ЕФЕКТИВНІСТЬ ПОЄДНАНОГО ЗАСТОСУВАННЯ НАНОЧАСТИНИК МЕДІ І НИЗЬКОІНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО опромінювання
Мета дослідження - в експериментах на лабораторних щурах обґрунтувати ефективність поєднаного застосування наночастинок міді та низькоінтенсивного лазерного опромінення для лікування інфікованих опікових ран шкіри.
Моделювання опікової рани шкіри. Нами в експерименті на 150 білих лабораторних щурах масою 190-200 р. розроблено та запатентовано новий спосіб моделювання опікової рани шкіри [5], який досягається тим, що на обрану ділянку шкіри накладали насадку світловода лазера, виконану у вигляді мідної пластинки необхідної форми та розміру і контактно впливають на неї лазерним випромінюванням [6]. З метою інфікування та нагноєння опікової рани вносили суспензію з лабораторними штамами Pseudomonasaeruginosa та Staphylococcusaureus. Суспензію наночастинок міді отримували при змішуванні ефірної олії (ЕПМ) з 1 мг наночастинок міді в концентрації від 1000 мг/мл до 1 мкг/мл. Оптимальною визнано дозування 0,2 мл в концентрації 1000,100,10 мкг/мл у вигляді суспензії. (3 цикли). Отриманий продукт є безбарвною в'язкою рідиною з реологічними властивостями ЕПМ. Суспензія стабільна протягом 5-10 годин, потім частина порошку осідає, проте після активного струшування судини з суспензією протягом 30 секунд порошок знову розподіляється рівномірно в ЕПМ.
Сочітане застосування наночастинок міді та низькоінтенсивного лазерного випромінювання на опікову рану вивчали в експерименті на 150 білих лабораторних щурах масою 190-200 р. В ході експерименту тваринам після створення інфікованої термічної опіки 14 днів проводили лікування НИЛИ(серія 1), суспензією наночастинок міді (серія 2), поєднаним впливом лазера та наночастинок міді (серія 3), левоміколем, як препаратом порівняння (серія 4). Контролем (серія 5) служили тварини, яким проводили лише хірургічну обробку рани, що включає евакуацію гною, вилучення інфікованої марлевої серветки, видалення некротичної тканини та промиванням її антисептиком.
Хірургічний етап лікування першої фази ранового процесу включало проведення хірургічної обробки протягом перших трьох днів після нанесення опіку. Хірургічна обробка рани передбачала не так стерилізацію рани, а швидше скорочення мікробної контамінації, видалення некротичних тканин промиванням її антисептиком, зменшення рівня аутолітичних ферментів у рані. Первинну некректомію виконували ще до розвитку рані великих запальних явищ її антисептиком. Після 3-х діб хірургічного лікування розпочинали другий етап спеціального лікування. Для комплексної оцінки перебігу ранового процесу в дослідженні щодня оцінювали загальний стан тварин, використовували методи планиметричного та мікробіологічного дослідження ран, які здійснювали на 3-ту, 5-ту, 7-ту, 10-ту, 14-ту добу. Через 12 днів лікування, що відповідало 15-й добі після відтворення опіку, тварин зважували та виводили з експерименту передозуванням ефірного наркозу. У тварин забирали фрагменти шкіри з центру та периферії опікової рани (забарвлення парафінових зрізів Гематоксиліном-Еозином та Пікрофуксином). Статистичну обробку результатів проводили з урахуванням принципів доказової медицини, з використанням параметричних (критерій Фішера – Снедекору) та непараметричних (критерій Манна – Уітні) методів.
Результати дослідження та їх обговорення. При дослідженнігістологічних препаратів через добу експерименту у всіх серіях експериментів у зоні термічного впливу було виявлено зміни, характерні для опіку IIIБ ступеня. На 3 добу в міжлопатковій ділянці у тварин формувалася гнійна рана з усіма характерними ознаками гнійного запалення. Наявність інфікованості підтверджувалася бактеріологічним посівом ранового вмісту. У середньому перед початком лікування обсімененість ран Pseudomonasaeruginosa і Staphylococcusaureus становила 4300±51 КУО/мл раневого відокремлюваного.
Оцінка планиметричних та морфологічних результатів комбінованого хірургічного та спеціального лікування ран у серіях 1-2 свідчить про те, що ранове покриття суспензією наночастинками міді має більш ефективну лікувальну дію, ніж дія НІЛІ. Найбільш виразне зменшення площі ран та скорочення термінів лікування відзначено при сумісному застосуванні НІЛІ та суспензії наномеди у третій серії експерименту, порівняно з серіями 1,2,4. Так, при ізольованому застосуванні лазерного випромінювання площа модельованої інфікованої рани шкіри (400 мм 2 ) скоротилася до 7-ї доби до 168 мм 2 , а до 14-ї до 91 мм 2 , а при поєднаному використанні НІЛІ і наномеди відповідно до 125 мм 2 до 7-ї доби і до 41 мм 2 до 14-ї доби лікування. Таким чином, ранове покриття суспензією наночастинками міді має більш ефективну лікувальну дію, ніж дія НИЛИ. У третій серії експерименту регенерація рани і скорочення її розмірів спостерігалися більш ранні терміни спостереження, ніж у серіях 1,2,4.
Аналіз термінів очищення рани, появи грануляцій та епітелізації виявив таке. На 7-му добу лікування у тварин 3-ї серії (лазер + наномідь) відзначено повне формування грануляційної тканини та чіткий перехід фазизапалення у фазу регенерації та епітелізації рани. Візуально на 12-ту добу поєднаного лікування відзначалася часткова або навіть повна епітелізація рани. У серії тварин, які не отримували лікування, лише до 10-ї доби намітилося очищення рани, а до 14-ї доби поява рідкісних грануляцій. Порівняними є результати серій 2 і 4 із застосуванням наносуспензій міді та мазі «Левоміколь»: грануляції з'явилися через 8 діб лікування, а повна епітелізація констатована лише через 14 діб лікування. Очищення рани, поява грануляцій та епітелізації в експериментах 3-ї серії зареєстровані, відповідно, на 7-му та 12-ту добу.
Важливим показником загоєння інфікованої опікової рани є динаміка обсіменіння мікроорганізмами. Бактеріологічне дослідження відокремлюваного з ран тварин показало, що з поєднаному лікуванні (3-я серія) відбувається поступове лінійне зниження кількості мікроорганізмів у рані, максимально виражене проти іншими группам. Найбільш наближені до даної динаміки показники групи тварин, яким проводили лікування наномедью, що підтверджує виявлений в експериментах invitro факт посилення лазерним випромінюванням бактерицидної дії низьких концентрацій наночастинок міді. Однак цей ефект в експерименті на тваринах був виражений меншою мірою в порівнянні з експериментом invitro, що свідчить про необхідність призначення оптимальних концентрацій наночастинок міді та параметрів НІЛІ при лікуванні інфікованих опікових ран.
На 14 добу застосування НІЛІ (1-я серія) гістологічна картина представлена молодою сполучною тканиною, великою кількістю розширених повнокровних судин, що зберігається лейкоцитарною інфільтрацією. На 14 добу використання суспензії наномеди (2-а серія) під сформованоюгрануляційною тканиною на тлі набряку дерми є ознаки епітелізації, що починається, на тлі сформованого епідермального шару. Таким чином, до 14-го лікування суспензією наномеди формується молода грануляційна тканина з великою капілярною мережею мікроциркуляторного русла та безліччю колагенових волокон.
Результати проведеного експерименту свідчать, що при сумісному застосуванні НІЛІ та суспензії наночастинок міді відзначається значне зменшення площі рани до 41 мм 2 до 14-ї доби лікування, до 7-ї з качок ліквідується бактеріальна обсімененість, навіть при використанні низьких концентрацій міді після лазерного опромінення ран . Вже до 12-ї доби поєднаного застосування НІЛІ та суспензії наномеди рана представлена зрілою сполучною тканиною та сформованим епітеліальним пластом. У всіх спостереженнях за тваринами 3-серії експерименту на 14-ту добу відзначено повну епітелізацію ранового дефекту з усіма шарами та сформованою сполучною тканиною. Процес переходив у заключну стадію загоєння рани – формування рубця та волосяних фолікул.
Висновок. При хірургічному лікуванні інфікованої опікової рани шкіри з поєднаним використанням НІЛІ та наночастинок міді має місце синергізм антимікробної дії, що призводить до відсутності мікробної обсіменіння тканин на 2,0+0,7 діб раніше порівняно з 1,2 та 4-ою серіями експериментів. Встановлено, що у першій стадії застосування даного способу знижує набряк, збільшує щільність клітин запального інфільтрату та вкорочує терміни даного періоду регенерації. У другій стадії ранового процесу відзначається інтенсифікація проліферативних процесів та прискорення неоваскулогенезу та утворення грануляційної тканини. У третій стадії за рахунок інтенсифікації проліферативної активностібазальних клітин епідермісу прискорюється процес епітелізації та наростання на грануляційну тканину так званого вставного епідермісу. За рахунок цього в 1,5 рази скоротилися терміни гранулювання та епітелізації рани, поява якої відзначена до 11,8±1,0 діб лікування. Таким чином, встановлений терапевтичний ефект місцевого лікування інфікованих опікових ран суспензією наночастинками міді та низькоінтенсивним лазерним випромінюванням, причому максимальний ефект терапії відмічений при сумісному застосуванні НІЛІ та наночастинок міді. Разом з тим, поряд з перспективністю напряму, потрібне продовження подальших доклінічних випробувань для доопрацювання адекватних доз та раціональних схем лікування.
Рецензенти:
Громов М.С., д.м.н., професор, ректор НОУ ВПО Медичний інститут «Реавіз», Саратовська філія, м. Саратов;
Капралов С.В., д.м.н., завідувач 1-го хірургічного відділення МУЗ «Міська клінічна лікарня № 2 ім. В.І. Розумовського», м. Саратов.