Dziękujemy za odwiedzenie strony Nature.com. Wersja przeglądarki, której używasz, ma ograniczoną obsługę CSS. Aby uzyskać najlepsze rezultaty, zalecamy korzystanie z nowszej wersji przeglądarki (lub wyłączenie trybu zgodności w przeglądarce Internet Explorer). W międzyczasie, aby zapewnić ciągłą obsługę, wyświetlamy witrynę bez stylów i JavaScriptu.
Rozwój mikroorganizmów w ranach często objawia się w postaci biofilmu, który utrudnia gojenie i jest trudny do usunięcia. Nowe opatrunki ze srebrem rzekomo zwalczają zakażenia ran, ale ich skuteczność w zwalczaniu biofilmu i niezależne od zakażenia efekty gojenia są na ogół nieznane. Wykorzystując modele biofilmu in vitro i in vivo Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa, przedstawiamy skuteczność opatrunków generujących jony Ag1+; opatrunków Ag1+ zawierających kwas etylenodiaminotetraoctowy i chlorek benzetoniowy (Ag1+/EDTA/BC) oraz opatrunków zawierających azotan srebra (oksysole Ag), które wytwarzają jony Ag1+, Ag2+ i Ag3+, zwalczając biofilm ran i jego wpływ na gojenie. Opatrunki Ag1+ miały minimalny wpływ na biofilm ran in vitro i na myszach (C57BL/6j). Natomiast utlenione sole Ag i opatrunki Ag1+/EDTA/BC znacząco zmniejszyły liczbę żywych bakterii w biofilmach in vitro i wykazały istotną redukcję składników bakteryjnych i EPS w biofilmach ran u myszy. Opatrunki te miały różny wpływ na gojenie ran zakażonych i niezakażonych biofilmem, przy czym opatrunki z solami utlenionymi miały korzystniejszy wpływ na reepitalizację, rozmiar rany i stan zapalny w porównaniu z metodami kontrolnymi i innymi opatrunkami ze srebrem. Różne właściwości fizykochemiczne opatrunków ze srebrem mogą mieć różny wpływ na biofilm rany i gojenie, co należy uwzględnić przy wyborze opatrunku do leczenia ran zakażonych biofilmem.
Rany przewlekłe definiuje się jako „rany, które nie przechodzą przez normalne etapy gojenia w sposób uporządkowany i terminowy”1. Rany przewlekłe stanowią obciążenie psychologiczne, społeczne i ekonomiczne dla pacjentów i systemu opieki zdrowotnej. Roczne wydatki NHS na leczenie ran i chorób współistniejących szacuje się na 8,3 miliarda funtów w latach 2017–2018. Rany przewlekłe stanowią obecnie palący problem również w Stanach Zjednoczonych, gdzie Medicare szacuje roczny koszt leczenia pacjentów z ranami na 28,1–96,8 miliarda dolarów3.
Infekcja jest głównym czynnikiem utrudniającym gojenie się ran. Infekcje często manifestują się w postaci biofilmu, który występuje w 78% niegojących się ran przewlekłych. Biofilmy powstają, gdy mikroorganizmy nieodwracalnie przylegają do powierzchni, takich jak rany, i mogą się agregować, tworząc pozakomórkowe skupiska produkujące polimery (EPS). Biofilm rany wiąże się ze wzmożoną reakcją zapalną, prowadzącą do uszkodzenia tkanek, co może opóźnić lub uniemożliwić gojenie4. Wzrost uszkodzeń tkanek może być częściowo spowodowany zwiększoną aktywnością metaloproteinaz macierzy, kolagenazy, elastazy i reaktywnych form tlenu5. Co więcej, komórki zapalne i biofilmy same w sobie zużywają dużo tlenu i mogą w związku z tym powodować miejscowe niedotlenienie tkanek, pozbawiając komórki niezbędnego tlenu do skutecznej naprawy tkanek6.
Dojrzałe biofilmy są wysoce oporne na środki przeciwdrobnoustrojowe, co wymaga agresywnych strategii kontroli zakażeń biofilmem, takich jak mechaniczne leczenie z następowym skutecznym leczeniem przeciwdrobnoustrojowym. Ponieważ biofilmy mogą się szybko regenerować, skuteczne środki przeciwdrobnoustrojowe mogą zmniejszyć ryzyko ponownego powstania po chirurgicznym oczyszczeniu rany.
Srebro jest coraz częściej stosowane w opatrunkach przeciwdrobnoustrojowych i często stosowane jako leczenie pierwszego rzutu w przypadku przewlekłych, zakażonych ran. W sprzedaży dostępnych jest wiele opatrunków ze srebra, z których każdy zawiera inny skład, stężenie i matrycę bazową. Postęp w dziedzinie srebrnych opasek na ramię doprowadził do opracowania nowych opasek. Metaliczna postać srebra (Ag0) jest obojętna; aby osiągnąć skuteczność przeciwdrobnoustrojową, musi ono stracić elektron, tworząc srebro jonowe (Ag1+). Tradycyjne opatrunki ze srebra zawierają związki srebra lub srebro metaliczne, które po wystawieniu na działanie cieczy rozkładają się, tworząc jony Ag1+. Jony Ag1+ reagują z komórką bakteryjną, usuwając elektrony z elementów strukturalnych lub krytycznych procesów niezbędnych do przeżycia. Opatentowana technologia doprowadziła do opracowania nowego związku srebra, oksysoli Ag (azotanu srebra, Ag7NO11), który jest składnikiem opatrunków na rany. W przeciwieństwie do tradycyjnego srebra, rozkład soli zawierających tlen prowadzi do powstania stanów srebra o wyższej wartościowości (Ag1+, Ag2+ i Ag3+). Badania in vitro wykazały, że niskie stężenia utlenionych soli srebra są skuteczniejsze niż srebro jednojonowe (Ag1+) w zwalczaniu bakterii patogennych, takich jak Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus i Escherichia coli8,9. Inny nowy rodzaj opatrunku ze srebrem zawiera dodatkowe składniki, a mianowicie kwas etylenodiaminotetraoctowy (EDTA) i chlorek benzetoniowy (BC), które, jak doniesiono, działają na EPS biofilmu, zwiększając w ten sposób penetrację srebra do jego wnętrza. Te nowe technologie srebra oferują nowe sposoby na zwalczanie biofilmu ran. Należy jednak pamiętać o wpływie tych środków przeciwdrobnoustrojowych na środowisko rany i gojenie niezależne od zakażenia, aby nie dopuścić do powstania niekorzystnego środowiska rany ani opóźnienia gojenia. W przypadku kilku opatrunków ze srebrem zgłoszono obawy dotyczące cytotoksyczności srebra in vitro10,11. Jednak cytotoksyczność in vitro nie przełożyła się jeszcze na toksyczność in vivo, a kilka opatrunków Ag1+ wykazało dobry profil bezpieczeństwa12.
W niniejszym artykule zbadaliśmy skuteczność opatrunków karboksymetylocelulozowych zawierających nowe formulacje srebra w zwalczaniu biofilmu ran in vitro i in vivo. Ponadto, oceniliśmy wpływ tych opatrunków na odpowiedź immunologiczną i gojenie, niezależnie od infekcji.
Wszystkie użyte opatrunki były dostępne w sprzedaży. Opatrunek żelowo-włóknisty 3M Kerracel (3M, Knutsford, Wielka Brytania) to nieantybakteryjny opatrunek żelowo-włóknisty na bazie karboksymetylocelulozy (CMC), który w tym badaniu był stosowany jako opatrunek kontrolny. Oceniono trzy antybakteryjne opatrunki srebrowe CMC, a mianowicie opatrunek 3M Kerracel Ag (3M, Knutsford, Wielka Brytania), który zawiera 1,7% wag. utlenionej soli srebra (Ag7NO11) w jonach srebra o wyższej wartościowości (Ag1+, Ag2+ i Ag3+). Podczas rozkładu Ag7NO11 jony Ag1+, Ag2+ i Ag3+ powstają w stosunku 1:2:4. Opatrunek Aquacel Ag Extra zawierający 1,2% chlorku srebra (Ag1+) (ConvaTec, Deeside, Wielka Brytania) 13 i opatrunek Aquacel Ag + Extra zawierający 1,2% chlorku srebra (Ag1+), EDTA i chlorek benzetoniowy (ConvaTec, Deeside, Wielka Brytania) 14.
W badaniu wykorzystano szczepy Pseudomonas aeruginosa NCTC 10781 (Public Health England, Salisbury) i Staphylococcus aureus NCTC 6571 (Public Health England, Salisbury).
Bakterie hodowano przez noc w bulionie Mullera-Hintona (Oxoid, Altrincham, Wielka Brytania). Hodowlę rozcieńczono w bulionie Mullera-Hintona w stosunku 1:100 i pobrano 200 µl na sterylne membrany cykloporowe Whatman o średnicy 0,2 µm (Whatman plc, Maidstone, Wielka Brytania) na płytki agarowe Mullera-Hintona (Sigma-Aldrich Company Ltd, Kent, Wielka Brytania). ) Tworzenie biofilmu kolonialnego w temperaturze 37°C przez 24 godziny. Biofilmy kolonialne badano pod kątem logarytmicznego kurczliwości.
Pociąć opatrunek na kawałki o powierzchni 3 cm² i wstępnie zwilżyć sterylną wodą dejonizowaną. Umieścić opatrunek na biofilmie kolonii na płytce agarowej. Usunąć każde 24 ha biofilmu, a liczbę żywych bakterii w biofilmie (CFU/ml) określić ilościowo poprzez seryjne rozcieńczenia (od 10−1 do 10−7) w bulionie neutralizującym Day-Angle (Merck-Millipore). Po 24 godzinach inkubacji w temperaturze 37°C, wykonano standardowe liczenie płytek na płytkach agarowych Mueller-Hinton. Każde leczenie i punkt czasowy wykonywano trzykrotnie, a liczenie płytek powtarzano dla każdego rozcieńczenia.
Skóra z boczku wieprzowego jest uzyskiwana od samic świń rasy Large White w ciągu 15 minut od uboju zgodnie z normami eksportowymi Unii Europejskiej. Skórę ogolono i oczyszczono wacikami nasączonymi alkoholem, a następnie zamrożono w temperaturze -80°C na 24 godziny w celu dewitalizacji skóry. Po rozmrożeniu, fragmenty skóry o powierzchni 1 cm2 przemyto trzykrotnie PBS, 0,6% podchlorynem sodu i 70% etanolem przez 20 minut za każdym razem. Przed usunięciem naskórka usuń wszelkie pozostałości etanolu, przemywając je trzykrotnie w sterylnym PBS. Skórę hodowano na płytce 6-dołkowej z membraną nylonową o grubości 0,45 μm (Merck-Millipore) na wierzchu i 3 wkładkami chłonnymi (Merck-Millipore) zawierającymi 3 ml płodowej surowicy bydlęcej (Sigma) uzupełnionej 10% zmodyfikowanym podłożem Eagle'a Dulbecco (Dulbecco's Modified Eagle Medium – Aldrich Ltd.).
Kolonialne biofilmy hodowano zgodnie z opisem badań ekspozycji na biofilm. Po 72-godzinnej hodowli biofilmu na membranie, biofilm naniesiono na powierzchnię skóry za pomocą sterylnej ezy, a membranę usunięto. Następnie biofilm inkubowano na skórze właściwej świni przez kolejne 24 godziny w temperaturze 37°C, aby umożliwić mu dojrzenie i przylgnięcie do skóry świni. Po dojrzeniu i przylgnięciu biofilmu, na powierzchnię skóry nałożono bezpośrednio opatrunek o powierzchni 1,5 cm², wstępnie zwilżony sterylną wodą destylowaną, i inkubowano w temperaturze 37°C przez 24 godziny. Żywe bakterie uwidoczniono poprzez barwienie poprzez równomierne nałożenie odczynnika do badania żywotności komórek PrestoBlue (Invitrogen, Life Technologies, Paisley, Wielka Brytania) na powierzchnię wierzchołkową każdego eksplantatu i inkubację przez 5 minut. Użyj aparatu cyfrowego Leica DFC425 do natychmiastowego rejestrowania obrazów na mikroskopie Leica MZ8. Obszary oznaczone na różowo zostały skwantyfikowane za pomocą oprogramowania Image Pro w wersji 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD Image-Pro (mediacy.com)). Mikroskopię skaningową elektronową przeprowadzono zgodnie z poniższym opisem.
Bakterie hodowane przez noc rozcieńczono w bulionie Muellera-Hintona w stosunku 1:100. 200 μl hodowli dodano do sterylnej membrany cykloporowej Whatman o średnicy 0,2 μm (Whatman, Maidstone, Wielka Brytania) i wysiano na agarze Muellera-Hintona. Płytki z biofilmem inkubowano w temperaturze 37°C przez 72 godziny, aby umożliwić utworzenie dojrzałego biofilmu.
Po 3 dniach dojrzewania biofilmu, bezpośrednio na biofilm nałożono opatrunek o powierzchni 3 cm² i inkubowano w temperaturze 37°C przez 24 godziny. Po usunięciu opatrunku z powierzchni biofilmu, na powierzchnię każdego biofilmu dodano 1 ml odczynnika PrestoBlue Cell Viability Reagent (Invitrogen, Waltham, MA) na 20 sekund. Powierzchnie wysuszono, a następnie zarejestrowano zmiany koloru za pomocą aparatu cyfrowego Nikon D2300 (Nikon UK Ltd., Kingston, Wielka Brytania).
Przygotować hodowle nocne na agarze Mueller-Hinton, przenieść pojedyncze kolonie do 10 ml bulionu Mueller-Hinton i inkubować na wytrząsarce w temperaturze 37°C (100 obr./min). Po inkubacji nocnej hodowlę rozcieńczono w stosunku 1:100 w bulionie Mueller-Hinton, a 300 µl naniesiono na 0,2 µm okrągłą membranę cykloporową Whatman (Whatman International, Maidstone, Wielka Brytania) na agarze Mueller-Hinton i inkubowano w temperaturze 37°C przez 72 godziny. Dojrzały biofilm nałożono na ranę, jak opisano poniżej.
Wszystkie prace ze zwierzętami przeprowadzono na Uniwersytecie w Manchesterze na podstawie licencji projektu zatwierdzonej przez Biuro Dobrostanu Zwierząt i Przeglądu Etycznego (P8721BD27) oraz zgodnie z wytycznymi opublikowanymi przez Ministerstwo Spraw Wewnętrznych w ramach zrewidowanej ustawy ASPA z 2012 roku. Wszyscy autorzy przestrzegali wytycznych dotyczących przybycia. Do wszystkich badań in vivo wykorzystano ośmiotygodniowe myszy C57BL/6j (Envigo, Oxon, Wielka Brytania). Myszy znieczulono izofluranem (Piramal Critical Care Ltd, West Drayton, Wielka Brytania), a ich grzbietowe powierzchnie ogolono i oczyszczono. Następnie każdej myszy wykonano ranę wyciętą o wymiarach 2 × 6 mm za pomocą sztancy biopsyjnej Stiefel (Schuco International, Hertfordshire, Wielka Brytania). W przypadku ran zakażonych biofilmem, nanieść 72-godzinny biofilm kolonialny wyhodowany na membranie, jak opisano powyżej, na warstwę skóry właściwej rany za pomocą sterylnej ezy do posiewu natychmiast po urazie i wyrzucić membranę. Jeden centymetr kwadratowy opatrunku zwilżono wstępnie jałową wodą, aby utrzymać wilgotne środowisko rany. Opatrunki nakładano bezpośrednio na każdą ranę i pokrywano folią 3M Tegaderm (3M, Bracknell, Wielka Brytania) oraz płynnym klejem Mastisol (Eloquest Healthcare, Ferndale, MI) nałożonym na brzegi, aby zapewnić dodatkową przyczepność. Buprenorfinę (Animalcare, York, Wielka Brytania) podawano w stężeniu 0,1 mg/kg jako środek przeciwbólowy. Trzy dni po urazie myszy poddano selekcji metodą z Wykazu I, a następnie usunięto, przekrojono na pół i przechowywano ranę w razie potrzeby.
Barwienie hematoksyliną (ThermoFisher Scientific) i eozyną (ThermoFisher Scientific) wykonano zgodnie z protokołem producenta. Powierzchnię rany i reepitalizację określono ilościowo za pomocą oprogramowania Image Pro w wersji 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD).
Skrawki tkanek odparafinowano w ksylenie (ThermoFisher Scientific, Loughborough, Wielka Brytania), ponownie uwodniono 100–50% etanolem stężonym i krótko zanurzono w wodzie dejonizowanej (ThermoFisher Scientific). Immunohistochemię wykonano przy użyciu zestawu VectaStain Elite ABC PK-6104 (Vector Laboratories, Burlingame, Kalifornia) zgodnie z protokołem producenta. Pierwotne przeciwciała przeciwko neutrofilom NIMP-R14 (Thermofisher Scientific) i makrofagom Ms CD107b Pure M3/84 (BD Biosciences, Wokingham, Wielka Brytania) rozcieńczono w roztworze blokującym w stosunku 1:100 i dodano do powierzchni przekroju, a następnie dodano 2 przeciwciała anty-, VectaStain ABC i zestaw substratów Vector Nova Red Peroxidase (HRP) (Vector Laboratories, Burlingame, Kalifornia) i kontrastowano hematoksyliną. Obrazy uzyskano przy użyciu mikroskopu Olympus BX43 i aparatu cyfrowego Olympus DP73 (Olympus, Southend-on-Sea, Wielka Brytania).
Próbki skóry utrwalano w 2,5% glutaraldehydu i 4% formaldehydu w 0,1 M HEPES (pH 7,4) przez 24 godziny w temperaturze 4°C. Próbki odwadniano etanolem o stężeniu stężonym i suszono w CO2 za pomocą suszarki Quorum K850 do punktów krytycznych (Quorum Technologies Ltd, Loughton, Wielka Brytania), a następnie napylano powłokę ze stopu złota i palladu za pomocą miniaturowego systemu Quorum SC7620 do napylania jarzeniowego. Obrazowanie próbek wykonano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego FEI Quanta 250 (ThermoFisher Scientific) w celu uwidocznienia centralnego punktu rany.
Jodek Toto-1 (2 μM) naniesiono na wyciętą powierzchnię rany myszy i inkubowano przez 5 minut w temperaturze 37 °C (ThermoFisher Scientific), a następnie poddano działaniu Syto-60 (10 μM) w temperaturze 37 °C (ThermoFisher Scientific). 15-minutowe obrazy w układzie Z wykonano przy użyciu aparatu Leica TCS SP8.
Dane biologiczne i techniczne powtórzeń zostały zestawione w tabeli i przeanalizowane za pomocą oprogramowania Graphpad Prism V9 (GraphPad Software, La Jolla, Kalifornia). Do sprawdzenia różnic między każdym rodzajem leczenia a opatrunkiem kontrolnym bez dodatku środka przeciwdrobnoustrojowego zastosowano jednokierunkową analizę wariancji z wielokrotnymi porównaniami z wykorzystaniem testu post hoc Dunnetta. Za istotną statystycznie uznano wartość p <0,05.
Skuteczność włóknistych opatrunków z żelem srebrnym została po raz pierwszy oceniona w warunkach in vitro na koloniach biofilmu Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa. Opatrunki srebrne zawierają różne formuły srebra: tradycyjne opatrunki srebrne wytwarzają jony Ag1+; opatrunki srebrne, które mogą wytwarzać jony Ag1+ po dodaniu EDTA/BC, mogą niszczyć macierz biofilmu i wystawiać bakterie na działanie srebra pod wpływem działania przeciwbakteryjnego jonów srebra15 oraz opatrunki zawierające utlenione sole Ag, które wytwarzają jony Ag1+, Ag2+ i Ag3+. Jego skuteczność porównano z nieantybakteryjnym opatrunkiem kontrolnym wykonanym z żelowanych włókien. Pozostałe żywe bakterie w biofilmie oceniano co 24 godziny przez 8 dni (ryc. 1). W 5. dniu biofilm ponownie zaszczepiono 3,85 × 105S. Staphylococcus aureus lub 1,22 × 105P. aeruginosa w celu oceny regeneracji biofilmu. W porównaniu z opatrunkami kontrolnymi bez dodatku środków przeciwdrobnoustrojowych, opatrunki Ag1+ miały minimalny wpływ na żywotność bakterii w biofilmie Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa w ciągu 5 dni. Natomiast opatrunki zawierające utlenione sole Ag i Ag1+ + EDTA/BC skutecznie zabijały bakterie w biofilmie w ciągu 5 dni. Po wielokrotnym zaszczepieniu bakteriami planktonowymi w 5. dniu nie zaobserwowano odbudowy biofilmu (ryc. 1).
Oznaczenie ilościowe żywych bakterii w biofilmie Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa po zastosowaniu opatrunków ze srebrem. Kolonie biofilmu Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa poddano działaniu opatrunków ze srebrem lub opatrunków kontrolnych bez działania przeciwbakteryjnego, a liczbę pozostałych żywych bakterii określano co 24 godziny. Po 5 dniach biofilm ponownie zaszczepiono szczepem Staphylococcus aureus w dawce 3,85×105S lub 1,22×105P. Kolonie bakterioplanktonu Pseudomonas aeruginosa formowano indywidualnie w celu oceny regeneracji biofilmu. Wykresy przedstawiają średnią ± błąd standardowy.
Aby zobrazować wpływ opatrunków ze srebrem na żywotność biofilmu, opatrunki nałożono na dojrzałe biofilmy wyhodowane ex vivo na skórze świń. Po 24 godzinach opatrunek usunięto, a biofilm zabarwiono niebieskim barwnikiem reaktywnym, który jest metabolizowany przez żywe bakterie do koloru różowego. Biofilmy poddane działaniu opatrunków kontrolnych były różowe, co wskazuje na obecność żywych bakterii w biofilmie (Rysunek 2A). Natomiast biofilm poddany działaniu opatrunków Ag oxysols był głównie niebieski, co wskazuje, że pozostałe bakterie na powierzchni skóry świni były bakteriami nieżywymi (Rysunek 2B). W biofilmach poddanych działaniu opatrunków zawierających Ag1+ obserwowano mieszane zabarwienie niebieskie i różowe, co wskazuje na obecność żywych i nieżywych bakterii w biofilmie (Rysunek 2C), podczas gdy opatrunki EDTA/BC zawierające Ag1+ były głównie niebieskie z kilkoma różowymi plamkami, wskazującymi obszary nienaruszone przez opatrunek ze srebrem (Rysunek 2D). Kwantyfikacja obszarów aktywnych (różowych) i nieaktywnych (niebieskich) wykazała, że łatka kontrolna była aktywna w 75% (Rysunek 2E). Opatrunki Ag1+ + EDTA/BC działały podobnie do opatrunków z utlenioną solą Ag, ze wskaźnikami przeżywalności odpowiednio 13% i 14%. Opatrunek Ag1+ zmniejszył również żywotność bakterii o 21%. Następnie te biofilmy obserwowano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Po leczeniu opatrunkiem kontrolnym i opatrunkiem Ag1+ zaobserwowano warstwę Pseudomonas aeruginosa pokrywającą skórę świni (Rysunek 2F, H), natomiast po leczeniu opatrunkiem Ag1+ znaleziono niewiele komórek bakteryjnych i niewiele komórek bakteryjnych pod nimi. Włókna kolagenowe można uznać za strukturę tkankową skóry świni (Rysunek 2G). Po leczeniu opatrunkiem Ag1+ + EDTA/BC widoczne były płytki bakteryjne i leżące pod nimi płytki z włókien kolagenowych (Rysunek 2I).
Wizualizacja biofilmu Pseudomonas aeruginosa po zastosowaniu opatrunków ze srebrem. (A–D) Żywotność bakterii w biofilmach Pseudomonas aeruginosa wyhodowanych na skórze świń uwidoczniono za pomocą barwnika PrestoBlue po 24 godzinach od zastosowania opatrunków ze srebrem lub opatrunków kontrolnych bez działania przeciwdrobnoustrojowego. Żywe bakterie są różowe, nieżywe bakterie, a skóra świń jest niebieska. (E) Kwantyfikacja biofilmów Pseudomonas aeruginosa wyhodowanych na skórze świń (różowa plamka) za pomocą mikroskopu skaningowego Image Pro w wersji 10 (FI) i poddanych działaniu opatrunku ze srebrem lub opatrunków kontrolnych bez działania przeciwdrobnoustrojowego przez 24 godziny. Skala SEM = 5 µm. (J–M) Biofilmy kolonialne wyrosły na filtrach i zostały wybarwione barwnikiem reaktywnym PrestoBlue po 24 godzinach inkubacji z opatrunkami ze srebrem.
Aby określić, czy bliski kontakt opatrunków z biofilmami wpływa na ich skuteczność, kolonie biofilmów umieszczone na płaskiej powierzchni poddano działaniu opatrunków przez 24 godziny, a następnie barwiono barwnikami reaktywnymi. Niepoddany działaniu barwników biofilm miał ciemnoróżowy kolor (rysunek 2J). W przeciwieństwie do biofilmów poddanych działaniu opatrunków zawierających utlenione sole Ag (rysunek 2K), biofilmy poddane działaniu opatrunków zawierających Ag1+ lub Ag1+ + EDTA/BC wykazywały pasma różowego zabarwienia (rysunek 2L, M). To różowe zabarwienie wskazuje na obecność żywych bakterii i jest związane z obszarem szwu w opatrunku. Te wszyte obszary tworzą martwe przestrzenie, które umożliwiają bakteriom przetrwanie w biofilmie.
Aby ocenić skuteczność opatrunków ze srebrem in vivo, rany wycięte pełnej grubości u myszy zakażonych dojrzałymi biofilmami S. aureus i P. aeruginosa leczono opatrunkami kontrolnymi bez działania przeciwdrobnoustrojowego lub opatrunkami ze srebrem. Po 3 dniach leczenia analiza obrazu makroskopowego wykazała mniejsze rozmiary ran po zastosowaniu opatrunków z solą utlenioną w porównaniu z opatrunkami kontrolnymi bez działania przeciwdrobnoustrojowego i innymi opatrunkami ze srebrem (ryc. 3A-H). Aby potwierdzić te obserwacje, pobrano próbki ran, a ich powierzchnię i reepitalizację oznaczono ilościowo na skrawkach tkankowych barwionych hematoksyliną i eozyną za pomocą oprogramowania Image Pro w wersji 10 (ryc. 3I-L).
Wpływ opatrunków ze srebrem na powierzchnię rany i reepitalizację ran zakażonych biofilmem. (A–H) Małe komórki zakażone biofilmem Pseudomonas aeruginosa (A–D) i Staphylococcus aureus (E–H) po trzech dniach leczenia opatrunkiem kontrolnym bez działania przeciwbakteryjnego, opatrunkiem z solą utlenioną Ag, opatrunkiem Ag1+ i opatrunkiem Ag1+. Typowe obrazy makroskopowe ran myszy z opatrunkiem Ag1+ + EDTA/BC. (IL) Typowe zakażenie Pseudomonas aeruginosa, preparaty histologiczne barwione hematoksyliną i eozyną, użyte do ilościowego określenia powierzchni rany i regeneracji nabłonka. Kwantyfikacja powierzchni rany (M, O) i procent reepitalizacji (N, P) ran zakażonych biofilmem Pseudomonas aeruginosa (M, N) i Staphylococcus aureus (O, P) (w każdej grupie leczonej n = 12). Wykresy przedstawiają średnią ± błąd standardowy. * średnia p = < 0,05 ** średnia p = < 0,01; skala makroskopowa = 2,5 mm, skala histologiczna = 500 µm.
Kwantyfikacja powierzchni rany zakażonej biofilmem Pseudomonas aeruginosa (rysunek 3M) wykazała, że rany leczone oksysolami Ag miały średnią powierzchnię rany 2,5 mm2, podczas gdy opatrunek kontrolny bez dodatku środków przeciwdrobnoustrojowych miał średnią powierzchnię rany 3,1 mm2, co nie jest prawdą. osiągnęły istotność statystyczną (rysunek 3M). p = 0,423). Rany leczone Ag1+ lub Ag1+ + EDTA/BC nie wykazały zmniejszenia powierzchni rany (odpowiednio 3,1 mm2 i 3,6 mm2). Leczenie opatrunkiem z utlenioną solą Ag sprzyjało ponownemu nabłonkowaniu w większym stopniu niż opatrunek kontrolny bez dodatku środków przeciwdrobnoustrojowych (odpowiednio 34% i 15%; p = 0,029) i Ag1+ lub Ag1+ + EDTA/BC (odpowiednio 10% i 11%) (rysunek 3N). . , odpowiednio).
Podobne tendencje w zakresie powierzchni rany i regeneracji nabłonka obserwowano w ranach zakażonych biofilmem S. aureus (Rysunek 3O). Opatrunki zawierające utlenione sole srebra zmniejszyły powierzchnię rany (2,0 mm2) o 23% w porównaniu z kontrolnym opatrunkiem bez działania przeciwdrobnoustrojowego (2,6 mm2), chociaż redukcja ta nie była istotna statystycznie (p = 0,304) (Rysunek 3O). Ponadto powierzchnia rany w grupie leczonej Ag1+ była nieznacznie zmniejszona (2,4 mm2), podczas gdy rana leczona opatrunkiem Ag1+ + EDTA/BC nie zmniejszyła powierzchni rany (2,9 mm2). Sole tlenowe Ag sprzyjały również ponownej epitelializacji ran zakażonych biofilmem S. aureus (31%) w większym stopniu niż ran leczonych opatrunkami kontrolnymi bez działania przeciwdrobnoustrojowego (12%, p = 0,003) (Rysunek 3P). Opatrunki Ag1+ (16%, p = 0,903) i Ag+1 + EDTA/BC (14%, p = 0,965) wykazały poziom regeneracji nabłonka podobny do kontrolnego.
Aby zobrazować wpływ opatrunków ze srebrem na matrycę biofilmu, wykonano barwienie jodkiem Toto 1 i Syto 60 (ryc. 4). Jodek Toto 1 to barwnik nieprzepuszczalny dla komórek, który można wykorzystać do dokładnej wizualizacji zewnątrzkomórkowych kwasów nukleinowych, występujących obficie w EPS biofilmu. Syto 60 to barwnik przepuszczalny dla komórek, stosowany jako barwnik kontrastowy16. Obserwacje jodku Toto 1 i Syto 60 w ranach zaszczepionych biofilmem Pseudomonas aeruginosa (ryc. 4A-D) i Staphylococcus aureus (ryc. 4I-L) wykazały, że po 3 dniach stosowania opatrunku, EPS w biofilmie uległo znacznemu zmniejszeniu. Opatrunki Ag1+ bez dodatkowych składników antybiofilmowych znacząco zmniejszyły ilość wolnego DNA w ranach zaszczepionych bakterią Pseudomonas aeruginosa, ale były mniej skuteczne w ranach zaszczepionych bakterią Staphylococcus aureus.
Obrazowanie in vivo biofilmu rany po 3 dniach leczenia opatrunkami kontrolnymi lub srebrowymi. Obrazy konfokalne Pseudomonas aeruginosa (A–D) i Staphylococcus aureus (I–L) barwione barwnikiem Toto 1 (zielonym) w celu uwidocznienia zewnątrzkomórkowych kwasów nukleinowych, składnika polimerów biofilmu zewnątrzkomórkowego. Do barwienia wewnątrzkomórkowych kwasów nukleinowych należy użyć barwnika Syto 60 (czerwonego). P. Skaningowa mikroskopia elektronowa ran zakażonych biofilmem Pseudomonas aeruginosa (E–H) i Staphylococcus aureus (M–P) po 3 dniach leczenia opatrunkami kontrolnymi i srebrowymi. Skala SEM = 5 µm. Skala obrazowania konfokalnego = 50 µm.
Badanie mikroskopem elektronowym skaningowym wykazało, że u myszy zaszczepionych koloniami biofilmu Pseudomonas aeruginosa (ryc. 4E-H) i Staphylococcus aureus (ryc. 4M-P) stwierdzono istotnie mniej bakterii w ranach po 3 dniach leczenia opatrunkami zawierającymi wyłącznie srebro.
Aby ocenić wpływ opatrunków ze srebrem na stan zapalny rany u myszy zakażonych biofilmem, skrawki ran zakażonych biofilmem, leczonych opatrunkami kontrolnymi lub opatrunkami ze srebrem przez 3 dni, barwiono immunohistochemicznie przy użyciu przeciwciał specyficznych dla neutrofili i makrofagów. Ilościowe oznaczanie neutrofili i makrofagów wewnętrznie. ziarniny. Rycina 5). Wszystkie opatrunki ze srebrem zmniejszyły liczbę neutrofili i makrofagów w ranach zakażonych Pseudomonas aeruginosa w porównaniu z opatrunkami kontrolnymi bez działania przeciwdrobnoustrojowego po trzech dniach leczenia. Jednakże leczenie opatrunkiem z utlenioną solą srebra spowodowało większą redukcję liczby neutrofili (p = <0,0001) i makrofagów (p = <0,0001) w porównaniu z innymi testowanymi opatrunkami ze srebrem (rycina 5I, J). Chociaż opatrunek Ag1+ + EDTA/BC miał większy wpływ na biofilm rany, to w mniejszym stopniu zmniejszył liczbę neutrofili i makrofagów niż opatrunek Ag1+. Umiarkowane rany zakażone biofilmem S. aureus obserwowano również po zastosowaniu opatrunku z oksysolami Ag (p = <0,0001), Ag1+ (p = 0,0008) i Ag1++ EDTA/BC (p = 0,0043) w porównaniu z grupą kontrolną. Podobne tendencje obserwowano w przypadku neutropenii. (Rys. 5K). Jednakże, tylko opatrunek z utlenioną solą Ag wykazał istotną redukcję liczby makrofagów w tkance ziarninowej w porównaniu z grupą kontrolną w ranach zakażonych biofilmem S. aureus (p = 0,0339) (Rysunek 5L).
Neutrofile i makrofagi oznaczano ilościowo w ranach zakażonych biofilmami Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus po 3 dniach leczenia kontrolą bez działania przeciwbakteryjnego lub opatrunkami ze srebrem. Neutrofile (AD) i makrofagi (EH) oznaczano ilościowo w skrawkach tkanek barwionych przeciwciałami specyficznymi dla neutrofili lub makrofagów. Oznaczanie ilościowe neutrofili (I i K) i makrofagów (J i L) w ranach zakażonych biofilmami Pseudomonas aeruginosa (I i J) i Staphylococcus aureus (K i L). N = 12 w grupie. Wykresy przedstawiają średnią +/- błąd standardowy, wartości istotności w porównaniu z opatrunkiem kontrolnym bez działania przeciwbakteryjnego, * średnia p = < 0,05, ** średnia p = < 0,01; *** średnia p = < 0,001; oznacza p = < 0,0001).
Następnie oceniliśmy wpływ opatrunków ze srebrem na gojenie niezależne od zakażenia. Niezainfekowane rany wycięte leczono kontrolnym opatrunkiem bez działania przeciwdrobnoustrojowego lub opatrunkiem ze srebrem przez 3 dni (ryc. 6). Spośród testowanych opatrunków ze srebrem, jedynie rany leczone opatrunkiem z solą utlenioną wydawały się mniejsze na obrazach makroskopowych niż rany leczone kontrolą (ryc. 6A-D). Kwantyfikacja powierzchni rany za pomocą analizy histologicznej wykazała, że średnia powierzchnia rany po leczeniu opatrunkiem Ag oxysols wynosiła 2,35 mm2 w porównaniu do 2,96 mm2 dla ran leczonych grupą kontrolną, ale różnica ta nie osiągnęła istotności statystycznej (p = 0,488) (ryc. 6I). Natomiast nie zaobserwowano zmniejszenia powierzchni rany po leczeniu opatrunkami Ag1+ (3,38 mm2, p = 0,757) lub Ag1+ + EDTA/BC (4,18 mm2, p = 0,054) w porównaniu z grupą kontrolną. W przypadku opatrunku Ag oxysol zaobserwowano zwiększoną regenerację nabłonka w porównaniu z grupą kontrolną (odpowiednio 30% vs. 22%), chociaż różnica ta nie była istotna statystycznie (p = 0,067), jednak jest dość istotna i potwierdza wcześniejsze wyniki. Opatrunek z oxysolami sprzyja ponownemu nabłonkowi. - Nabłonkowanie ran niezainfekowanych17. Natomiast leczenie opatrunkami Ag1+ lub Ag1+ + EDTA/BC nie przyniosło żadnego efektu lub wykazało zmniejszone ponowne nabłonkowanie w porównaniu z grupą kontrolną.
Wpływ opatrunku ze srebrem na gojenie się ran u niezainfekowanych myszy z całkowitą resekcją. (AD) Reprezentatywne obrazy makroskopowe ran po trzech dniach leczenia opatrunkiem kontrolnym bez działania przeciwbakteryjnego i opatrunkiem ze srebrem. (EH) Reprezentatywne przekroje ran barwione hematoksyliną i eozyną. Kwantyfikację powierzchni rany (I) i odsetek reepitalizacji (J) obliczono na podstawie przekrojów histologicznych w punkcie środkowym rany za pomocą oprogramowania do analizy obrazu (n = 11–12 w każdej grupie leczonej). Wykresy przedstawiają średnią ± błąd standardowy. * średnia p = <0,05.
Srebro ma długą historię stosowania jako terapia przeciwdrobnoustrojowa w gojeniu ran, ale wiele różnych formulacji i metod podawania może skutkować różnicami w skuteczności przeciwdrobnoustrojowej18. Ponadto właściwości przeciwbiofilmowe poszczególnych systemów podawania srebra nie są w pełni poznane. Chociaż odpowiedź immunologiczna gospodarza jest stosunkowo skuteczna przeciwko bakteriom planktonowym, jest ona generalnie mniej skuteczna przeciwko biofilmom19. Bakterie planktonowe są łatwo fagocytowane przez makrofagi, ale w biofilmach agregaty komórek stwarzają dodatkowe problemy, ograniczając odpowiedź gospodarza do tego stopnia, że komórki układu odpornościowego mogą ulegać apoptozie i uwalniać czynniki prozapalne, wzmacniając odpowiedź immunologiczną20. Zaobserwowano, że niektóre leukocyty mogą przenikać biofilmy21, ale nie są w stanie fagocytować bakterii, gdy ta obrona zostanie osłabiona22. Należy zastosować holistyczne podejście w celu wsparcia odpowiedzi immunologicznej gospodarza przeciwko zakażeniu biofilmem rany. Oczyszczenie rany może fizycznie rozbić biofilm i usunąć większość obciążenia biologicznego, ale odpowiedź immunologiczna gospodarza może być nieskuteczna przeciwko pozostałemu biofilmowi, zwłaszcza jeśli odpowiedź immunologiczna gospodarza jest osłabiona. Terapie przeciwdrobnoustrojowe, takie jak opatrunki ze srebrem, mogą zatem wspierać odpowiedź immunologiczną gospodarza i eliminować zakażenia biofilmem. Skład, stężenie, rozpuszczalność i substrat, z którego srebro jest podawane, mogą wpływać na skuteczność przeciwdrobnoustrojową srebra. W ostatnich latach postęp w technologii przetwarzania srebra sprawił, że opatrunki te stały się skuteczniejsze9,23. Wraz z rozwojem technologii opatrunków ze srebrem, ważne jest zrozumienie ich skuteczności w kontrolowaniu infekcji ran, a co ważniejsze, wpływu tych silnych form srebra na środowisko rany i proces gojenia.
W niniejszym badaniu porównaliśmy skuteczność dwóch zaawansowanych opatrunków ze srebrem z konwencjonalnymi opatrunkami ze srebrem, które wytwarzają jony Ag1+, w walce z biofilmem, wykorzystując różne modele in vitro i in vivo. Oceniliśmy również wpływ tych opatrunków na środowisko rany i gojenie niezależne od zakażenia. Aby zminimalizować wpływ matrycy, w której zastosowano opatrunek, wszystkie testowane opatrunki ze srebrem były wykonane z karboksymetylocelulozy.
Nasza wstępna ocena tych opatrunków ze srebrem w walce z koloniami Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus pokazuje, że w przeciwieństwie do tradycyjnych opatrunków Ag1+, dwa zaawansowane opatrunki ze srebrem, Ag1+ + EDTA/BC i utlenione sole Ag, są skuteczne w 5% przypadków. Skutecznie zabijają bakterie biofilmu w ciągu kilku dni. Ponadto opatrunki te zapobiegają ponownemu tworzeniu się biofilmu po wielokrotnym narażeniu na bakterie planktonowe. Opatrunek Ag1+ zawierał chlorek srebra, ten sam związek srebra i matrycę bazową co Ag1+ + EDTA/BC i miał ograniczony wpływ na żywotność bakterii w biofilmie w tym samym okresie. Obserwacja, że opatrunek Ag1+ + EDTA/BC był skuteczniejszy w walce z biofilmem niż opatrunek Ag1+ składający się z tej samej matrycy i związku srebra, potwierdza tezę, że do zwiększenia skuteczności chlorku srebra w walce z biofilmem potrzebne są dodatkowe składniki, co zostało opisane w innym miejscu15. Wyniki te potwierdzają tezę, że BC i EDTA odgrywają dodatkową rolę, przyczyniając się do ogólnej skuteczności opatrunków, a brak tego składnika w opatrunkach Ag1+ mógł przyczynić się do braku wykazania skuteczności in vitro. Stwierdziliśmy, że opatrunki z utlenionymi solami Ag, wytwarzające jony Ag2+ i Ag3+, wykazywały silniejszą skuteczność przeciwbakteryjną niż Ag1+ i na poziomach podobnych do Ag1+ + EDTA/BC. Jednak ze względu na wysoki potencjał redoks, nie jest jasne, jak długo jony Ag3+ pozostają aktywne i skuteczne wobec biofilmów ran, a zatem wymagają dalszych badań. Ponadto istnieje wiele różnych opatrunków, które generują jony Ag1+, które nie zostały przetestowane w tym badaniu. Opatrunki te składają się z różnych związków srebra, stężeń i matryc zasadowych, co może wpływać na dostarczanie jonów Ag1+ i ich skuteczność wobec biofilmów. Warto również zauważyć, że istnieje wiele różnych modeli in vitro i in vivo stosowanych do oceny skuteczności opatrunków na rany w zwalczaniu biofilmów. Rodzaj zastosowanego modelu, a także zawartość soli i białka w użytych w tych modelach mediach, będą wpływać na skuteczność opatrunku. W naszym modelu in vivo pozwoliliśmy biofilmowi dojrzeć in vitro, a następnie przenieśliśmy go na powierzchnię skóry właściwej rany. Odpowiedź immunologiczna myszy-gospodarza jest stosunkowo skuteczna przeciwko bakteriom planktonowym aplikowanym na ranę, tworząc w ten sposób biofilm w trakcie gojenia się rany. Dodanie dojrzałego biofilmu do rany ogranicza skuteczność odpowiedzi immunologicznej gospodarza na tworzenie biofilmu, umożliwiając mu ustabilizowanie się w ranie przed rozpoczęciem gojenia. Zatem nasz model pozwala nam ocenić skuteczność opatrunków przeciwdrobnoustrojowych na dojrzałych biofilmach, zanim rany zaczną się goić.
Stwierdziliśmy również, że dopasowanie opatrunku wpływa na skuteczność opatrunków ze srebrem na biofilmach hodowanych in vitro i skórze świńskiej. Bliski kontakt z raną jest uważany za krytyczny dla skuteczności przeciwdrobnoustrojowej opatrunku24,25. Opatrunki zawierające utlenione sole Ag miały bliski kontakt z dojrzałymi biofilmami, co skutkowało znacznym zmniejszeniem liczby żywych bakterii w biofilmie po 24 godzinach. Natomiast po zastosowaniu opatrunków Ag1+ i Ag1+ + EDTA/BC, pozostała znaczna liczba żywych bakterii. Opatrunki te zawierają szwy na całej długości opatrunku, co tworzy martwe przestrzenie, które uniemożliwiają bliski kontakt z biofilmem. W naszych badaniach in vitro te obszary bezkontaktowe zapobiegały zabijaniu żywych bakterii w biofilmie. Oceniliśmy żywotność bakterii dopiero po 24 godzinach od zastosowania opatrunku; z czasem, wraz z większym nasyceniem opatrunku, martwa przestrzeń może się zmniejszać, co zmniejsza obszar występowania żywych bakterii. Podkreśla to jednak znaczenie składu opatrunku, a nie tylko rodzaju srebra w opatrunku.
Chociaż badania in vitro są przydatne do porównywania skuteczności różnych technologii srebra, ważne jest również zrozumienie wpływu tych opatrunków na biofilmy in vivo, gdzie tkanki gospodarza i odpowiedzi immunologiczne przyczyniają się do skuteczności opatrunków w zwalczaniu biofilmów. Wpływ tych opatrunków na biofilm ran obserwowano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej i barwienia biofilmu metodą EPS przy użyciu barwników DNA wewnątrzkomórkowego i zewnątrzkomórkowego. Stwierdziliśmy, że po 3 dniach leczenia wszystkie opatrunki skutecznie redukowały bezkomórkowe DNA w ranach zakażonych biofilmem, ale opatrunek Ag1+ był mniej skuteczny w ranach zakażonych Staphylococcus aureus. Skaningowa mikroskopia elektronowa wykazała również, że w ranach leczonych opatrunkami ze srebrem było obecnych znacznie mniej bakterii, chociaż było to bardziej widoczne w przypadku opatrunku z solą utlenioną Ag i opatrunku Ag1+ + EDTA/BC w porównaniu z opatrunkiem Ag1+. Dane te pokazują, że testowane opatrunki ze srebrem miały różny wpływ na strukturę biofilmu, ale żaden z nich nie był w stanie wyeliminować biofilmu, co potwierdza potrzebę holistycznego podejścia do leczenia zakażeń ran biofilmem; stosowania srebrnych opasek. Leczenie poprzedza fizyczne oczyszczenie rany w celu usunięcia większości biofilmu.
Rany przewlekłe często znajdują się w stanie silnego stanu zapalnego, w którym nadmiar komórek zapalnych pozostaje w tkance rany przez dłuższy czas, powodując jej uszkodzenie i wyczerpując zasoby tlenu niezbędne do prawidłowego metabolizmu i funkcjonowania komórek w ranie26. Biofilmy zaostrzają to niekorzystne środowisko rany, negatywnie wpływając na gojenie na wiele sposobów, w tym hamując proliferację i migrację komórek oraz aktywując cytokiny prozapalne27. Wraz ze wzrostem skuteczności opatrunków ze srebrem, ważne jest zrozumienie ich wpływu na środowisko rany i proces gojenia.
Co ciekawe, chociaż wszystkie opatrunki ze srebrem wpływały na skład biofilmu, tylko opatrunki z utlenioną solą srebra zwiększały reepitalizację tych zakażonych ran. Dane te potwierdzają nasze wcześniejsze ustalenia17 oraz wyniki badań Kalana i in. (2017)28, które wykazały dobre profile bezpieczeństwa i toksyczności utlenionych soli srebra, ponieważ niższe stężenia srebra były skuteczne przeciwko biofilmom.
Nasze obecne badanie podkreśla różnice w technologii srebra między opatrunkami ze srebra przeciwdrobnoustrojowego oraz wpływ tej technologii na środowisko rany i gojenie niezależne od zakażenia. Jednakże wyniki te różnią się od wcześniejszych badań wykazujących, że opatrunek Ag1+ + EDTA/BC poprawił parametry gojenia rannych uszu królika in vivo. Jednakże może to być spowodowane różnicami w modelach zwierzęcych, czasach pomiaru i metodach aplikacji bakterii29. W tym przypadku pomiary rany wykonano 12 dni po urazie, aby umożliwić aktywnym składnikom opatrunku działanie na biofilm przez dłuższy okres czasu. Potwierdza to badanie, które wykazało, że klinicznie zakażone owrzodzenia nóg leczone Ag1+ + EDTA/BC początkowo zwiększyły swój rozmiar po jednym tygodniu leczenia, a następnie w ciągu kolejnych 3 tygodni leczenia Ag1+ + EDTA/BC i w ciągu 4 tygodni stosowania leków niebędących lekami przeciwdrobnoustrojowymi. Opatrunki CMC w celu zmniejszenia rozmiaru owrzodzeń30.
Niektóre formy i stężenia srebra wykazano wcześniej jako cytotoksyczne in vitro 11 , ale te wyniki in vitro nie zawsze przekładają się na działania niepożądane in vivo. Ponadto postęp w technologii srebra i lepsze zrozumienie związków srebra i stężeń w opatrunkach doprowadziły do opracowania wielu bezpiecznych i skutecznych opatrunków srebrnych. Jednak w miarę postępu technologii opatrunków srebrnych ważne jest zrozumienie wpływu tych opatrunków na środowisko rany 31,32,33. Wcześniej donoszono, że zwiększone tempo reepitalizacji odpowiada zwiększonej proporcji przeciwzapalnych makrofagów M2 w porównaniu z prozapalnym fenotypem M1. Zaobserwowano to w poprzednim modelu mysim, w którym opatrunki na rany z hydrożelu srebra porównano z opatrunkami z sulfadiazyną srebra i nieprzeciwdrobnoustrojowymi hydrożelami 34 .
Przewlekłe rany mogą wykazywać nadmierny stan zapalny, a zaobserwowano, że obecność nadmiaru neutrofili może negatywnie wpływać na gojenie się ran35. W badaniu na myszach z niedoborem neutrofili, obecność neutrofili opóźniała reepitalizację. Obecność nadmiaru neutrofili prowadzi do wysokiego poziomu proteaz i reaktywnych form tlenu, takich jak nadtlenek i nadtlenek wodoru, które są związane z przewlekłymi i wolno gojącymi się ranami37,38. Podobnie, niekontrolowany wzrost liczby makrofagów może prowadzić do opóźnionego gojenia się ran39. Wzrost ten jest szczególnie istotny, jeśli makrofagi nie są w stanie przejść z fenotypu prozapalnego do fenotypu progojenia, co powoduje, że rany nie wychodzą z fazy zapalnej gojenia40. Zaobserwowaliśmy spadek liczby neutrofili i makrofagów w ranach zakażonych biofilmem po 3 dniach leczenia opatrunkami zawierającymi wyłącznie srebro, ale spadek ten był bardziej wyraźny w przypadku opatrunków z solą utlenioną. Spadek ten może być bezpośrednim wynikiem odpowiedzi immunologicznej na srebro, odpowiedzią na zmniejszone obciążenie biologiczne lub faktem, że rana znajduje się w późniejszym stadium gojenia, a zatem liczba komórek odpornościowych w ranie ulega zmniejszeniu. Zmniejszenie liczby komórek zapalnych w ranie może utrzymać środowisko sprzyjające gojeniu się rany. Mechanizm działania oksysoli srebra Ag sprzyja gojeniu niezależnemu od infekcji jest niejasny, ale zdolność oksysoli srebra Ag do produkcji tlenu i niszczenia szkodliwych poziomów nadtlenku wodoru, mediatora stanu zapalnego, może to wyjaśniać i wymaga dalszych badań17.
Przewlekłe, niegojące się, zakażone rany stanowią problem zarówno dla lekarzy, jak i pacjentów. Chociaż wiele opatrunków deklaruje skuteczność przeciwdrobnoustrojową, badania rzadko koncentrują się na innych kluczowych czynnikach wpływających na mikrośrodowisko rany. Niniejsze badanie pokazuje, że różne technologie wykorzystujące srebro charakteryzują się różną skutecznością przeciwdrobnoustrojową i, co ważne, różnym wpływem na środowisko rany i gojenie, niezależnie od zakażenia. Chociaż badania in vitro i in vivo wykazują skuteczność tych opatrunków w leczeniu zakażeń ran i wspomaganiu gojenia, potrzebne są randomizowane badania kontrolowane, aby ocenić skuteczność tych opatrunków w praktyce klinicznej.
Zestawy danych wykorzystane i/lub przeanalizowane w trakcie niniejszego badania są dostępne u autora korespondencyjnego na uzasadnione żądanie.
Czas publikacji: 15 lipca 2024 r.