability tests.The results showed that aqueous extraction of walnut bark yielded 14% more extract compared to ethanol. However, phenolic and flavonoid contents were higher in the ethanol extract. In terms of antibacterial activity, the ethanolic extract showed a lethal effect at a concentration of 10 mg/mL, whereas the aqueous extract required 20 mg/mL for the same effect. For chronic bacteria, the lethal concentrations were 20 mg/mL and 40 mg/mL for ethanolic and aqueous extracts, respectively.The simulation test revealed a clear color change in the indicators within no more than 15 minutes. The dressing also demonstrated adequate permeability and porosity for oxygen passage, which is essential for wound healing.These results suggest the potential use of walnut bark extract in developing a natural antibacterial medical dressing, enhancing its value in biomedical applications.