Оптимизация процессов репаративной регенерации повреждений кожи и мягких тканей, вызванных различными механическими, термическими и другими факторами (гнойно-воспалительные процессы, дистрофические и др.), остается актуальной научно-практической задачей.
Перспективным направлением создания новых лекарственных препаратов, обладающих ранозаживляющим действием, является использование наноматериалов. Наночастицы металлов обладают физико-химическими свойствами, отличающимися как от свойств массивных металлических объектов, так и от свойств отдельных атомов. При попадании в живые организмы наноразмерные частицы металлов вызывают биологический ответ, отличающийся от действия традиционной ионной формы элементов [3].
Для местного лечения применяют препараты на основе наночастиц металлов для местного применения (мази на водорастворимой основе, сорбенты, ферменты, пено- и пленкообразующие аэрозоли, гидроколлоиды, альгинаты, раневые покрытия и др.) [5; 6].
Исследование свойств наночастиц металлов показало их ранозаживляющую активность, регенерирующие и бактерицидные свойства, что делает перспективным их использование для лечения гнойно-воспалительных осложнений [1; 4].
Ультрадисперсное серебро имеет выраженный антибактериальный эффект, ионы серебра, освобождающиеся с поверхности наночастиц, ингибируют действие дыхательных ферментов, что приводит к активации свободного кислорода и повреждению бактериальной клетки [7].
Вспомогательный порошкообразный компонент активно абсорбирует кровь и раневой экссудат, являющиеся питательной средой для бактерий [2]. В отличие от регенерирующих и антибактериальных кремов и мазей, препараты на порошкообразной основе не создают плёнки на ране, что обеспечивает свободный доступ кислорода к повреждённым клеткам тканей, ускоряя естественные процессы заживления. Препараты обладают выраженным дренирующим и дезодорирующим действием, за счёт снятия внутрикожного давления, благодаря его сорбционным свойствам, происходит обезболивание повреждённых участков кожи [8].
Актуальной представляется оценка влияния местного применения наночастиц меди и серебра в комплексе с крахмалом на динамику заживления экспериментальной полнослойной раны.
Материалы и методы
В работе использовали наночастицы меди и серебра, полученные с помощью плазменной технологии. На их основе разработан препарат для регенерации мягких тканей с антибактериальным эффектом, имеющий порошкообразную форму и содержащий наночастицы меди и серебра, а также стерильный крахмал в качестве порошкообразной основы.
Эксперимент проводился на 40 белых беспородных крысах массой 170±20 г. Исследования проводились в соответствии с Хельсинкской декларацией 1975 г. и ее пересмотром в 1983 г. Модель полнослойной раны была получена следующим образом: после предварительной обработки кожи, в асептических условиях, под наркозом, на выбритом от шерсти участке в межлопаточной области у крыс иссекалась кожа с подкожной клетчаткой в виде квадрата 2×2 см (400 мм2) по контуру, предварительно нанесенным трафаретом. Раневую поверхность опытной группы однократно обрабатывали 300 мг комплексного порошкообразного препарата с наночастицами меди и серебра.
Внешний вид раны с нанесенным комплексным препаратом представлен на рисунке 1.
Рис. 1. Модель полнослойной раны с нанесенным комплексным препаратом на основе наночастиц меди и серебра (1-е сутки)
Статистический анализ позволил подтвердить достоверность полученных результатов. Проверку нормальности распределения количественных показателей выполняли с использованием критерия Колмогорова – Смирнова, коэффициентов асимметрии и эксцесса. Оценку различий между выборками проводили с использованием t-критерия Стьюдента, так как переменные соответствовали нормальному распределению. В анализе использованы следующие статистические показатели: n – число наблюдений; M – среднее арифметическое значение; m – среднеквадратическая ошибка; p – коэффициент достоверности. Достоверным считали результаты при р<0,05, что соответствует требованиям, предъявляемым к медико-биологическим исследованиям.
Целью работы являлась оценка влияния комплексного препарата, состоящего из наночастиц меди, серебра и вспомогательного порошкообразного компонента, на репаративную регенерацию экспериментальной раны.
Результаты
Проведен анализ данных планиметрических исследований (динамики площади раны, скорости заживления раны, суточного уменьшения площади раны), отражающих активность репаративной регенерации экспериментальной раны.
Изучение динамики площади условно-асептической раны у экспериментальных животных приведено в табл. 1.
Таблица 1
Изменение площади раневой поверхности у экспериментальных животных
|
Сутки |
Площадь условно-асептической раны у экспериментальных животных, M, мм2 |
|
|
Группа сравнения, n=20 |
Опытная группа, n =20 |
|
|
1-е |
425,1±11,3 |
412,8±21,6 |
|
3-и |
395,3±10,7 |
211,4±17,3*** р<0,01 |
|
5-е |
438,7±15,3 |
74,3±8,4*** р<0,001 |
|
7-е |
218,4±9,3 |
36,8 ±3,2*** р<0,001 |
|
10-е |
156,1±7,3 |
0,0±0,0*** р<0,001 |
|
14-е |
22,9±7,3 |
0,0±0,0*** р<0,001 |
Примечание: p – уровень достоверности различий показателей по отношению к группе сравнения.
Применение комплексного препарата оказало выраженное влияние на регенерацию раны во все сроки проведения контрольных измерений, к 10-м суткам исследования в опытной группе наблюдалось полное заживления раны, в то время как в группе сравнения процент заживления составил 61,2%.
У пяти животных группы сравнения отмечено увеличение площади раны на 30-35% по отношению к исходным показателям на 5-е сутки исследования. При бактериологическом исследовании у данных животных из раневого отделяемого выделена и идентифицирована E. coli в количестве 7·106 КОЕ/мл. Таким образом, наблюдалось вторичное инфицирование раны аутофлорой кишечника, приводящее к увеличению раневой поверхности и замедлению репаративной регенерации раны.
У всех животных группы, получавших лечение порошкообразным препаратом на основе наночастиц меди и серебра, происходило динамичное заживление экспериментальной раны на фоне отсутствия вторичного инфицирования раны.
Проведен анализ суточного уменьшения площади экспериментальной раны у животных опытной группы и группы сравнения, результаты которого представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Суточное уменьшение площади экспериментальных ран (в %)
Анализ суточного уменьшения площади ран в динамике у экспериментальных животных показал, что максимальное уменьшение площади экспериментальной раны (p<0,001) происходило под действием комплексного препарата на 3-5-е сутки после моделирования раны – 28,3±3,9%, затем на 5-7-е сутки среднее суточное уменьшение площади ран несколько снижалось до 18,7±2,8%, что связано с тем, что у части животных наблюдалось полное заживление ран. Суточное уменьшение площади экспериментальных ран в опытной группе на всех сроках было достоверно выше, чем в группе сравнения, где показатели имели достоверно меньшие значения (p<0,01), не превышало 8,2 ±1,2% в сутки и имело тенденцию к повышению к концу сроку наблюдения.
Одной из планиметрических характеристик репаративной регенерации экспериментальной раны является скорость заживления ран (мм/сут). Скорость заживления условно-асептической раны при лечении комплексным препаратом существенно превышает аналогичные показатели (p<0,001) в группе сравнения, что отражено в табл. 2.
Таблица 2
Скорость заживления условно-асептических ран (мм/сут.) у экспериментальных животных (M ± m)
|
Сутки |
Скорость заживления условно-асептических ран (мм/сут.) у экспериментальных животных (M ± m) |
|
|
Группа сравнения, n=20 |
Опытная группа, n=20 |
|
|
3-и |
23,3±3,6 |
54,3±7,1** р<0,01 |
|
5-е |
14,1±8,3 |
85,2±2,4** р<0,001 |
|
7-е |
12,3±3,5 |
39,6±4,4** р<0,001 |
|
10-е |
21,2±6,7 |
0 р<0,001 |
Примечание: p – уровень достоверности различий показателей по отношению к группе сравнения.
Анализ скорости заживления площади раны статистически достоверно демонстрирует различие между группами животных (р<0,001) на всех сроках наблюдения, что доказывает положительное влияние на репаративную регенерацию комплексного препарата (рис. 3).
А) Б)
Рис. 3. Экспериментальная рана животного опытной группы (А) и группы сравнения (Б) на 10-е сутки исследования
Изучение показателей планиметрии: динамики площади раны, скорости заживления раны, суточного уменьшения площади раны - показали высокую ранозаживляющую активность разработанного комплексного препарата. Наночастицы меди и серебра, входящие в состав препарата, помимо регенерирующего, обладают антимикробным действием и препятствуют инфицированию раны, что является важным для полноценной репаративной регенерации. Препарат не требует травмирующего рану удаления с раневой поверхности, создает оптимальные условия для действия основных лечебных компонентов - наночастиц меди и серебра, обуславливая их суммарный эффект, превышающий активность исходных компонентов. Выбор комплексного препарата при лечении инфицированных и гнойных ран считается этиологически и патогенетически оправданным благодаря его активности при высоком уровне бактериальной контаминации антибиотикорезистентными грамположительными и грамотрицательными микроорганизмами.
Разработанный препарат на основе наночастиц меди и серебра оказывает выраженное стимулирующее действие на репаративную регенерацию мягких тканей и может быть использован при разных типах повреждений покровных тканей. Использование препарата для местного лечения ран на всех этапах комплексного лечения позволяет сократить сроки системной антимикробной терапии, избежать развития побочных явлений, значительно уменьшить расходы на дорогостоящие антибактериальные препараты, избежать формирования резистентности микрофлоры к используемым системным антибиотикам.