Патогенетическое обоснование местного применения в биоактивных раневых покрытиях модифицированного серебром монтмориллонита и водорастворимой формы фуллерена с60 (фуллеренола) (стр. 4 )

Показатели планиметрического исследования инфицированных кожно-плоскостных ран на фоне применения разработанных раневых покрытий, % (X±σ; n=60)

Срок наблюдения	Контроль (n1=20)	Опыт
ГНК (n2=20)	ДЦGX (n3=20)
1	2	1	2	1	2
5 сутки	29,4±1,4	5,8±0,4	43,4±0,2*	8,7±0,3*	46,2±1,4*	9,2±0,3*
10 сутки	58,2±0,4	5,8±0,6	89,5±2,1*	8,9±0,5*	94,3±0,4*	9,4±0,2*
15 сутки	95,3±0,3	6,3±0,3	–	–	–	–
20 сутки	_	_	_	_	_	_
Срок заживления	16,0±0,4	13,4±0,3*	12,0±0,6*

Примечание к таблицам 6 и 7:

1 – уменьшение площади раневой поверхности в процентном отношении к начальным размерам раны

2 – скорость заживления (%/день)

* – различия с контролем достоверны при р≤0,05

По результатам гистоморфологического исследований установлено, что при лечении гранулирующих ран после глубоких ожогов, характеризующихся интенсивной экссудацией, более эффективным оказалось биоактивное раневое покрытие на основе гидрогелевого нанокомпозита (рисунок 4). При его применении сокращение сроков заживления ран составило около 22%, при применении покрытий на основе ДЦGX ­ – 17%.

Рисунок 4 – Общий вид гранулирующих ран после глубоких ожогов на 15 сутки после некрэктомии: А – контрольная группа, Б – опытная группа с применением раневого покрытия на основе ГНК, В – опытная группа с применением раневого покрытия на основе ДЦGX

При изучении эффективности разработанных раневых покрытий для лечения инфицированных кожно-плоскостных ран установлено, что при применении сетчатого покрытия на основе ДЦGX сокращении сроков заживления составило 25%, покрытия на основе ГНК – 16%.

Подводя общий итог проведенного экспериментального исследования эффективности биоактивных раневых покрытий на основе гидрогелевого нанокомпозита (ГНК) и дезинтегрированной целлюлозы G. xylinus (ДЦGX), необходимо отметить, что разработанные средства местного лечения ран, обладающие сорбционной, антимикробной, и антиоксидантной активностью, способны оказывать комплексное оптимизирующее воздействие на раневой процесс, предотвращая его осложнённое течение.

Экспериментальные исследования эффективности разработанных биоактивных раневых покрытий показали, что их местное применение предупреждает осложнённое течение раневого процесса и сокращает сроки заживления ран при лечении гранулирующих ран после глубоких ожогов и инфицированных кожно-плоскостных ран в среднем на 20%.

ВЫВОДЫ

1. Изучение в лабораторных условиях химического состава и морфологии модифицированного серебром монтмориллонита позволило визуализировать, образующиеся в результате катионного обмена, наночастицы серебра кубической, призматической и сфероидной формы размерами от 20 до 70 нм, локализующиеся в межслоевом пространстве и на поверхности алюмосиликата. Оценка антимикробной активности модифицированного серебром монтмориллонита выявила значимое в сравнении с традиционными антисептиками (диоксидином, катаполом, повиарголом) биоцидное действие его высокодисперсной (D<0,25 мм) водной взвеси в отношении референтных и госпитальных штаммов микроорганизмов, при оптимальной концентрации от 0,05 г/мл.

2. Экспериментальное изучение супероксиданионпродуцирующей активности тканевых макрофагов позволило определить антиоксидантные свойства фуллеренола, максимально выраженные в его 0,01%-м водном растворе. При исследовании общерезорбтивного действия не установлено морфофункциональных изменений тканей внутренних органов, метаболических сдвигов и реакции системы кроветворения экспериментальных животных после парентерального (внутрибрюшинного) введения водного раствора фуллеренола, что позволило сделать вывод об отсутствии его острой токсичности.

3. По результатам полученных данных о биологических свойствах нанопрепаратов сформулировано патогенетическое обоснование местного применения модифицированного серебром монтмориллонита и водорастворимой формы фуллерена С60 (фуллеренола) в качестве антимикробного и антиоксидантного компонентов лечебного комплекса биоактивных раневых покрытий.

4. На основе гидрогелевого нанокомпозита и дезинтегрированной целлюлозы G. xylinus разработаны матрицы раневых покрытий обладающие сорбционной способностью по отношению к компонентам раневого экссудата. Дозированный характер антимикробного действия разработанных матриц, обусловлен экстракцией активных ионов серебра при набухании полимеров в минимальных количествах (от 7 до 54 ммоль/л), что позволяет заключить об отсутствии цитотоксического эффекта на рану. Биосовместимость и биоинертность разработанных матриц установлены по результатам макроскопической оценки и гистоморфологического исследования после их аппликации на модели кожно-плоскостных условно асептических ран.

5. Биоактивные раневые покрытия на основе гидрогелевого нанокомпозита и дезинтегрированной целлюлозы G. xylinum с иммобилизованными в их составе биоактивными компонентами, обладают антиоксидантным и пролонгированным антимикробным действием, проявляют значимый, в сравнении с коммерческими аналогами, бактериостатический эффект in vitro и позволяют поддерживать уровень бактериального обсеменения раны ниже 103(КОЕ) на протяжении 5–7 суток in vivo. Разработанные раневые покрытия являются эффективным средством местного лечения инфицированных кожно-плоскостных и гранулирующих ран после глубоких ожогов, применение которых предупреждает осложнённое течение раневого процесса и сокращает сроки заживления ран в среднем на 20%.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Природный слоистый силикат монтмориллонит, являясь специфическим нанореактором, позволяет получать наноразмерные частицы металлов, в частности, серебра. В отличие от существующих физических и химических методов, требующих использования дорогостоящих реактивов и специальных технологических условий, в основе представленного в работе способа лежит, протекающий в межпакетном пространстве монтмориллонита процесс катионного обмена. Указанный способ может быть использован для синтеза и дальнейшего изучения биологических свойств наночастиц металлов в свете их медицинского применения.

2. Высокодисперсная водная взвесь модифицированного серебром монтмориллонита обладает значимым в сравнении с традиционными антисептиками бактерицидным действием при оптимальной концентрации 0,05 г/мл, что позволяет рекомендовать его в качестве антимикробного препарата для профилактики и борьбы с раневой инфекцией, в том числе в качестве антимикробного компонента биоактивных раневых покрытий.

3. Иммобилизация монтмориллонита (нативного и модифицированного серебром) в качестве наполнителя-модификатора полимерных матриц раневых покрытий позволяет значимо улучшить их механические свойства (прочности на разрыв, относительного удлинения) и сорбционную способность по отношению к компонентам раневого экссудата.

4. Местное применение фуллеренола в качестве антиоксидантного препарата в виде 0,01%-го водного раствора или иммобилизованного на матрице биоактивного раневого покрытия предупреждает формирование вторичной альтерации, возникающей в результате активации свободнорадикальных процессов и развития окислительного стресса в воспалительной фазе раневого процесса, предотвращает увеличение объема повреждения за счет вторичнонекротизированных тканей и обеспечивает стимулирующее влияние на раневое заживление.

5. Для фармакокоррекции процессов вторичной альтерации в воспалительной фазе раневого процесса с патогенетических позиций целесообразно рекомендовать совместное применение биоактивных нанопрепаратов – модифицированного серебром монтмориллонита и водорастворимой формы фуллерена С60 (фуллеренола), обладающих антиоксидантной и антимикробной активностью, синергетическое действие которых на основные факторы осложненного течение раневого процесса позволит сократить сроки заживления ран.

6. Биоактивные раневые покрытия на основе гидрогелевого нанокомпозита и дезинтегрированной целлюлозы G. xylinum с иммобилизованными в их составе нанопрепаратами, обеспечивающими антиоксидантное и пролонгированное антимикробное действие, могут быть использованы при оказании медицинской помощи на догоспитальном и госпитальном этапах для местного лечения неогнестрельных и огнестрельных ран, ран при тяжелой механической травме, неинфицированных и инфицированных ран, в том числе гнойных и длительно незаживающих, гранулирующих ран после глубоких термических ожогов, в комплексном лечении трофических язв и пролежней.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Касанов, сорбентов в медицине / // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2009. – С. 231–232.

2. Касанов, сорбционных материалов при иммунных патологиях / // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2009. – С. 230–231.

3. Венгерович, обоснование сорбции комплекса лекарственных препаратов бактериальной целлюлозы / , , // Материалы межд. научно-практической конференции «XXXVIII неделя науки СПбГПУ». – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. – С. 35–36.

4. Касанов, К. Н. Разработка монтмориллонит-содержащей матрицы раневого покрытия на основе акрилового гидрогеля / , , // Материалы межд. научно-практической конф. «XXXVIII неделя науки СПбГПУ». – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. – С. 36–37.

5. Венгерович, оптимизации раневого процесса / , , // Материалы межд. научно-практической конф. «XXXIX неделя науки СПбГПУ». – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010. – С. 43–45.

6. Попов, отечественных хирургов и патофизиологов в учение об огнестрельной ране: от до настоящего времени / , , // Труды научной конференции с международным участием, посвященная 200-летию со дня рождения : прошлое, настоящее, будущее – СПб.: ВМедА, 2010. – С. 87.

7. Венгерович, Н. Г. Антимикробная активность наночастиц металлов / , , // Материалы Всероссийского форума «Изобретатели и инновационная политика России» ». – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2011. – С. 255–256.

8. Касанов, К. Н. Антимикробная активность нано-гель-пленок целлюлозы Gluconacetobacter xylinus с серебром / , , // Материалы международной научно-практической конференции «XVI Неделя науки СПбГПУ» – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2011. – С. 42–44.

9. Касанов, К. Н. Исследование влияния гепарина и комплекса фуллерен С60/ТВИН-80 на патогенез системной воспалительной реакции в эксперименте у крыс / , , // Материалы международной научно-практической конференции «XVI Неделя науки СПбГПУ» – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2011. – С. 46–47.

10. Касанов, монтмориллонит содержащей матрицы биоактивного сорбирующего раневого покрытия / , , // Научные ведомости Белгородского государственного университета – 2011, – № 3 (98), вып. 14. – С. 168–178.

11. Khripunov, A. K. Gluconacetobacter xylinus cellulose as a perspective material for nanobiotechnology / A. K. Khripunov, R. Y. Smyslov, A. V. Severin, T. N. Nekrasova, A. A. Tkachenko, N. G. Vengerovich, V. A. Andreev, E. V. Antonenkova, V. B. Zaitseva, K. N. Kasanov, V. A. Popov // Molecular Mobility and Order in Polymer Systems – Book of abstracts 7th International Symposium, – SPb, 2011. – P. 185.

12. Евсеев, Р. А. Исследование влияния комплекса фуллерен С60/ТВИН-80 на функциональное состояние печени у крыс / , , // Материалы международной научно-практической конференции «XVI Неделя науки СПбГПУ» – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2011. – С. 48.

13. Андреев, активность традиционных и наноантисептиков, перспектива их абсорбции на раневых покрытиях , , // Вестник Российской Военно-медицинской академии – 2012, – № 3 (39). – С. 168–173.

14. Касанов, матрица раневого покрытия с пролонгированным антимикробным действием / , , // Материалы VIII Санкт-Петербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» – СПб, 2012. – С.46.

15. Касанов, матрицы раневого покрытия на основе слоистого нанокомпозита / , // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2012. – С. 252–253.

16. Наноантисептики в кн. Раневой процесс: нанобиотехнологии оптимизации / под ред. . – Спб.: СпецЛит, 2013. – С. 139–154

17. Сорбенты и биоактивные раневые покрытия в кн. Раневой процесс: нанобиотехнологии оптимизации / под ред. . – Спб.: СпецЛит, 2013. – С. 155-165.

18. Касанов, К. Н. Argentum nanoparticles: получение и иммобилизация в матрице антимикробных раневых покрытий / , // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2013. – С. 49.

19. Касанов, антимикробной активности модифицированного серебром монтмориллонита / , // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2013. – С. 49–50.

20. Касанов, оценка биологической активности водорастворимых форм кластеров фуллерена C60 и фуллеренола / , // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2013. – С. 50–51.

21. Касанов, как патогенетически обоснованный метод местного лечения ран различной этиологии / , // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2013. – С. 214–215.

22. Касанов, влияния парентерального (внутрибрюшинного) введения водорастворимой формы фуллерена С60 (фуллеренола) на систему кроветворения у крыс / , // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2013. – С. 215.

23. Касанов, сдвиги у крыс при парентеральном (внутрибрюшинном) введении водорастворимой формы фуллерена С60 (фуллеренола) / , // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2013. – С. 216.

24. Касанов, обоснование иммобилизации комплекса нанобиопрепаратов на биоактивные раневые покрытия / , // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2013. – С. 216.

25. Касанов, биоактивные раневые покрытия: патофизиологическая классификация / , // Сборник научных работ итоговой конференции военно-научного общества курсантов и слушателей академии. – СПб.: ВМедА, 2013. – С. 217.

26. Касанов, новых полимерных нанокомпозитов для медицины / , , // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Выпуск 2. Труды молодых ученых. – СПб, 2012. – С.329.

27. Касанов, серебром монтмориллонит: получение, антимикробная активность и медицинское применение в биоактивных раневых покрытиях / , , // Научные ведомости Белгородского государственного университета – 2013, №, вып. 23. – С. 172–182.

28. Касанов, матрицы раневых покрытий на основе дезинтегрированной целлюлозы Gluconacetobacter xylinus. Материалы I Российской конференции по медицинской химии (MedChem Russia) с международным участием. – Москва, 8–12 сентября 2013 – С. 258.

29. Цыган, обоснование применения биоактивных раневых покрытий на догоспитальном этапе медицинской помощи / , , Р. А Евсеев // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. – 2013, №4. – С. 74–78.

30. Разработка на основе нанобиокомпонентов биоактивного раневого покрытия для лечения огнестрельных ран в лечебно-профилактических учреждениях Министерства обороны РФ: отчет о НИР / с соавт. – СПб: ВМедА, 2013. – 110с.

Список изобретений:

1. Пат. № 000 Российская Федерация, МПК A61L15/00. Раневое покрытие с лечебным действием / , , и др.; опубл. 09.08.2010, Бюл. № 32.

2. Заявка на получение патента на изобретение, приоритетная справка № от, МПК A61L 15/28, A61L 15/40. Сетчатое биоактивное раневое покрытие / , , и др.; опубл. 15.10.2013.

3. Заявка на получение патента на изобретение, приоритетная справка № , МПК A61L 15/22, A61L 15/40. Биоактивное гидрогелевое раневое покрытие / , , и др.; опубл. 06.11.2013.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БелГУ – Белгородский государственный национальный исследовательский университет

ГНК – гидрогелевый нанокомпозит

ДЦGX – дезинтегрированная (бактериальная) целлюлоза Gluconacetobacter xylinus

ИВС РАН – Институт Высокомолекулярных Соединений Российской академии наук

Кред – коэффициент редукции

КОЕ – колониеобразующая единица

МБК – минимальная бактерицидная концентрация

МИК – минимальная ингибирующая концентрация

МО РФ – Министерство обороны Российской Федерации

ПВП – N–поливинилпирролидон

РАМН – Российская академия медицинских наук

РФС – рентгенофлуоресцентная спектроскопия

СПбИТМО – Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

ХЛсп – спонтанная хемилюминесценция

ХЛстим – стимулированная хемилюминесценция

Ag-MMT – модифицированный серебром монтмориллонит

AgNPs – ArgentumNanoParticles, наночастицы серебра

ATCC – American Type Cultures Collection

С60/ПВП – комплекс фуллерена С60 с N–поливинилпирролидоном

С60(OH)n – фуллеренол

С60/Tween 80 – комплекс фуллерена С60 с полисорбатом 80 (Твин 80)

EDS – Energy-dispersive spectroscopy, энергодисперсионная спектроскопия

MMT – монтмориллонит

Na-Ca-MMT – натрий-кальциевый (нативный) монтмориллонит

MRSA – Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, метициллин-устойчивые штаммы золотистого стафилококка