Investigation of Wound Healing Effect of Hyaluronic Acid Pullulan Gel Formulations

Abstract

Yara iyileşme süreci fiziksel, kimyasal, termal, biyolojik vb. dış etkenlerle cilt hasarının oluşmasından sonra başlatılır. Yara iyileşmesi normal olarak hemostaz, inflamasyon, proliferasyon ve yeniden şekillenme adı verilen iyi-yapılandırılmış, birbiriyle örtüşen adımlar yoluyla gerçekleşir. Ancak iyileşme sürecinin uzaması ve akut yaranın kronik yaraya ilerlemesi bu süreci olumsuz etkileyebilecek ve sıklıkla skar dokusunun gelişmesine neden olabilecek istenmeyen bir durumdur. Yara iyileşme sürecini hızlandırmak ve desteklemek için hem akut hem de kronik yaraları hedef alan çeşitli yara bakım ürünleri piyasada mevcuttur. Bu ürünler arasında hidrojeller ön plana çıksa da doğal veya sentetik polimerlerin çapraz bağlanması veya graft kopolimerlerinin sentezlenmesi gereklilikleri, bu sistemlerin geliştirilmesini ve karakterizasyonunu daha karmaşık hale getirmektedir. Ancak, jel tipi formülasyonlar bileşenlerin fiziksel karışımlarından basit bir şekilde hazırlanabilirken, aynı zamanda yara uygulamalarında hidrojellerin avantajlarını taşıyabilir. Bu çalışmada, hyalüronik asit ve pullulanın ikili fiziksel karışımı esaslı çapraz bağlı olmayan jel formülasyonlarının geliştirilmesi hedeflendi. Hazırlanan jellerin Tekstür Profil Analizi ile elde edilen sonuçlar kullanılarak optimum formülasyonlara ulaşmak için Deney Tasarımı (DOE) matrisi oluşturuldu. Jel formülasyonlarının optimize edilmesinin ardından diferansiyel taramalı kalorimetri analizi ve reolojik çalışmalar gerçekleştirildi. Daha sonra, %2 hyalüronik asit ve sırasıyla %0, %2, %5 ve %8 olmak üzere çeşitli konsantrasyonlarda pullulan içeren 4 formülasyon (sırasıyla, F1, F2, F3 ve F4) hazırlanarak farelerde dairesel eksizyon yara modelinde incelendi. 12 gün boyunca yapılan yara alanı ölçümünden ve histopatolojik çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre F3 ve F4'ün diğer gruplara göre çok daha belirgin in vivo etkinlik gösterdiği belirlendi. Bu bulgular esas olarak pullulanın potansiyel yara iyileştirici etkisine ve kısmen de hyalüronik asidin yapısal düzenleyici rolüne ve boşluk doldurma etkisinin bir sonucu olarak yorumlanmaktadır. Bu çalışma, pullulan esaslı jellerin yara iyileştirici formülasyonlar olarak kullanılabileceğini açıkça göstermektedir.The wound healing process is initiated after skin damage occurs with external factors such as physical, chemical, thermal, biological and so on. Wound healing normally occurs through well-established, overlapping steps called hemostasis, inflammation, proliferation, and remodeling. However, prolonging the healing process and progression of an acute wound to a chronic wound are undesirable situations that can negatively affect this process, and often cause the development of scar tissue. Various wound care products are available on the market to accelerate and support the wound healing process, targeting both acute and chronic wounds. Although, hydrogels stands out among these products, the requirements of cross-linking natural or synthetic polymers or synthesizing graft copolymers make the development and characterization of this systems more complex. However, gel type formulations can carry advantages of hydrogels in wound healing applications, which can easily be prepared from the physical mixtures of components. This study aimed to develop non-crosslinked gel formulations based on binary physical mixtures of hyaluronic acid and pullulan. A Design of Experiments (DOE) matrix was carried out to reach optimum gel formulations, by using the results obtained by Texture Profile Analysis. After optimizing the gel formulations, the differential scanning calorimetry and rheological studies were performed. After characterizations studies, 4 formulations containing 2% hyaluronic acid and pullulan with various concentrations at 0, 2, 5, and 8% (F1, F2, F3, and F4, respectively) were examined in circular excision wound model in mice. F3 and F4 exhibited more pronunced effect on the investigated wound model compared to the other groups according to the wound area measurements and histopathological study. These results were attributed mainly to the potential wound healing effect of pullulan, and partly to the structural regulatory role and space filling effect hyaluronic acid. This study clearly demonstrate the possible use of pullulan based gels as wound-healing agents.