Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Добрецов К.Г.

Центр оториноларингологии Сибирского клинического центра России, Красноярск

Столяр С.В.

ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», Просп. Свободный, 79, Красноярск, Россия, 660041;
Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН — обособленное подразделение ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр �Красноярский научный центр�» Сибирского отделения РАН, Академгородок ул., 50, Красноярск, Россия, 660036

Коленчукова О.А.

Лаборатория молекулярно-клеточной физиологии и патологии, 660022, Красноярск, Россия

Чижова И.А.

ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», Просп. Свободный, 79, Красноярск, Россия, 660041

Инжеваткин Е.В.

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр �Красноярский научный центр�» Сибирского отделения РАН, Академгородок ул., 50, Красноярск, Россия, 660036

Способ адресной доставки антибиотика в полости носа при раневых и воспалительных процессах (экспериментальное исследование)

Авторы:

Добрецов К.Г., Столяр С.В., Коленчукова О.А., Чижова И.А., Инжеваткин Е.В.

Подробнее об авторах

Журнал: Российская ринология. 2017;25(4): 3‑8

Прочитано: 679 раз


Как цитировать:

Добрецов К.Г., Столяр С.В., Коленчукова О.А., Чижова И.А., Инжеваткин Е.В. Способ адресной доставки антибиотика в полости носа при раневых и воспалительных процессах (экспериментальное исследование). Российская ринология. 2017;25(4):3‑8.
Dobretsov KG, Stolyar SV, Kolenchukova OA, Chizhova IA, Inzhevatkin EV. The method of the targeted delivery of an antibiotic into the nasal cavity for the treatment of wounds and inflammatory processes (an experimental study). Russian Rhinology. 2017;25(4):3‑8. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/rosrino20172543-8

Рекомендуем статьи по данной теме:
Мор­фо­ло­ги­чес­кие осо­бен­нос­ти ре­па­ра­тив­ной ре­ге­не­ра­ции при вос­па­ли­тель­ной ре­ак­ции сли­зис­той обо­лоч­ки по­лос­ти но­са пос­ле трав­мы: эк­спе­ри­мен­таль­ное ис­сле­до­ва­ние. Рос­сий­ская ри­но­ло­гия. 2024;(4):254-261
Ко­ро­нар­ная мик­ро­со­су­дис­тая дис­фун­кция при рев­ма­ти­чес­ких за­бо­ле­ва­ни­ях — что мы зна­ем се­год­ня?. Про­фи­лак­ти­чес­кая ме­ди­ци­на. 2024;(9):138-143
Роль сис­тем­но­го и ло­каль­но­го им­му­ни­те­та в па­то­ге­не­зе эн­до­мет­ри­оза раз­ной сте­пе­ни рас­простра­нен­нос­ти про­цес­са: сов­ре­мен­ный взгляд. Проб­ле­мы реп­ро­дук­ции. 2024;(5):6-14
Про­те­ин В1 вы­со­ко­мо­биль­ной груп­пы и воз­мож­ность ам­пли­фи­ка­ции вос­па­ле­ния при пре­эк­лам­псии и уг­ро­зе преж­дев­ре­мен­ных ро­дов. Проб­ле­мы реп­ро­дук­ции. 2024;(5):82-88
Пре­до­пе­ра­ци­он­ная про­тек­тор­ная под­го­тов­ка сли­зис­той обо­лоч­ки по­лос­ти но­са ри­но­ло­ги­чес­ких боль­ных. Вес­тник ото­ри­но­ла­рин­го­ло­гии. 2024;(5):23-28
Пе­ри­опе­ра­ци­он­ная про­фи­лак­ти­ка кро­во­те­че­ния при хи­рур­гии гла­уко­мы. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2024;(5):118-124
Связь по­ка­за­те­лей вос­па­ле­ния с ус­та­лос­тью и го­тов­нос­тью при­ла­гать уси­лия у па­ци­ен­тов с кли­ни­чес­ким вы­со­ким рис­ком пси­хо­за. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(10):85-91
Изу­че­ние ра­но­за­жив­ля­юще­го действия на­но­час­тиц се­реб­ра и це­рия при ле­че­нии не­ос­лож­нен­ных кож­ных ран в эк­спе­ри­мен­те. Опе­ра­тив­ная хи­рур­гия и кли­ни­чес­кая ана­то­мия (Пи­ро­гов­ский на­уч­ный жур­нал). 2024;(4):18-24
Эф­фек­тив­ность аль­фа-глу­та­мил-трип­то­фа­на в ле­че­нии хро­ни­чес­ко­го ат­ро­фи­чес­ко­го гас­три­та на кли­ни­чес­ких при­ме­рах. До­ка­за­тель­ная гас­тро­эн­те­ро­ло­гия. 2024;(4):121-128
Ней­ро­пеп­тид Y и ин­дек­сы вос­па­ле­ния у жен­щин пос­ле пов­тор­но­го ке­са­ре­ва се­че­ния. Рос­сий­ский вес­тник аку­ше­ра-ги­не­ко­ло­га. 2024;(6):35-40

Лечение раневых процессов и послеоперационных осложнений относится к актуальным проблемам ринохирургии. В последние годы внимание исследователей все больше концентрируется на проблемах стимуляции заживления ран и профилактики их нагноений при хирургии полости носа и околоносовых пазух [1—3].

Известно, что одним из факторов, отягощающих течение гнойно-воспалительных ран, является нарушение микроциркуляции, которое особенно выражено в очаге воспаления [4]. В развитии этого нарушения большое значение имеет диссеминированное внутрисосудистое свертывание крови. Возникновение инфекционно-септического синдрома тесно связано с бактериемией и токсемией, адгезией и агрегацией тромбоцитов, тяжелым эндотелиозом, выделением тканевого тромбопластина из поврежденных тканей. Развитие микроциркуляторных нарушений приводит к расстройству трофики тканей и гипоксии, а также способствует депонированию и размножению микроорганизмов в выключенных из кровоснабжения микрососудах. Это препятствует проникновению в очаг воспаления антибактериальных препаратов, что обусловливает недостаточную эффективность традиционной антибиотикотерапии.

Повысить активность антибиотиков в очагах микробного воспаления может целенаправленная доставка лекарственных средств. При этом следует рассчитывать на увеличение концентрации препарата в очаге и, соответственно, на уменьшение проникновения его в другие ткани и органы, что является одной из причин возникновения побочных эффектов [5].

Идея создания лекарственных форм, обеспечивающих направленную доставку необходимых веществ к месту действия, является одной из наиболее привлекательных и прогрессивных в современной медицине. Весьма интенсивно ведутся исследования по изучению возможности использования носителей лекарственных веществ в виде наночастиц [6, 7].

Под наночастицами принято понимать коллоидные частицы размером от 10 до 1000 нм, состоящие из макромолекулярного биодеградирующего и биосовместимого материала, в который активно внедрено лекарственное вещество [8]. Ассоциированное с наночастицами лекарственное вещество может попадать во внутритканевую и внутриклеточную среды. Фармакологическая активность лекарственного препарата восстанавливается при разрушении полимерной основы наночастиц. Таким образом, наночастицы могут осуществлять направленный транспорт лекарств в пораженные ткани. Это наиболее целесообразно для антибактериальных препаратов, применяемых при лечении гнойно-воспалительных заболеваний.

Одной из важнейших особенностей наночастиц ферригидрита является их абсолютная биосовместимость, поскольку данный минерал составляет ядро белкового комплекса — ферритина — основного носителя железа во всех высших живых организмах. Разработан способ получения стабильных золей наночастиц ферригидрита биогенного происхождения (наночастицы ферригидрита образуются на поверхности клеток в процессе культивирования бактерий Klebsiella oxytoca). Устойчивость полученных золей обеспечивается наличием естественной органической оболочки. Размеры наночастиц ферригидрита составляют 2—3 нм. Температура магнитного упорядочения превышает комнатную [9].

Ранее нами была изучена проникающая способность магнитных наночастиц ферригидрита в ткани носа in vitro. В результате исследования установлено, что воздействие внешнего магнитного поля в течение 20 мин приводит к диффузному распространению наночастиц в слизистую оболочку, хрящевую и костную ткани носа [10].

Цель исследования — повысить эффективность лечения раневых и воспалительных процессов в полости носа за счет адресной доставки антибиотика с помощью магнитных наночастиц ферригидрита и внешнего магнитного поля.

Материал и методы

Экспериментальные исследования выполнены на 30 крысах с массой тела 220—250 г. На депилированной коже поясничного отдела крыс под эфирным наркозом производили дозированные ожоги металлической пластинкой площадью 100 мм2, нагретой до температуры 135—137 °С, с экспозицией 3 с. Лечение начинали на 2-й день после термического воздействия и инфицирования ожоговой раневой поверхности и продолжали в течение 7 сут. В зависимости от способа лечения животные были разделены на 2 группы: основную и группу сравнения.

В основной группе (n=15) лечение проводили магнитными наночастицами, ассоциированными с ампициллином в дозе 500 мг, в сочетании с воздействием магнитным полем с использованием аппарата «Полюс-101». На курс 7 ежедневных процедур.

В группе сравнения (n=15) лечение проводили с помощью аппликаций растворенного в физиологическом растворе ампициллина в дозе 500 мг и магнитотерапии с использованием аппарата «Полюс-101». На курс 7 ежедневных процедур.

Препарат равномерно распределяли по всей обожженной поверхности кожи с помощью стерильных ватных тампонов.

Аппарат «Полюс-101» (ЗАО «Завод ЭМА», Екатеринбург, Россия) использовали с градиентом 4—6 мТл/мм и величиной магнитной индукции 10,14—19,56 мТл.

Критериями оценки проводимого лечения являлись состояние, скорость заживления и результаты бактериологического и гистологического исследований раневой поверхности.

Для исследования образцы микрофлоры с ожоговой поверхности животных забирали на 2-й и 7-й дни эксперимента с помощью стерильных тупферов с транспортной средой Эймса. Образцы микрофлоры высевали на питательные дифференциально-диагностические среды (кровяной и желточно-солевой агары, агар Эндо, энтерококкагар). Посевы проводили методом секторов, инкубировали в термостате при температуре 37 °C в течение 24 ч. При микроскопировании нативного материала использовали окраску по Граму. Из выросших колоний выделяли чистую культуру для дальнейшей идентификации. Видовую дифференциацию стрептококков осуществляли с помощью тест-системы Slidex Strepto-Kit (компания «БиоМерье», Франция). Для видовой идентификации бактерий семейства Enterobacteriaceae применяли агар Эндо с последующим использованием тест-системы ПБДЭ (НПО «Диагностические системы», Россия). Идентификацию стафилококков проводили с помощью тест-системы STAPHYtest («Lachema», Чехия).

Через 10 дней после начала исследования животных выводили из эксперимента с соблюдением принципов эвтаназии (применение эфирного наркоза). Для определения степени заживления ран было проведено гистологическое исследование пораженных тканей. Для этого полученный образец ткани фиксировали в 10% растворе формалина. Срезы толщиной 5—7 мкм окрашивали гематоксилином и эозином с последующим микроскопическим изучением материала при увеличении в 40 и 100 раз.

Для адресной доставки антибиотика в рану использовали изученные ранее магнитные наночастицы ферригидрита, которые характеризуются отсутствием токсичности и хорошим проникновением в мягкие ткани.

В качестве антибактериального препарата применяли амоксициллин с клавулановой кислотой в дозировке 1,2 г, который относится к группе ингибиторозащищенных полусинтетических пенициллинов. Амоксициллин обладает антибактериальными и бактерицидными свойствами за счет блокирования синтеза пептидогликана оболочки микробных клеток, а клавулановая кислота ингибирует группу бактериальных ферментов — бета-лактамазы.

Порошок антибиотика для парентерального введения в дозе 1,2 г растворяли в 5 мл приготовленного раствора магнитных наночастиц. Полученным раствором смачивали марлевую салфетку и прикладывали к ране, после чего к повязке подносили индуктор аппарата «Полюс-101» (ГОСТ Р 50267.0−92) с градиентом магнитного поля 4—6 мТл/мм и величиной магнитной индукции 10,14—19,56 мТл. Продолжительность магнитного воздействия составляла 20 мин, на курс 5 ежедневных процедур.

Предложенная методика использования магнитных наночастиц в качестве проводника антибиотика в пораженные ткани достаточно проста и не требует дополнительного обучения персонала.

Методика введения антибиотика в рану с помощью магнитных наночастиц позволяет пролонгировать антибактериальное действие препарата, что особенно актуально при лечении раневых и воспалительных заболеваний. Эффективная элиминация возбудителя из очага поражения способствует снижению интенсивности воспалительной реакции и сроков заживления раны. Поэтому мы сочли целесообразным использование методики адресной доставки антибиотика в рану с помощью магнитных наночастиц у лабораторных животных.

Эксперименты на животных проводили в соответствии с требованиями и положениями, изложенными в Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (2000).

Результаты

Лечение лабораторных животных обеих групп начинали через 1 сут после термического воздействия, когда рана инфицировалась и соответствовала гнойно-воспалительному процессу.

В группе сравнения в 1-е сутки крысы были вялыми. На раневой поверхности определялись эрозии, отек мягких тканей, гиперемия кожи, раны умеренно кровоточили. На 3-и сутки раны покрывались струпом, из-под которого выделялся гной. Воспалительный процесс был ограничен перифокальным отеком.

На фоне местного лечения ампициллином на 5-й день общее состояние крыс нормализовалось, гноетечение уменьшилось, интенсивность воспалительных изменений снизилась. У 7 (46%) лабораторных животных ожоговая поверхность сократилась на 1/3, у большинства крыс (n=13, что составило 86%) эрозии начали эпителизироваться.

На 7-й день наблюдения активность крыс полностью восстановилась, гнойные выделения отсутствовали, явления воспаления значительно уменьшились, раны эпителизировались. Однако у 4 (26,6%) животных воспалительные изменения сохранялись. Это проявлялось отеком и гиперемией кожи в области ожога (рис. 1).

Рис. 1. Рана крысы из группы сравнения на 7-е сутки. Fig. 1. A wound in a rat from the control group on day 7 after the onset of the experiment.

При микробиологическом исследовании животных группы сравнения на 2-е сутки после ожога была выявлена высокая обсемененность ран грамположительными бактериями. Доминирующими были микрококки (5,5±4,8∙106 КОЕ/мл) и стафилококки (6,0±0,8∙106 КОЕ/мл). Причем в популяции стафилококков большинство было представлено микроорганизмами вида S. aureus (1,0±0,5∙107 КОЕ/мл). На фоне проводимой терапии ампициллином титр бактерий на 7-е сутки достоверно снизился. Однако, несмотря на применение антибиотика, в ране появились бактерии E. coli (1,0±0,5∙105 КОЕ/мл), чего не было до лечения. Кроме этого, на 7-е сутки после ожога количество стафилококков в очаге поражения сохранялось на высоком уровне — 2,8±0,4∙106 КОЕ/мл (табл. 1).

Таблица 1. Бактериальный пейзаж ран крыс группы сравнения (M±m; n=15) Примечание. * — р<0,05; ** — р<0,01 относительно вторых суток.

Несмотря на относительно благоприятную визуальную картину ран, при гистологическом исследовании на 10-е сутки после ожога у всех животных группы сравнения определялась картина фибринозно-гнойного воспаления с очагами деструкции и обильной инфильтрацией полиморфно-ядерными лейкоцитами. Раневая поверхность была покрыта слоем фибрина и тканевым детритом. Раневой процесс сохранял воспалительную направленность, а признаки регенерации в виде незрелой грануляционной ткани проявлялись только в единичных случаях (рис. 2).

Рис. 2. Гистологическая картина раны крысы из группы сравнения на 10-й день эксперимента. Определяется грануляционная ткань с умеренной воспалительной полиморфно-клеточной инфильтрацией в строме. Окраска гематоксилином и эозином, ×100. Fig. 2. The histological picture of the wound in a rat from the control group on day 10 after the onset of the experiment. The granulated tissue undergoing moderate inflammatory polymorphous infiltration in the stroma. Staining with hematoxylin and eosin, ×100.

Таким образом, терапевтический эффект местного лечения гнойно-воспалительных процессов у лабораторных животных ограничивался только поверхностным слоем эпидермиса, что приводило к персистенции микроорганизмов в глубине раны и удлинению сроков эпителизации. Поэтому для адресной доставки антибиотика в толщу пораженных тканей мы использовали магнитные наночастицы и внешнее магнитное поле.

Также как и в группе сравнения, в основной группе животные в 1-е сутки были пассивны, ткани в ране — отечны, контактно кровоточили. Лечение наночастицами с ампициллином сопровождалось уменьшением выраженности воспаления. Так, на 5-е сутки у 11 (73%) животных раневая поверхность уменьшилась на 1/3, что на 27% больше, чем в группе сравнения (р<0,05). Гнойное отделяемое в этот период имело место только у 5 (30%) животных в отличие от группы сравнения, где гноетечение сохранялось у всех особей.

На 7-е сутки у всех животных явления воспаления были полностью купированы, площадь раневого процесса сократилась на 50%, тогда как у животных группы сравнения — лишь на 1/3. Струп был более тонкий, при его отхождении ткань не кровоточила. Таким образом, визуальная картина ран лабораторных животных основной группы на 7-е сутки соответствовала регенеративному периоду раневого процесса (рис. 3).

Рис. 3. Рана крысы из основной группы на 7-е сутки. Fig. 3. A wound in a rat from the main group on day 7 after the onset of the experiment.

При изучении микробного пейзажа ран животных основной группы на 2-е сутки показатели были схожи с группой сравнения. Применение магнитных наночастиц с антибиотиком способствовало значительному уменьшению числа бактерий на 7-е сутки. Кроме этого, количественные показатели высеянных микроорганизмов в ране были достоверно ниже, чем в группе сравнения. Так, количество микрококков было меньше в 4 раза (р<0,05), энтерококков — в 3 раза (р<0,05), а стафилококков — более чем в 2000 раз (р<0,01). Также в отличие от группы сравнения в основной группе не высеивались бактерии E. coli, что способствовало ускорению процессов заживления (табл. 2).

Таблица 2. Бактериальный пейзаж ран экспериментальных животных основной группы (M±m; n=15) Примечание. * — р<0,05; ** — р<0,01 достоверность различий относительно группы сравнения.

Результаты гистологического исследования животных основной группы на 10-е сутки после ожога свидетельствовали о полной эпителизации раневого дефекта. В этот период определялась отчетливая картина регенеративной стадии раневого процесса — доминирование на поверхности раны грануляционной ткани различной степени зрелости со слабо выраженной воспалительной инфильтрацией. Толщина струпа во всех образцах была в 1,5—2 раза меньше, чем в группе сравнения. Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности использования наночастиц в качестве средства доставки антибиотика в пораженные ткани при гнойно-воспалительных процессах (рис. 4).

Рис. 4. Гистологическая картина раны крысы из основной группы на 10-й день эксперимента. Определяется грануляционная ткань с незначительной лимфоплазматической инфильтрацией. Окраска гематоксилином и эозином, ×100. Fig. 4. The histological picture of the wound in a rat from the control group on day 10 after the onset of the experiment. The granulated tissue undergoing moderate lymphoplasmatic infiltration. Staining with hematoxylin and eosin, ×100.

Заключение

Таким образом, экспериментальные исследования подтвердили высокую эффективность предложенного метода использования магнитных наночастиц ферригидрита. Адресное введение лекарственного препарата приводило к выраженному обеднению микробного пейзажа, что способствовало более быстрой эпителизации раны, чем в группе сравнения. Бактериологический контроль ран подтвердил высокую антибактериальную активность комплекса наночастица—ампициллин в отношении микроорганизмов рода Staphylococcus и сохранения нормальной микрофлоры эпидермиса животных. Данные гистологического исследования животных, леченных с помощью наночастиц, и крыс группы сравнения значительно отличались. В материалах основной группы определялось преобладание грануляционной ткани, тогда как в группе сравнения доминирующей была воспалительная инфильтрация.

Положительные результаты экспериментальных исследований по проникающей способности магнитных наночастиц в ткани носа, а также эффективность адресной доставки антибиотика при раневом и воспалительном процессах свидетельствуют о целесообразности дальнейших исследований и практическом применении их результатов в ринохирургии.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, Правительства Красноярского края в рамках научного проекта № 17−43−240527 р_а и специальной программы Министерства образования и науки Российской Федерации для ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет».

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования, написание текста: К.Д., С.С.

Сбор и обработка материала: И.Ч., Е.И.

Статистическая обработка данных: О.К.

Редактирование: К.Д.

Сведения об авторах

Добрецов Константин Григорьевич [Konstantin G. Dobretsov]; адрес: Россия, 660037, Красноярск, ул. Коломенская, 26 [address: 26 Kolomenskaya str., 660037 Krasnoyarsk, Russia]; elibrary-SPIN: 1017-7664; e-mail: ekdobretsov@rambler.ru; Столяр Сергей Викторович, старший научный сотрудник [Sergey V. Stolyar]; адрес: Россия, 660036, Красноярск, ул. Академгородок, 50, стр. 38 [address: 50, bldg. 38 Akademgorodok str., 660037 Krasnoyarsk, Russia]; elibrary-SPIN: 8057-8004; e-mail: stol@iph.krasn.ru; Коленчукова Оксана Александровна, д.б.н., профессор, ведущий научный сотрудник [Oksana A. Kolenchukova, MD, PhD, Professor]; адрес: Россия, 660041, Красноярск, Просп. Свободный, 79 [address: 79 Prosp. Svobodnyi, 660037 Krasnoyarsk, Russia]; elibrary-SPIN: 8008-5580; e-mail: kalina-chyikova@mail.ru; Чижова Ирина Андреевна, лаборант-исследователь [Irina A. Chizhova]; адрес: Россия, 660041, Красноярск, Просп. Свободный, 79 [address: 79 Prosp. Svobodnyi, 660037 Krasnoyarsk, Russia]; e-mail: irina301193@yandex.ru; Инжеваткин Евгений Владимирович, старший научный сотрудник [Evgeny V. Inzhevatkin]; адрес: Россия, 660036, Красноярск, ул. Академгородок, 50, стр. 38 [address: 50, bldg. 38 Akademgorodok str., 660037 Krasnoyarsk, Russia]; elibrary-SPIN: 3077-8550; e-mail: inscience@mail.ru

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.