Раневое покрытие с лечебным действием

Раневое покрытие с лечебным действием

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и предназначено для патогенетически обоснованного лечения ран различной этиологии в первой стадии раневого процесса.

Покрытие для лечения ран создано на основе бактериальной целлюлозы и может быть использовано в лечении неинфицированных и инфицированных ран, при огнестрельных ранениях и травмах мирного времени, в том числе при лечении гнойных, длительно не заживающих ран, гранулирующих ран после глубоких термических, химических и лучевых ожогов в стационарных, амбулаторных условиях и на догоспитальном этапе медицинской помощи, а также в комплексном лечении трофических язв различной этиологии и пролежней.

Известно, что сорбция раневого отделяемого, продуктов тканевого и микробного распада, нейтрализация токсических веществ (свободные радикалы, продукты перекисного окисления липидов и др.) являются одной из основных задач лечения ран в первой фазе раневого процесса. Для реализации многокомпонентного патогенетически обоснованного воздействия на рану в хирургии применяют дренирующие сорбенты с иммобилизованными на них лекарственными препаратами, обеспечивающими химиотерапевтическое очищение раны.

Известны различные дренирующие сорбенты на основе поливинилового спирта, сшитого глутаровым альдегидом, например «Колладиосорб» с антимикробным и протеолитическим действием, «Анилодиовин» с антимикробным и обезболивающим действием. К их недостаткам можно отнести отсутствие в их составе антиоксидантных препаратов, а также вызываемые ими осложнения, которые, в основном, связаны с фрагментацией сорбента в ране и трудностями полного удаления из раны набухших гранул сорбента, что приводит к рецидиву гнойного процесса [Горюнов С.В., Ромашов Д.В., Бутивщенко И.А. Гнойная хирургия: Атлас. - М.: Медицина, 2004. С. 504-510].

Известна заявка на изобретение №2004137811, где защищена повязка с клеевой композицией для закрепления на коже двухфазной системы, состоящей из гидрофобного и гидрофильного слоев. Система достаточно сложна для использования.

Известно, что в хирургической практике наиболее перспективными средствами лечения ран различной этиологии, ожогов, трофических язв, пролежней являются гидроколлоидные повязки, которые благодаря своим свойствам обеспечивают пластифицирующее воздействие на ткани раны, размягчают некротические образования за счет регидратации тканей, облегчают их механическое удаление и предотвращают развитие инфекции на поверхности раны и под струпом. Гидроколлоидные повязки создают в ране влажную среду, оптимальную для нормального течения процессов регенерации, способствуют элиминации раневого отделяемого и микрофлоры. Повязки хорошо прилегают и моделируются на ранах со сложным рельефом. Они атравматичны, удаляются безболезненно [Горюнов С.В., Ромашов Д.В., Бутивщенко И.А. Гнойная хирургия: Атлас. - М.: Медицина, 2004. С. 504-510].

Указанные повязки и композиции неспособны предупредить вторичные деструктивные явления и раневые осложнения, связанные с накоплением в ране агрессивных продуктов обмена: свободных радикалов, протеолитических ферментов, которые вызывают вторичное повреждение тканей и приводят к более медленному заживлению ран. Их недостатком является также то, что они воздействуют лишь на отдельные звенья патогенеза раневого процесса.

Целью заявляемого изобретения является расширение ассортимента перевязочных материалов, причем обладающих способностью ускорять заживление ран и одновременно снижать количество осложнений при их лечении, в частности предотвращать развитие гнойно-деструктивных процессов.

Задача решена с помощью созданного авторами покрытия для лечения ран на основе бактериальной целлюлозы. Авторы применили в качестве основы целлюлозу Acetobacter xylinum.

Синтез целлюлозы штаммом A.xylinum ВКМ В-880, сохраняемым на кафедре микробиологии СПбГУ, осуществляли на питательной среде, содержащей водные растворы дрожжевого экстракта (ДЭ), глюкозы, пептона, этанола и пивного сусла в концентрациях, установленных в результате оптимизации питательной среды, с рН 5,9-6,0 [Баклагина Ю.Г., Хрипунов А.К., Ткаченко А.А. и др. Изучение структурных параметров целлюлозы Acetobacter xylinum в процессе сушки гель-пленок // Журнал прикладной химии. 2003. Т.76. Вып.6. С.1017-1024]. Посевным материалом служила 48-часовая культура A.xylinum, выращенная на среде, содержащей ДЭ и пивное сусло (6° Балинга) в соотношении 1:1 с 2 мас.% глюкозы и 1 об.% этанола. Культивирование вели при 29-30°C в течение 6-7 суток, после чего целлюлозу отделяли и периодически промывали 0,5-1%-ным водным раствором NaOH при кипячении до удаления клеток A.xylinum. Затем целлюлозу отмывали от раствора NaOH дистиллированной водой, 0,5%-ным раствором уксусной кислоты и вновь дистиллированной водой до нейтральной реакции. Полученную целлюлозу хранили в виде гель-пленки в дистиллированной воде при 5°C.

Полученные гель-пленки целлюлозы способны удерживать от 100 до 200 г воды на 1 г сухого полимера, сохраняя при этом высокую собственную прочность на разрыв (до 2 кгс/мм²).

Согласно электронно-микроскопическим данным [Zanaveskina I.S., Stiopina N.D., Khripunov А.K. et al. // 8^th Eur. Conf. on organized films: Abstr. Otranto. Italy, 3-7 Sept. 2001. P.11-12] микрофибрильные агрегаты занимают незначительную часть объема гель-пленки, что позволяет вводить в них в зависимости от степени сушки самые разнообразные системы. Размер нитей целлюлозы Acetobacter xylinum составляет около 50 нм при чрезвычайно большой их протяженности. Надмолекулярная организация (НМО) целлюлозы Acetobacter xylinum (ЦАХ) существенно отличается от НМО растительной целлюлозы (РЦ), обычно используемой в медицине. В отличие от РЦ биосинтез ЦАХ в условиях статического культивирования заканчивается образованием микрофибриллярных лент наноуровневых размеров, образующих нано-гель-пленку (НГП) с удельной внутренней поверхностью не менее 500 м²/г и соотношением сухой полимер/вода ~1/100.

Однако непосредственно в медицинской практике их использовать сложно. Недостаток таких пленок на основе ЦАХ состоит в том, что они не обладают достаточной паро- и воздухопроницаемостью, а в основе раневых покрытий - необходима пористая пленка. Авторами сконструировано специальное устройство, основой которого является пластина, имеющая на поверхности 2300 металлических штырей, располагающихся на определенном расстоянии друг от друга. Синтез штаммом A.xylinum пленки бактериальной целлюлозы осуществляли прямо на данном устройстве, что приводило к созданию перфорационных ходов с сохранением механической прочности на разрыв. Количество и объем штырей зависят от поставленной задачи, т.е. могут варьироваться в зависимости от заданной пористости ЦАХ.

Сущностью заявляемого авторами изобретения является то, что на основе бактериальной целлюлозы получают гель-пленку, обладающую необходимой паро- и воздухопроницаемостью и достаточной прочностью, что в целом способствует оптимизации раневого процесса, причем она способна сохранять в себе длительное время абсорбированные на ней лекарственные препараты.

Указанные выше характеристики НГП ЦАХ позволяют насыщать ее комплексом лекарственных препаратов.

Для установления времени насыщения НГП ЦАХ лекарственными препаратами сорбция отжатых гель-пленок была оценена по массе в различных средах: 1% раствор мочевины, 1% раствор диоксидина, 2,5% раствор аргентарабиногалактана (серебро, стабилизированное природным полисахаридом - арабиногалактаном).

Оптимальное время для насыщения бактериальной целлюлозы лекарственным препаратом составляет 24 часа.

Была проведена сравнительная оценка сорбционной способности полностью дегидратированной целлюлозы Acetobacter xylinum в различных биологических средах в сравнении с гидрогелем «Апполо» и дренирующим сорбентом «Диовином» (таблица 1).

Таблица 1
Сорбционная способность абсорбентов (в г/г)
Абсорбируемые вещества	Целлюлоза Acetobacter xylinum	Гель «Апполо»	«Диовин»
Дистиллирован-ная вода	76±3	70±3	20±3
Физиологический раствор	57±3	25±3	15±3
Раствор аминокислот	70±3	12±3	10±3
Плевральный экссудат	68±3	5±3	10±3

Дегидратированная целлюлоза Acetobacter xylinum существенно (в 2-14 раз) лучше сорбирует физиологически значимые компоненты, чем известные абсорбенты, т.е. установлено, что НГП ЦАХ обладает более высокой сорбционной активностью в биологических средах по сравнению с гидрогелем «Апполо» и «Диовином». Это может позволить в течение длительного времени осуществлять сорбцию раневого отделяемого, предупредить его застой в полости раны и возможное последующее нагноение. Создание перфораций увеличивает площадь сорбции биологических сред.

Для достижения более высокого лечебного эффекта на НГП ЦАХ сорбировали комплекс лекарственных препаратов, воздействующих на основные звенья патогенеза раневого процесса.

В качестве биоактивного компонента покрытие для лечения ран может содержать вещества, обладающие антиоксидантной, антимикробной, антиферментной, гемостатической и некролитической активностью.

Гель-пленка бактериальной целлюлозы с биоактивными компонентами составляет единое целое при лечении ран, причем она является гидронасыщенной, что способствует репаративным процессам. Ее уникальная сорбционная способность позволяет удерживать до 92% по массе растворов биоактивных компонентов. Так, например, 1 см² гель-пленки с комплексом лекарственных препаратов имеет массу 0,250 г, а сама бактериальная целлюлоза в нем имеет массу только 0,021 г, т.е. 8,4%. Причем при нахождении на ране она продолжает абсорбировать раневое отделяемое и сохраняет структурную прочность. Гель-пленку площадью 5 см² насыщали лекарственными препаратами. В результате полученная пленка увеличила свою массу с 0,110 г до 1,320 г, т.е. количество биоактивных компонентов в ней составляет 91,65 мас.%. Высокий лечебный эффект проявляет покрытие, где бактериальная целлюлоза составляет от 8,0 до 25,0% по массе.

В качестве антиоксидантного средства применили кластер фуллерена C₆₀/Tween-80. Его количество в составе композиции составляет всего 0,1-1,0% (мас.%).

Кластер фуллерен C₆₀/Tween-80 в композиции с иными биологически активными препаратами совместно в гидроколлоидном покрытии такого состава ранее не использовали. При этом его структурные особенности не позволяют заранее предсказать биологическую активность в таком сочетании.

Известно использование фуллерена C₆₀ для лечения ран. Так, фуллерен С₆₀ был применен в кластере с поливинилпирролидоном [патент на изобретение №2372944]. Фуллерен C₆₀ является одной из четырех аллотропных модификаций углерода, которая обладает выраженной антиоксидантной, иммунотропной, мембранотропной активностью, а также способностью стимулировать дифференцировку фибробластов [Пиотровский Л.Б., Киселев О.И. Фуллерены в биологии // СПб.: ООО «Издательство «Росток»», 2006. - 336 с.; Bioorg. Med. Chem. - 1996. - Vol.4. - P.767-779].

В заявляемом авторами раневом покрытии фуллерен C₆₀ ускорял процессы заживления ран как в первой, так и во второй стадиях раневого процесса. В первой стадии раневого процесса, благодаря биологической активности фуллерена, блокируются свободнорадикальные процессы, способные вызвать вторичный некроз тканей и, как следствие, повторную индукцию воспаления. Во второй стадии раневого процесса фуллерен, стимулируя дифференцировку фибробластов, ускорял процессы созревания грануляционной соединительной ткани и эпителизации.

Количественное содержание фуллерена в составе раневого покрытия рассчитывали экспериментально на основе данных, полученных в опытах на животных. Снижение или увеличение содержания фуллерена приводит к уменьшению лечебного эффекта. Была подобрана форма введения фуллерена C₆₀ в бактериальную целлюлозу.

Фуллерен C₆₀ сорбировали на НГП ЦАХ в виде кластера с Tween-80, причем в кластере фуллерен C₆₀ содержится в количестве от 0,05 до 1,0%.

В состав комплекса, сорбируемого на НГП ЦАХ, кроме фуллерена C₆₀, введен ряд других ингредиентов лечебного воздействия на поврежденные ткани.

В качестве антимикробного компонента заявляемое покрытие содержит диоксидин, или хлоргексидин, или модифицированный катапол, или раствор серебра, стабилизированный арабиногалактаном, что способствует профилактике инфицирования «чистых» ран, а также позволяет использовать гидрогелевое покрытие для лечения ран при их инфицировании, при развитии гнойно-деструктивных процессов, вызванных как грамотрицательной, так и грамположительной флорой. Антимикробный компонент содержится в количестве 1-5 мас.%.

В качестве антиферментного и гемостатического компонента в состав гидроколлоидного покрытия введена ε-аминокапроновая кислота, способствующая подавлению в ране активности протеолитических ферментов, вызывающих вторичное повреждение клеток, и благодаря выраженным гемостатическим свойствам, быстрой остановке капиллярного кровотечения. Антиферментный и гемостатический компоненты содержатся в гель-пленке в количестве 2,0-5,0 мас.%.

В качестве некролитического компонента гидроколлоидное покрытие для лечения ран содержит мочевину в количестве 5,0-10,0 мас.%.

Общее содержание растворов биологически активных компонентов колеблется от 75 до 92 мас.%, что позволяет предотвращать воспалительные процессы в ране и способствует ранней и полноценной эпителизации раневого дефекта. Сама целлюлоза в покрытии составляет 8,0-25,0 мас.%.

Биологически активные ингредиенты, т.е. лекарственные препараты, в композиции для лечения ран присутствуют в соотношении, в мас.%:

фуллерен C₆₀ 0,05-1,0,

антимикробный компонент 1,0-5,0,

антиферментный и гемостатический компонент 2,0-5,0,

некролитический компонент 5,0-10,0,

вода с Tween-80 - остальное.

Такой состав обеспечивал лечебный эффект при применении раневых покрытий на гранулирующих ранах после некрэктомии при глубоких ожогах и сокращал срок полного заживления ран не менее чем на 15%.

Совместному действию фуллерена C₆₀ с биоактивными компонентами на основные звенья патогенеза раневого процесса способствует комплекс покрытия. Он положительно влияет на течение раневого процесса, приводит к ускорению процессов репарации, к сокращению сроков заживления ран и снижению количества осложнений.

Синтезированные гель-пленки имели разную площадь, чаще в лечении использовали гель-пленки размерами от 8,83 до 150 см².

Заявляемое покрытие может применяться для местного лечения поверхностных чистых и инфицированных гнойных ран, гранулирующих ран после глубоких ожогов и любых других. Если площадь раны превышает размеры биоактивного покрытия, возможно использование нескольких покрытий с фиксацией их асептической повязкой. Перевязки проводят через день с учетом состояния раны и объема экссудации.

Паро- и воздухопроницаемость перфорированной целлюлозы позволяет оптимизировать течение раневого процесса. Покрытие легко удаляется с раны в связи с «неврастанием» его в регенерирующую поверхность раны. Проведенные испытания показали высокую эффективность лечения с помощью заявляемого покрытия.

Примеры выполнения раневого покрытия

Пример 1. Взяли навеску 4 г бактериальной целлюлозы. Поместили ее на 60 минут в приготовленный водный раствор, массой 46 г, обогащенный лекарственными компонентами в следующих массовых количествах:

фуллерен С₆₀ 0,5,

антимикробный компонент 2,0,

антиферментный и гемостатический компонент 2,0,

некролитический компонент 4,0,

вода с Tween-80 - остальное.

После того как пленка впитала в себя весь раствор, ее масса составила 50 г.

Пример 2. Взяли навеску 7 г бактериальной целлюлозы. Поместили ее на 60 минут в приготовленный водный раствор, массой 43 г, обогащенный лекарственными компонентами в следующих массовых количествах:

фуллерен С₆₀ 0,05,

антимикробный компонент 0,5

антиферментный и гемостатический компонент 1,5,

некролитический компонент 2,5,

вода с Tween-80 - остальное.

После того как пленка впитала в себя весь раствор, ее масса составила 50,0 г.

Пример 3. Взяли навеску 6 г бактериальной целлюлозы. Поместили ее на 60 минут в приготовленный водный раствор, массой 44 г, обогащенный лекарственными компонентами в следующих массовых количествах:

фуллерен С₆₀ 0,3,

антимикробный компонент 1,5,

антиферментный и гемостатический компонент 1,0,

некролитический компонент 3,0,

вода с Tween-80 - остальное.

После того как пленка впитала в себя весь раствор, ее масса составила 50,0 г.

Пример 4. Аналогично готовили пленки разного заявленного состава. Все пленки с указанными пропорциями биологически активных компонентов:

фуллерен С₆₀ 0,05-1,0,

антимикробный компонент 1,0-5,0,

антиферментный и гемостатический компонент 2,0-5,0,

некролитический компонент 5,0-10,0,

вода с Tween-80 - остальное

были опробованы в лечении ран по приведенным в описании методикам. Все составы показали высокий лечебный эффект.

Экспериментальное подтверждение изобретения

Опыт 1. Насыщение гель-пленок ЦАХ комплексом лекарственных препаратов осуществляли методом погружения отжатой пленки в раствор с биоактивными компонентами на 60 мин.

Для проверки биосовместимости покрытие для лечения ран было применено в эксперименте на 15 крысах. Путем иссечения кожи и поверхностной фасции создавали модель двух условно асептических ран размером 2,0×2,0 см, обе покрывали НГП ЦАХ. Перевязки с повторной аппликацией покрытия выполняли через день. Клинически воспалительно-дегенеративных явлений в ране в послеоперационном периоде не отмечено. НГП ЦАХ активно впитывали раневое отделяемое. По данным гистоморфологических исследований на 7 сутки на поверхности ран определяли незначительный по объему некротический слой с очаговыми кровоизлияниями, наблюдали формирование грануляционной ткани с разрастаниями в отдельных участках новообразованной жировой ткани. Грануляционная ткань была неравномерно отечна с большим количеством тонкостенных сосудов, часть из которых вертикально ориентирована к поверхности раны. Таким образом, выявлена классическая картина неосложненного регенеративного процесса, что позволило сделать вывод о биосовместимости и биоинертности НГП ЦАХ. Покрытие для лечения ран в эксперименте на животных нетоксично, не оказывает местного раздражающего и кожно-резорбтивного действия, обладает эластичностью, высокой степенью моделирования на ране, не фрагментируется, что облегчает уход за раной.

Опыт 2. Эффективность биоактивного покрытия для лечения ран при местном лечении глубоких ожогов исследовали в эксперименте на 40 крысах линии Вистар весом 180-200 г.

На спине крыс под эфирным наркозом моделировали ожог площадью 1 см² с помощью специального устройства. В качестве обжигающей поверхности использовали медную пластину размером 1,0×1,0 см с температурой нагрева 180°С. Ожог наносили контактным способом в течение 10 с. Через сутки под эфирным наркозом выполняли некрэктомию ожогового струпа, обработку ран проводили 3% раствором перекиси водорода. Одну рану накрывали биоактивным гидроколлоидным покрытием на основе НГП ЦАХ для лечения ран (опыт) - 20 крыс, другую - НГП ЦАХ, не имеющей в своем составе биологически активных компонентов (контроль).

Критериями эффективности служили скорость (сроки) заживления и гистоморфологическая картина ран на 7, 10, 14, 17 и 21 сутки (таблица 2).

Планиметрическое исследование показало, что под влиянием биоактивного раневого покрытия на основе бактериальной целлюлозы процент уменьшения площади раневого дефекта к исходной в опытной группе на 7 сутки составил 65,4%, на 10 сутки - 75,5%, на 14 сутки - 80,3%, а срок полного заживления ран - 17 суток. В контрольной серии эти показатели были следующими: на 7 сутки - 36,3%, на 10 сутки - 65,1%, на 14 сутки - 73,8%, срок полного заживления ран составил 21 сутки.

Таблица 2
Динамика заживления ран под раневым покрытием (в %)
Раневое покрытие	Сутки
7	10	14	17	22
Опыт	65,4	75,5	80,3	0	-
Контроль	45,4	65,1	73,8	91,7	0

По данным гистоморфологических исследований в ранах опытной серии на 7 сутки после некрэктомии наблюдали их очищение от нежизнеспособных тканей, осуществляемое, главным образом, макрофагами, формирование хорошо васкуляризированной грануляционной ткани и эпителизацию в приграничной зоне, где начиналось подрастание эпителиального клина под струп между фибриноидом и вновь образованной грануляционной тканью. В контрольной группе гистоморфологическая картина на 7 сутки свидетельствовала о более выраженной воспалительной реакции, при этом, как и в опытной группе, происходило очищение раны от нежизнеспособных тканей, однако процессы формирования грануляционной ткани и эпителизации протекали значительно медленнее. На 10 сутки в опытной группе эпителизация была еще не завершена, эпителий не покрывал дефект полностью, а только наползал с краев в виде эпителиального клина, в грануляционной ткани наблюдали формирование крупнопетлистой капиллярной сети с преобладанием вертикальных петель, дифференцировку фибробластов, фиброгенез коллагена с превращением, в отличие от контроля, аргирофильных волокон в фуксинофильные, что свидетельствует о более зрелом характере грануляционной ткани. На 10 сутки в контрольной группе гистоморфологическая картина соответствовала стадии пролиферации и созревания грануляционной ткани, а эпителий покрывал только края раны. Именно комплекс перфорированной бактериальной целлюлозы и лекарственных препаратов, включая фуллерен С₆₀, способствует более быстрому заживлению ран.

Анализ эффективности местного применения гидроколлоидного раневого покрытия при глубоких ожогах показал, что репаративные процессы в данных условиях протекают быстрее на протяжении всего раневого процесса, а не в отдельных его стадиях.

Установлено, что под действием заявляемого гидрогелевого биоактивного раневого покрытия заживление происходит на 15-20% быстрее (срок полного заживления составляет 17-18 суток, в то время как в контроле - 20-21). Под действием раневого покрытия на основе НГП ЦАХ, содержащего фуллерен С₆₀ в комплексе биологически активных ингредиентов, введенного в их состав в виде кластера C₆₀/Tween-80 и содержащего в качестве основы НГП ЦАХ, наблюдается более раннее завершение воспалительного процесса, отчетливая стимуляция роста грануляционной ткани и усиление процессов краевой эпителизации.

1. Раневое покрытие с лечебным действием, содержащее антимикробный, антиферментный, гемостатический и некролитический компоненты, отличающееся тем, что дополнительно содержит кластер фуллерен С₆₀/Tween-80 и само покрытие является перфорированной гидроколлоидной целлюлозой Acetobacter xylinum, насыщенной в количестве 75-92 мас.%. комплексом растворов биологически активных компонентов, причем их содержание в комплексе, мас.%:

фуллерен C60/Tween-80	0,05-1,0
антимикробный компонент	1,0-5,0
антиферментный и гемостатический компонент	2,0-5,0
некролитический компонент	5,0-10,0
вода с Tween-80	остальное

2. Раневое покрытие по п.1, отличающееся тем, что антимикробный компонент выбран из диоксидина, хлоргексидина, модифицированного катапола, серебра, стабилизированного арабиногалактаном.

3. Раневое покрытие по п.1, отличающееся тем, что антиферментным и гемостатическим компонентом является ε-аминокапроновая кислота.

4. Раневое покрытие по п.1, отличающееся тем, что некролитическим компонентом является мочевина.