Bioengineered Scaffolds for Thermo-responsive Drug Delivery in Wound Healing

Abstract

Innate and adaptive immune responses lead to wound healing by regulating a complex series of events promoting cellular cross-talk. An inflammatory response is presented with its characteristic clinical symptoms: heat, pain, redness, and swelling. Some smart thermo-responsive polymers like chitosan can be used to create biocompatible and biodegradable scaffolds with 3D architectures similar to human structures, allowing their efficient and safe use as tissue engineering and drug delivery systems in chronic wounds. Locally heated tumors above polymer lower critical solution temperature can induce its conversion into a hydrophobic form, enhancing drug release until the thermal stimulus is gone, where a lower release is due to the swelling of the material. This paper integrates the relevant reported contributions of bioengineered scaffolds for thermo-responsive drug delivery in wound healing. Therefore, we present a comprehensive review that aims to demonstrate the capacity of these systems to provide spatially and temporally controlled release strategies for one or more drugs used in wound healing. In this sense, the novel manufacturing techniques of 3D-printing and electrospinning are explored for the tuning of their physicochemical properties to adjust therapies according to the patient’s convenience, as well as reduce drug toxicity and side effects.

Las respuestas inmunes innatas y adaptativas conducen a la curación de heridas al regular una serie compleja de eventos que promueven la comunicación cruzada celular. Se presenta una respuesta inflamatoria con sus síntomas clínicos característicos: calor, dolor, enrojecimiento e hinchazón. Algunos polímeros termosensibles inteligentes, como el quitosano, se pueden utilizar para crear estructuras biocompatibles y biodegradables con arquitecturas 3D similares a las estructuras humanas, lo que permite su uso eficiente y seguro como ingeniería de tejidos y sistemas de administración de fármacos en heridas crónicas. Los tumores calentados localmente por encima de la temperatura crítica más baja de la solución del polímero pueden inducir su conversión a una forma hidrófoba, mejorando la liberación del fármaco hasta que desaparece el estímulo térmico, donde una liberación menor se debe a la hinchazón del material. Este artículo integra las contribuciones relevantes reportadas sobre estructuras de bioingeniería para la administración de fármacos termorresponsables en la cicatrización de heridas. Por lo tanto, presentamos una revisión integral que tiene como objetivo demostrar la capacidad de estos sistemas para proporcionar estrategias de liberación controladas espacial y temporalmente para uno o más fármacos utilizados en la cicatrización de heridas. En este sentido, se exploran las novedosas técnicas de fabricación de impresión 3D y electrohilado para ajustar sus propiedades fisicoquímicas para ajustar las terapias según la conveniencia del paciente, así como reducir la toxicidad de los medicamentos y los efectos secundarios.