На правах рукописи
УДК 612.089.6
МОШКИН АНДРЕЙ СЕРГЕЕВИЧ
ВЛИЯНИЕ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ ОКСИДНЫХ НАНОСТРУКТУР МЕТАЛЛОВ НА ТЕЧЕНИЕ ГНОЙНЫХ РАН
(экспериментальное исследование)
14.00.27 – ХИРУРГИЯ
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой
степени кандидата медицинских наук
Воронеж – 2009
Работа выполнена в Медицинском институте «Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Орловского государственного университета Федерального агентства по образованию»
Научный руководитель:
доктор медицинских наук, профессор
Заслуженный деятель науки РФ,
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук, профессор
кандидат медицинских наук, доцент
Ведущая организация:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московская медицинская академия им. Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»
Защита диссертации состоятся «26» ноября 2009 года в ___ часов на заседании диссертационного совета Д.208.009.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. Н. Н Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (394036 0).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».
Автореферат разослан «22» октября 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Вопросы о хирургической инфекции в настоящее время остаются одними из приоритетных задач в клинической медицине и это связано как с высокой частотой заболеваемости, так и с существенными затруднениями в лечении.
Хирургическая инфекция достигает до 35% в общей структуре хирургической заболеваемости и протекает в виде острых и хронических процессов или нагноения посттравматических и послеоперационных ран (, 2004; , 2004; , 2003; , 1995).
Разработка стратегии и тактики комплексного лечения обширных гнойных ран и гнойных хирургических заболеваний является одним из главных научно-практических направлений в решении проблемы хирургической инфекции, изложенные , (, 2003; и др., 2003; , 2003).
Известно, что для лечения ран в первой стадии воспалительного процесса препараты должны оказывать на рану антимикробное, некролитическое и дегидратирующее действия ( и др. 1997; , 1995; , 1991). Для лечения гнойно-воспалительных заболеваний применяются галоиды, перекись водорода, борная и салициловая кислота и др. В настоящее время стали активно использоваться такие поверхностно-активные вещества как хлоргексидин, характеризующийся широким спектром антимикробного действия и обладает относительно малой токсичностью. В лечении гнойных ран иногда применяются препараты растительного происхождения (дегти, смолы). В последние годы в лечении гнойных ран стали применять гипохлорит натрия (, 1992; и др., 1991).
С развитием научно-технического прогресса в середине ХХ века возникла идея применения импульсного электрического разряда для обеззараживания воды (, и др., 2005).
За счет явлений электролиза воды под действием электрического тока происходит разрушение молекулы воды и эрозия поверхностей электродов. Прогресс в области импульсной энергетики, потребность в безреагентных методах обеззараживания воды возродили интерес к данной проблеме. При изучении вопроса изменения биологических свойств воды, её дезинфекции и очистки с применением электрического тока были получены водные дисперсии оксидных наноструктур, проявившие высокую биологическую и антисептическую активность (, и др., 2005). Однако до настоящего времени многие вопросы действия водных дисперсий оксидных наноструктур металлов на гнойную рану являются малоизученными, поэтому они являются актуальными.
Цель исследования: определить возможность использования водных дисперсий оксидных наноструктур металлов для воздействия на гнойные раневые процессы и разработка метода лечения гнойных ран.
Задачи исследования:
1. Разработать программу анализа морфодинамики поверхностных раневых процессов.
2. Исследовать динамику бактериальной обсемененности гнойной раны при местном применении водной дисперсии оксидных наноструктур металлов.
3. Изучить морфодинамику заживления гнойной раны при воздействии водных дисперсий оксидных наноструктур металлов.
4. Провести сравнительный анализ результатов экспериментального лечения гнойной раны водными дисперсиями оксидных наноструктур металлов и антисептиком (гипохлорит натрия 600 мг/л).
Научная новизна. Впервые разработан и опытным путем изучен способ действия водных дисперсий оксидных наноструктур металлов на гнойные процессы ран. Экспериментально доказана возможность эффективного лечения гнойной раны при местном применении. Обобщены данные об эффективности влияния водных дисперсий оксидных наноструктур металлов на течение гнойных ран. Впервые изучена возможность использования водных дисперсий оксидных наноструктур металлов для лечения гнойной раны и разработана новая методика применения их. Установлено, что под влиянием водных дисперсий оксидных наноструктур металлов происходит сокращение экссудативной фазы и местной воспалительной реакции, ускоряется очищение раны от гнойно-некротических масс, стимулируются репаративные процессы в ране.
Научно-практическая значимость.
1. Полученные в работе данные расширяют представления о новых видах веществ обладающих антисептическими свойствами.
2. Показана высокая антисептическая активность водных дисперсий оксидных наноструктур металлов, не уступающая по эффективности такому антисептику как гипохлорит натрия 600 мг/л.
3. Разработана методика местного применения водных дисперсий оксидных наноструктур металлов при лечении гнойной раны.
Апробация работы.
Основные положения диссертации были изложены на IV всероссийской конференции общих хирургов «Раны и раневая инфекция» (Ярославль, 14-15 мая 2007 г.), III Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине» (Троицк, 3-6 июня 2008 г.), научно-практической конференции хирургов центрального ФО РФ «Актуальные вопросы хирургии» (Орел, 28-29 мая 2009 г.)
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 в журналах, рекомендованных «Перечнями...» ВАК Министерства образования и науки РФ; получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №, 29.02.2008 и 2 рационализаторских предложения, имеется приоритет на изобретение «способ лечения гнойных ран» от 01.01.2001, регистрационный номер .
Внедрение результатов исследования в практику.
Расширены существующие представления о лечении гнойных ран, обоснована возможность использования водных дисперсий оксидных наноструктур металлов с целью воздействия на гнойные процессы. Показана эффективность местного применения водных дисперсий оксидных наноструктур металлов на эпителизацию ран.
Материалы исследования вошли в рабочие учебные программы и используются в лекционных курсах и на практических занятиях кафедр общей хирургии, оперативной хирургии Медицинского института Орловского государственного университета.
Положения, выносимые на защиту:
1. Водные дисперсии оксидных наноструктур металлов при их местном применение на экспериментальную гнойную рану проявляют выраженное антисептическое действие.
2. Бактериальная обсемененность экспериментальных гнойных ран с применением водной дисперсии оксидных наноструктур меди и серебра значительно меньше, чем при использовании водных растворов гипохлорита натрия.
3. При местном применение водных дисперсий оксидных наноструктур металлов с целью лечения гнойной раны отмечалось тотальное очищение ран к 4,3±0,2 суткам и полное выполнение раны грануляциями к 5,9±0,2 суткам.
4. Водные дисперсии оксидных наноструктур металлов при местном лечении гнойной раны содействует появлению краевой эпителизации к 6,3±0,1 суткам и способствует более быстрой морфодинамике заживления раны.
5. Морфодинамика заживления экспериментальных гнойных ран с применением водной дисперсии оксидных наноструктур меди и серебра имеет несколько лучшие показатели чем при использовании водных растворов гипохлорита натрия 600 мг/л.
Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы 295 источников, в том числе 224 отечественных и 71 зарубежных авторов. Текст иллюстрирован 19 таблицами и 25 рисунками.
Содержание работы
Материал и методы исследования.
Экспериментальные исследования по изучению влияния водных дисперсий оксидных наноструктур металлов, обладающих антисептическими свойствами, на раневой процесс проведены на 133 белых крысах линии «Вистар» обоих полов в равных количествах массой 170
30 г. Все животные содержались в индивидуальных клетках. Режим содержания и питания животных был одинаков во всех группах опытов.
В качестве средства, обладающего антисептическими свойствами, изучалась водная дисперсия оксидных наноструктур металлов, полученные методом электро-импульсной обработки воды (патент «способ обеззараживания воды» RU 2286951 C2, 09.07.2004) в институте электрофизики и электроэнергетики РАН. Во время получения рабочего раствора использовались медь-серебрянные электроды, суммарная энергия активации составила 10 Дж/мл, при этом содержание продуктов эрозии электродов составило (4,5 мг/мл.). С целью изучения пролонгированных антисептических свойств растворы использовались через 2 месяца после их приготовления и хранения в обычных условиях для разрушения высокоактивных соединений и стабилизации структуры.
Длительная антисептическая активность водных дисперсий оксидных наноструктур металлов после обработки электроимпульсными разрядами до сих пор остается малоизученной. При обработке воды импульсным периодическим электрическим разрядом с малой энергией образуется термодинамически устойчивая, гетерогенная ультрадисперсная (коллоидная) система, обладающая высокой антибактериальной активностью в отношении широкого ряда патогенных микроорганизмов.
Методами динамического светорассеяния, ICP, электронной микроскопии охарактеризована как дисперсная фаза системы, которая представляет собой совокупность ультрамалых заряженных металлических частиц - кластеров. Распределение кластеров но размерам имеет бимодальный характер, с максимумами 10 нм и 200 нм. Их состав определяется материалом и степенью химической чистоты электродов. При увеличении удельной энергии обработки воды концентрация металла в дисперсионной среде (обработанной воде) линейно возрастали, что позволяло получать растворы с разной концентрацией кластеров. Наибольшей активностью обладали растворы с содержанием кластеров серебра и меди, удельной энергией 10 Дж/мл, общее содержание металла в дисперсионной среде при этом составляло 4,5 мг/л (, , 2007).
Полученные закономерности, дают основу для создания дисперсных систем с заданными свойствами. Фактически дисперсная система, получаемая при обработке воды, способна представлять собой структуру с "интеллектуальными" динамическими свойствами, в которой наночастицы обеспечивают и поддерживают бактерицидное действие ионов металла на бактерии в режиме с обратной связью (, 2007; , 2005; , 2003).
Все животные с экспериментальной гнойной раной, крысы были распределены на серии представленной в табл. № 1.
Таблица 1.
Распределение животных по сериям в эксперименте.
Серии | Метод лечения | Количество животных |
I | Животные без лечения (спонтанное заживление). Контрольная группа. | 31 |
II | Местное применение раствора NaOCl (600 мг/л). Группа сравнения. | 51 |
III | Местное применение водных дисперсий оксидных наноструктур металлов меди серебра. Группа сравнения. | 51 |
ВСЕГО: | 133 |
Эффективность водных дисперсий оксидных наноструктур металлов в качестве антисептиков и пролонгированное сохранение биологической активности подтверждено посевами этих растворов на питательные среды с целью подтверждения её стерильности при хранении в обычных условиях (стерильность была подтверждена в течение 7 месяцев).
Экспериментальная оценка эффективности применения водных дисперсий оксидных наноструктур металлов проведена в опытах на животных на модели инфицированной раны и в сравнение с использованием растворов гипохлорита натрия.
Модель гнойной раны была получена на основе модели (S.Eleck, K. Sommen, 1957 [, 1995]), следующим образом. После предварительной обработки кожи, в асептических условиях, под эфирным масочным наркозом, на выбритом от шерсти в межлопаточной области у крыс линии «Вистар» иссекалась кожа с подкожной клетчаткой в виде квадрата 2
2 см (400 мм2) по контуру, предварительно нанесенным трафаретом. Края и дно раны раздавливали зажимом Кохера. В рану вносили марлевый тампон весом 0,5 грамм с взвесью суточной культуры золотистого стафилококка (фаготип 3А/3С/55/71) в дозе 2 млрд. микробных тел в 1 мл физиологического раствора. Рану ушивали наглухо. На 5-е сутки в межлопаточной области у животных формировался абсцесс со всеми характерными признаками гнойного воспаления. Отмечался отек и гиперемия кожи в области нанесения раны, припухлость, у некоторых животных между швами выделялся гной. При пальпации определялась местная гипертермия и флюктуация. После снятия швов и разведения краев раны удалялся марлевый тампон и выделялось гнойное отделяемое. С целью предупреждения контракции раны за счет эластичности, а также для стандартности условий лечения, к краям раны подшивалась металлическая рамка, соответствующая размерам раны, с «крышкой» для удержания перевязочного материала в ране и предупреждения высыхания раневой поверхности. Лечение начинали с хирургической обработки гнойной раны, включающей эвакуацию гноя, извлечение инфицированной марлевой салфетки, удаление некротической ткани и промыванием ее антисептиком. На раневую поверхность во время ежедневных перевязок вместе со сменой марлевых салфеток наносили лекарственные средства, согласно делению животных на серии 1 раз в сутки в течение 14-и суток.
Для комплексной оценки течения раневого процесса в исследовании мы использовали методы планиметрического, бактериологического, гистологического исследования ран, которые осуществляли на 3-е, 5-е, 7-е, 10-е, 14-е сутки.
Учитывались следующие параметры течения раневого процесса: наличие и характер воспалительной реакции, состояние краев и дна раны, сроки очищения раны от некротических тканей и появления грануляций, характер грануляционной ткани, сроки начала эпителизации ран. Изменения перечисленных признаков фиксировали и выражали, количественно учитывая сроки лечения.
Для получения объективных показателей заживления ран вторичным натяжением, мы использовали широко распространенный в клинической практике планиметрический метод , основанный на регистрации скорости уменьшения раневой поверхности во времени. Процент уменьшения площади раны за сутки определяли по формуле (1):
, (1)
где S – площадь раны при предыдущем измерение;
Sn – площадь раны при данном измерении;
t – число дней между первым и последующим измерением.
Скорость заживления раны определяли по формуле и (2):
, (2)
где СЗ – скорость заживления площади раны в сутки;
З – исходная площадь раны;
З1 – площадь ее к моменту измерения;
n – количество суток.
Для оптимизации метода анализа была разработана и использована программа анализа динамики поверхностных раневых процессов, в результате значительно возросла достоверность и скорость обработки информации.
Бактериологическое исследование гнойной раны включало количественное изучение раневой микрофлоры в динамике на 1-е, 3-и, 5-е, 7-е, 14-е сутки лечения.
Количество микробов на 1 грамм ткани вычисляли по формуле (3):
N=nх10х10хK, (3)
где N – число колоний на 1 грамм тканей биоптата,
n – количество колоний, выросших на чашке Петри,
10 – пересчет на 1 грамм суспензии,
10 – разведение материала, засеянного на чашку, с которой ведется подсчет колоний,
К – коэффициент пересчета навески на 1 грамм биоптата.
Результаты микробиологических исследований консультированы заведующей городской микробиологической лаборатории
Для изучения динамики морфологических изменений в ране, забор раневых биоптатов проводился на 3-и, 5-е, 7-е, 10-е, 14-е сутки от начала лечения при выведении подопытного животного из эксперимента. Забор материала осуществляли путем иссечения участка мягких тканей дна и прилежащего края раны. Взятый материал сразу фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина с последующей проводкой по восходящим спиртам и заливкой в парафин по стандартной методике. Приготовленные парафиновые срезы окрашивали гематоксилин-эозином. Микроскопию осуществляли иммерсионной системой светового микроскопа об. 10, 20, 40, ок. 10. Гистологические препараты консультированы, врачом патологоанатомом ГБ им.
Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием методов однофакторного дисперсионного и корреляционного анализа с помощью электронных таблиц приложения Microsoft Excel 2003. Вычислялись средние величины количественных показателей, среднее ошибки и коэффициент корреляции. Существенность различий средних величин оценивали по показателям Стьюдента. Данные статистической обработки материала детально изложены в главах диссертации.
Результаты экспериментальных исследований
Микробиологическая характеристика экспериментальных гнойных ран
Бактериологическое исследование гнойных ран, включающее изучение качественного состава микробных возбудителей и количественный учет микроорганизмов.
При посеве на 1-е и 3-и сутки отделяемого из раны получали только монокультуру золотистого стафилококка (фаготип 3А/3С/55/71), иная сапрофитная флора не высевалась. Начиная с 7-х суток при посеве отделяемого из ран микробный рост отсутствовал. Сапрофитная микрофлора также не обнаруживалась. В контрольной группе без лечения получали монокультуру золотистого стафилококка (фаготип 3А/3с/55/71) до 14-х суток наблюдения, сапрофитной микрофлоры также не высевалась.
Определение количественного состава микрофлоры в ранах на 1г ткани представлено в табл. 2.
Таблица 2.
Количественное определение микроорганизмов на 1 г. ткани у экспериментальных животных (КОЕ, М±m)
Серии экспериментов | 1-е сутки | 3-и сутки | 5-е сутки | 7-е сутки | |
Контроль без лечения | I | 3,5±1,6∙107 | 3,9±1,9∙107 | 3,8±1,4∙107 | 3,7±7,4∙107 |
Применение NаОСI | II | 3,9±1,7 ∙107 P(1-2)>0,05 | 5,3±1,6∙105 P(1-2)<0,05 | 3,8±0,5∙104 P(1-2)<0,05 | Роста нет |
Применение ВДОНМ | III | 3,7±1,5 ∙107 P(1-3)>0,05 | 6,5±1,1∙105 (1-3)<0,05 | 3,9±0,6·104 Р(1-3)<0,05 | Роста нет |
Анализ данных табл. 2 свидетельствует, что микробная обсемененность в 1 г. ткани раны у животных опытных групп, с применением современных раствора гипохлорита натрия (600 мг/л) и водных дисперсий оксидных наноструктур металлов меди и серебра на 5-е сутки уменьшилась до 103-104,что было в 2-2,5 раза меньше, чем у животных контрольной группы без лечения (рис. 2). В контрольной группе животных без КОЕ был достаточно высоким на протяжение всего периода наблюдения.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
