Ви благодариме што ја посетивте Nature.com. Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена CSS поддршка. За најдобри резултати, препорачуваме да користите понова верзија на вашиот прелистувач (или да го оневозможите режимот на компатибилност во Internet Explorer). Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ја прикажуваме страницата без стилизирање или JavaScript.
Микробниот раст во раните често се манифестира како биофилмови, кои го попречуваат заздравувањето и тешко се искоренуваат. Новите сребрени преврски тврдат дека се борат против инфекции на рани, но нивната антибиофилмска ефикасност и ефектите на заздравување независни од инфекција се генерално непознати. Користејќи in vitro и in vivo модели на биофилм на Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa, ја објавуваме ефикасноста на преврските што генерираат Ag1+ јони; Ag1+ преврски што содржат етилендиаминтетраоцетна киселина и бензетониум хлорид (Ag1+/EDTA/BC) и преврски што содржат сребро нитрат (Ag оксисоли), кои произведуваат Ag1+, Ag2+ и Ag3+ јони за борба против биофилмот на раната и неговиот ефект врз заздравувањето. Ag1+ преврските имаа минимални ефекти врз биофилмот на раната in vitro и кај глувци (C57BL/6j). Спротивно на тоа, оксигенираните Ag соли и Ag1+/EDTA/BC преврските значително го намалија бројот на одржливи бактерии во биофилмовите in vitro и покажаа значително намалување на бактериските и EPS компонентите во биофилмовите на рани кај глувци. Овие преврски имаа различни ефекти врз заздравувањето на рани инфицирани со биофилм и рани кои не се инфицирани со биофилм, при што преврските со оксигенирана сол имаа поповолни ефекти врз реепителизацијата, големината на раната и воспалението во споредба со контролните третмани и другите преврски со сребро. Различните физичкохемиски својства на преврските со сребро може да имаат различни ефекти врз биофилмот и заздравувањето на раната, и ова треба да се земе предвид при избор на преврска за третман на рани инфицирани со биофилм.
Хроничните рани се дефинираат како „рани кои не успеваат да напредуваат низ нормалните фази на заздравување на уреден и навремен начин“1. Хроничните рани создаваат психолошки, социјален и економски товар за пациентите и за здравствениот систем. Годишните трошоци на NHS за лекување на рани и придружни коморбидитети се проценуваат на 8,3 милијарди фунти во периодот 2017–182 година. Хроничните рани се исто така моментално итен проблем во Соединетите Американски Држави, при што Medicare ги проценува годишните трошоци за лекување на пациенти со рани на 28,1–96,8 милијарди долари3.
Инфекцијата е главен фактор што го спречува заздравувањето на раните. Инфекциите често се манифестираат како биофилмови, кои се присутни во 78% од незаздравувачките хронични рани. Биофилмовите се формираат кога микроорганизмите неповратно се прикачуваат на површини, како што се површините на раните, и можат да се агрегираат за да формираат заедници што произведуваат екстрацелуларен полимер (EPS). Биофилмот на раната е поврзан со зголемен воспалителен одговор што доведува до оштетување на ткивото, што може да го одложи или спречи заздравувањето4. Зголемувањето на оштетувањето на ткивото може делумно да се должи на зголемената активност на матрикс металопротеиназите, колагеназата, еластазата и реактивните кислородни видови5. Покрај тоа, воспалителните клетки и биофилмовите самите по себе се големи потрошувачи на кислород и затоа можат да предизвикаат локална ткивна хипоксија, осиромашувајќи ги клетките од виталниот кислород потребен за ефикасно обновување на ткивото6.
Зрелите биофилмови се многу отпорни на антимикробни агенси, што бара агресивни стратегии за контрола на инфекциите со биофилм, како што е механички третман проследен со ефикасен антимикробен третман. Бидејќи биофилмовите можат брзо да се регенерираат, ефикасните антимикробни средства можат да го намалат ризикот од повторно формирање по хируршки дебридман7.
Среброто сè повеќе се користи во антимикробни преврски и често се користи како третман од прва линија за хронични инфицирани рани. Постојат многу комерцијално достапни сребрени преврски, секој од нив содржи различен состав, концентрација и основна матрица на сребро. Напредокот во сребрените ленти за раце доведе до развој на нови сребрени ленти за раце. Металната форма на среброто (Ag0) е инертна; за да се постигне антимикробна ефикасност, мора да изгуби електрон за да формира јонско сребро (Ag1+). Традиционалните сребрени преврски содржат сребрени соединенија или метално сребро кои, кога се изложени на течност, се распаѓаат за да формираат Ag1+ јони. Овие Ag1+ јони реагираат со бактериската клетка, отстранувајќи електрони од структурните компоненти или критичните процеси неопходни за преживување. Патентирана технологија доведе до развој на ново сребрено соединение, Ag оксисоли (сребрен нитрат, Ag7NO11), кое е вклучено во преврските за рани. За разлика од традиционалното сребро, распаѓањето на солите што содржат кислород произведува состојби на сребро со поголема валентност (Ag1+, Ag2+ и Ag3+). Студиите ин витро покажаа дека ниските концентрации на оксигенирани сребрени соли се поефикасни од среброто со еден јонски јон (Ag1+) против патогени бактерии како што се Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus и Escherichia coli8,9. Друг нов вид преврски со сребро вклучува дополнителни состојки, имено етилендиаминтетраоцетна киселина (EDTA) и бензетониум хлорид (BC), за кои се вели дека го таргетираат биофилмот EPS и со тоа го зголемуваат пенетрацијата на среброто во биофилмот. Овие нови технологии за сребро нудат нови начини за таргетирање на биофилмовите на раните. Сепак, влијанието на овие антимикробни средства врз околината на раната и заздравувањето независно од инфекција е важно за да се осигури дека тие не создаваат неповолна околина на раната или не го одложуваат заздравувањето. Загриженост за цитотоксичност на среброто ин витро е пријавена со неколку преврски со сребро10,11. Сепак, цитотоксичноста ин витро сè уште не е преведена во токсичност ин виво, а неколку преврски со Ag1+ покажаа добар безбедносен профил12.
Тука, ја испитавме ефикасноста на карбоксиметилцелулозните преврски што содржат нови сребрени формулации против биофилм на раните in vitro и in vivo. Дополнително, беа оценети ефектите од овие преврски врз имунолошкиот одговор и заздравувањето независно од инфекцијата.
Сите употребени преврски беа комерцијално достапни. 3M Kerracel Gel Fiber преврската (3M, Натсфорд, Велика Британија) е неантимикробна преврска од гел влакна од 100% карбоксиметилцелулоза (CMC) која беше употребена како контролна преврска во оваа студија. Беа евалуирани три антимикробни CMC сребрени преврски, имено 3M Kerracel Ag преврската (3M, Натсфорд, Велика Британија), која содржи 1,7 тежински%. оксигенирана сребрена сол (Ag7NO11) во сребрени јони со повисока валенција (Ag1+, Ag2+ и Ag3+). За време на распаѓањето на Ag7NO11, се формираат јони Ag1+, Ag2+ и Ag3+ во сооднос 1:2:4. Прелив Aquacel Ag Extra што содржи 1,2% сребро хлорид (Ag1+) (ConvaTec, Дисајд, Велика Британија) 13 и прелив Aquacel Ag + Extra што содржи 1,2% сребро хлорид (Ag1+), EDTA и бензетониум хлорид (ConvaTec, Дисајд, Велика Британија) 14.
Соевите што се користеа во оваа студија беа Pseudomonas aeruginosa NCTC 10781 (Јавно здравство Англија, Солсбери) и Staphylococcus aureus NCTC 6571 (Јавно здравство Англија, Солсбери).
Бактериите беа одгледувани преку ноќ во Muller-Hinton супа (Oxoid, Altrincham, UK). Ноќната култура потоа беше разредена 1:100 во Mueller-Hinton супа и 200 µl беа поставени на стерилни 0,2 µm Whatman циклопорни мембрани (Whatman plc, Maidstone, UK) на Mueller-Hinton агар плочи (Sigma-Aldrich Company Ltd, Kent, UK). ) Формирање на колонијален биофилм на 37°C во тек на 24 часа. Овие колонијални биофилмови беа тестирани за логаритамско собирање.
Исечете го завојот на квадратни парчиња од 3 cm2 и претходно навлажнете го со стерилна дејонизирана вода. Ставете го завојот врз биофилмот од колонијата на агарската плоча. На секои 24 хектари биофилм беше отстранет, а одржливите бактерии во биофилмот (CFU/ml) беа квантифицирани со сериско разредување (10−1 до 10−7) во супа за неутрализација по ден-агол (Merck-Millipore). По 24 часа инкубација на 37°C, стандардно броење на плочи беше извршено на агар плочи од Милер-Хинтон. Секој третман и временска точка беше извршен во три примероци, а броењето на плочите беше повторено за секое разредување.
Кожата од свински стомак е добиена од женски свињи од расата големи бели прасиња во рок од 15 минути по колењето во согласност со стандардите за извоз на Европската Унија. Кожата е избричена и исчистена со алкохолни марамчиња, а потоа замрзната на -80°C во тек на 24 часа за да се девитализира кожата. По одмрзнувањето, парчиња кожа од 1 cm2 се измиени три пати со PBS, 0,6% натриум хипохлорит и 70% етанол во тек на 20 минути секој пат. Пред отстранување на епидермисот, отстранете го преостанатиот етанол со 3 пати миење во стерилен PBS. Кожата е култивирана во плоча со 6 бунари со најлонска мембрана со дебелина од 0,45 μm (Merck-Millipore) одозгора и 3 апсорбирачки влошки (Merck-Millipore) што содржат 3 ml фетален говедски серум (Sigma) дополнет со 10% Dulbecco's модифициран Eagle медиум (Dulbecco's Modified Eagle Medium – Aldrich Ltd.).
Колонијалните биофилмови беа одгледувани како што е опишано за студиите за изложеност на биофилм. По култивирање на биофилмот на мембраната во тек на 72 часа, биофилмот беше нанесен на површината на кожата со помош на стерилна инокулациска јамка и мембраната беше отстранета. Потоа биофилмот беше инкубиран на дермисот на свињата дополнителни 24 часа на 37°C за да може биофилмот да созрее и да се залепи за кожата на свињата. Откако биофилмот созреа и се закачи, преврска од 1,5 cm2, претходно навлажнета со стерилна дестилирана вода, беше нанесена директно на површината на кожата и инкубирана на 37°C во тек на 24 часа. Одржливите бактерии беа визуелизирани со боење со рамномерно нанесување на реагенс за одржливост на клетките PrestoBlue (Invitrogen, Life Technologies, Paisley, UK) на апикалната површина на секој експлант и инкубирање 5 минути. Користете ја дигиталната камера Leica DFC425 за моментално снимање слики на микроскопот Leica MZ8. Розовите површини беа квантифицирани со користење на софтверот Image Pro верзија 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD Image-Pro (mediacy.com)). Скенирана електронска микроскопија беше извршена како што е опишано подолу.
Бактериите одгледувани преку ноќ беа разредени 1:100 во Mueller-Hinton супа. 200 μl култура беше додадена во стерилна 0,2 μm Whatman циклопорна мембрана (Whatman, Maidstone, UK) и положена на Mueller-Hinton агар. Биофилмските плочи беа инкубирани на 37°C во тек на 72 часа за да се овозможи формирање на зрел биофилм.
По 3 дена созревање на биофилмот, директно на биофилмот беше поставен квадратен завој од 3 cm2 и инкубиран на 37°C во тек на 24 часа. По отстранувањето на завојот од површината на биофилмот, на површината на секој биофилм беше додаден 1 ml реагенс за одржливост на клетките PrestoBlue (Invitrogen, Waltham, MA) во тек на 20 секунди. Површините беа сушени пред да се снимат промените на бојата со помош на дигитален фотоапарат Nikon D2300 (Nikon UK Ltd., Kingston, UK).
Подгответе култури преку ноќ на агар Милер-Хинтон, префрлете ги поединечните колонии во 10 ml супа Милер-Хинтон и инкубирајте ги на шејкер на 37°C (100 вртежи во минута). По инкубација преку ноќ, културата беше разредена 1:100 во супа Милер-Хинтон и 300 µl беа нанесени на кружна мембрана од 0,2 µm на циклопор Ватман (Ватман Интернешнл, Мејдстоун, Велика Британија) на агар Милер-Хинтон и инкубирани на 37°C во рок од 72 часа. Зрелиот биофилм беше нанесен на раната како што е опишано подолу.
Целата работа со животни беше извршена на Универзитетот во Манчестер според лиценца за проект одобрена од Канцеларијата за благосостојба на животните и етички преглед (P8721BD27) и во согласност со упатствата објавени од Министерството за внатрешни работи според ревидираниот ASPA од 2012 година. Сите автори се придржуваа до упатствата за пристигнување. За сите in vivo студии беа користени глувци C57BL/6j стари осум недели (Envigo, Oxon, Велика Британија). Глувците беа анестезирани со изофлуран (Piramal Critical Care Ltd, West Drayton, Велика Британија), а нивните дорзални површини беа избричени и исчистени. Потоа на секое глувче му беше дадена ексцизиона рана од 2 × 6 mm со помош на Stiefel биопсиски перфоратор (Schuco International, Hertfordshire, Велика Британија). За рани инфицирани со биофилм, на дермалниот слој на раната со помош на стерилна јамка за инокулација веднаш по повредата нанесете 72-часовен колонијален биофилм одгледан на мембраната како што е опишано погоре и фрлете ја мембраната. Еден квадратен сантиметар од завојот е претходно навлажнет со стерилна вода за да се одржи влажна средина на раната. Завои беа нанесени директно на секоја рана и покриени со 3M Tegaderm филм (3M, Bracknell, UK) и течен лепак Mastisol (Eloquest Healthcare, Ferndale, MI) нанесен околу рабовите за да се обезбеди дополнителна адхезија. Бупренорфин (Animalcare, York, UK) беше администриран во концентрација од 0,1 mg/kg како аналгетик. Глувците беа откорнати три дена по повредата користејќи го методот од Прилог 1 и површината на раната беше отстранета, преполовена и складирана по потреба.
Боењето со хематоксилин (ThermoFisher Scientific) и еозин (ThermoFisher Scientific) беше извршено според протоколот на производителот. Површината на раната и реепителизацијата беа квантифицирани со користење на софтверот Image Pro верзија 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD).
Пресеците од ткивото беа деваксирани во ксилен (ThermoFisher Scientific, Лафборо, Велика Британија), рехидрирани со 100–50% градуиран етанол и кратко потопени во дејонизирана вода (ThermoFisher Scientific). Имунохистохемијата беше извршена со користење на комплетот VectaStain Elite ABC PK-6104 (Vector Laboratories, Бурлингем, Калифорнија) според протоколот на производителот. Примарните антитела кон неутрофилите NIMP-R14 (Thermofisher Scientific) и макрофагите Ms CD107b Pure M3/84 (BD Biosciences, Вокингем, Велика Британија) беа разредени 1:100 во раствор за блокирање и додадени на површината на сечењето, проследено со 2 антитела Anti-, VectaStain ABC и комплетот за супстрат Vector Nova Red Peroxidase (HRP) (Vector Laboratories, Бурлингем, Калифорнија) и контрабоени со хематоксилин. Сликите се направени со помош на микроскоп Olympus BX43 и дигитален фотоапарат Olympus DP73 (Olympus, Саутенд-он-Си, Велика Британија).
Примероците од кожа беа фиксирани во 2,5% глутаралдехид и 4% формалдехид во 0,1 M HEPES (pH 7,4) во тек на 24 часа на 4°C. Примероците беа дехидрирани со употреба на градуиран етанол и сушени во CO2 со употреба на сушач за критична точка Quorum K850 (Quorum Technologies Ltd, Лафтон, Велика Британија) и обложени со распрскување со легура на злато-паладиум со употреба на мини систем за распрскување/сјајно празнење Quorum SC7620. Примероците беа сликани со употреба на скенирачки електронски микроскоп FEI Quanta 250 (ThermoFisher Scientific) за да се визуелизира централната точка на раната.
На површината на исечената рана од глувче беше нанесен јодид Toto-1 (2 μM) и инкубиран 5 минути на 37 °C (ThermoFisher Scientific) и третиран со Syto-60 (10 μM) на 37 °C (ThermoFisher Scientific). 15-минутни Z-stack слики беа креирани со помош на Leica TCS SP8.
Биолошките и техничките репликативни податоци беа табелирани и анализирани со користење на софтверот Graphpad Prism V9 (GraphPad Software, La Jolla, CA). Еднонасочна анализа на варијансата со повеќекратни споредби со користење на Dunnett-ов post hoc тест беше користена за тестирање на разликите помеѓу секој третман и контролниот завој без антимикробна содржина. p вредност <0,05 се сметаше за значајна.
Ефективноста на фиброзните преврски со сребрен гел прво беше оценета против биофилмски колонии на Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa in vitro. Сребрените преврски содржат различни формули на сребро: традиционалните сребрени преврски произведуваат Ag1+ јони; сребрените преврски, кои можат да произведуваат Ag1+ јони по додавањето на EDTA/BC, можат да ја уништат матрицата на биофилмот и да ги изложат бактериите на сребро под антибактериското дејство на сребрените јони15 и преврските што содржат оксигенирани Ag соли кои произведуваат Ag1+, Ag2+ и Ag3+ јони. Неговата ефикасност беше споредена со неантимикробен контролен преврски направен од гелирани влакна. Преостанатите одржливи бактерии во биофилмот беа оценети на секои 24 часа во тек на 8 дена (Слика 1). На 5-тиот ден, биофилмот беше повторно инокулиран со 3,85 × 105S. Staphylococcus aureus или 1,22 × 105P. aeruginosa за да се процени обновувањето на биофилмот. Во споредба со контролните преврски без антимикробни средства, Ag1+ преврските имаа минимален ефект врз одржливоста на бактериите кај биофилмовите на Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa во текот на 5 дена. Спротивно на тоа, преврските што содржат оксигениран Ag и Ag1+ + EDTA/BC соли беа ефикасни во убивањето на бактериите во рамките на биофилмот во рок од 5 дена. По повторена инокулација со планктонски бактерии на 5-тиот ден, не беше забележано обновување на биофилмот (Сл. 1).
Квантификација на одржливи бактерии кај биофилмови на Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa по третман со сребрени преврски. Колониите на биофилм на Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa беа третирани со сребрени преврски или неантимикробни контролни преврски, а бројот на преостанати одржливи бактерии се одредуваше на секои 24 часа. По 5 дена, биофилмот беше реинокулиран со 3,85×105S. Staphylococcus aureus или 1,22×105P. Колониите на бактериопланктонот Pseudomonas aeruginosa беа формирани индивидуално за да се процени обновувањето на биофилмот. Графиконите покажуваат средна +/- стандардна грешка.
За да се визуелизира ефектот на сребрените преливи врз одржливоста на биофилмот, преливите беа нанесени на зрели биофилмови одгледувани на свинска кожа ex vivo. По 24 часа, преврската се отстранува и биофилмот се бои со сина реактивна боја, која се метаболизира од живи бактерии до розова боја. Биофилмовите третирани со контролни преливи беа розови, што укажува на присуство на одржливи бактерии во биофилмот (Слика 2А). Спротивно на тоа, биофилмот третиран со преврската Ag oxysols беше првенствено син, што укажува на присуство на одржливи бактерии во биофилмот (Слика 2Б). Мешана сина и розова боја беше забележана во биофилмови третирани со преливи што содржат Ag1+, што укажува на присуство на одржливи и неодржливи бактерии во биофилмот (Слика 2В), додека EDTA/BC преливите што содржат Ag1+ беа претежно сини со некои розови дамки, што укажува на области кои не се засегнати од сребрената преврска (Слика 2Д). Квантификацијата на активните (розова) и неактивните (сина) области покажа дека контролната површина е 75% активна (Слика 2Е). Преврските со Ag1+ + EDTA/BC се покажаа слично како преврските со оксигенирани Ag соли, со стапки на преживување од 13% и 14%, соодветно. Преврската Ag1+, исто така, ја намали бактериската одржливост за 21%. Овие биофилмови потоа беа набљудувани со помош на скенирачка електронска микроскопија (SEM). По третманот со контролната преврска и преврската Ag1+, беше забележан слој од Pseudomonas aeruginosa кој ја покриваше свинската кожа (Слика 2F,H), додека по третманот со преврската Ag1+, беа пронајдени малку бактериски клетки и малку бактериски клетки под неа. Колагенските влакна може да се сметаат како ткивна структура на свинската кожа (Слика 2G). По третманот со преврска Ag1+ + EDTA/BC, беа видливи бактериски плаки и под нив плаки од колагенски влакна (Слика 2I).
Визуелизација на биофилм на Pseudomonas aeruginosa по третман со сребрен прелив. (A–D) Бактериската одржливост кај биофилмовите на Pseudomonas aeruginosa одгледувани на свинска кожа беше визуелизирана со употреба на PrestoBlue боја за одржливост 24 часа по третманот со сребрени преливи или неантимикробни контролни преливи. Живите бактерии се розови, неживите бактерии и свинската кожа се сини. (E) Квантификација на биофилмовите на Pseudomonas aeruginosa одгледувани на свинска кожа (розова дамка) со употреба на скенирачка електронска микроскопија Image Pro верзија 10 (FI) и третирани со сребрен прелив или неантимикробен контролен прелив во тек на 24 часа. SEM скала = 5 µm. (J–M) Колонијалните биофилмови пораснаа на филтри и беа обоени со PrestoBlue реактивна боја по 24 часа инкубација со сребрени преливи.
За да се утврди дали блискиот контакт помеѓу преврските и биофилмовите влијаел врз ефикасноста на преврските, колонијалните биофилмови поставени на рамна површина биле третирани со преврските 24 часа, а потоа обоени со реактивни бои. Нетретираниот биофилм бил темно розов по боја (Слика 2J). За разлика од биофилмовите третирани со преврски што содржат оксигенирани Ag соли (Слика 2K), биофилмовите третирани со преврски што содржат Ag1+ или Ag1+ + EDTA/BC покажале ленти со розово боење (Слика 2L,M). Оваа розова боја укажува на присуство на одржливи бактерии и е поврзана со областа на шевовите во рамките на преврската. Овие зашиени области создаваат мртви простори што им овозможуваат на бактериите во рамките на биофилмот да преживеат.
За да се процени ефикасноста на сребрените преврски in vivo, рани со целосна дебелина исечени од глувци инфицирани со зрели биофилмови на S. aureus и P. aeruginosa беа третирани со неантимикробни контролни преврски или сребрени преврски. По 3 дена третман, макроскопската анализа на сликите покажа помали димензии на раните кога се третирани со преврски со оксигенирана сол во споредба со неантимикробните контролни преврски и други сребрени преврски (Слика 3A-H). За да се потврдат овие набљудувања, раните беа собрани, а површината на раната и реепителизацијата беа квантифицирани на ткивни делови обоени со хематоксилин и еозин со помош на софтверот image pro верзија 10 (Слика 3I-L).
Ефектот на сребрените преврски врз површината на раната и реепителизација на рани инфицирани со биофилмови. (A–H) Мали клетки инфицирани со биофилмови од Pseudomonas aeruginosa (A–D) и Staphylococcus aureus (E–H) по тридневен третман со неантимикробен контролен преврски, оксигениран преврски со Ag сол, Ag1+ преврски и Ag1+ преврски. Репрезентативни макроскопски слики. рани на глувци со Ag1+ + EDTA/BC преврски. (IL) Репрезентативна инфекција со Pseudomonas aeruginosa, хистолошки пресеци обоени со хематоксилин и еозин, користени за квантифицирање на површината на раната и регенерацијата на епителот. Квантификација на површината на раната (M, O) и процент на реепителизација (N, P) на рани инфицирани со биофилмови од Pseudomonas aeruginosa (M, N) и Staphylococcus aureus (O, P) (по група за третман n = 12). Графиконите покажуваат средна +/- стандардна грешка. * значи p = < 0,05 ** значи p = < 0,01; Макроскопска скала = 2,5 mm, хистолошка скала = 500 µm.
Квантификацијата на површината на раната кај рани инфицирани со биофилм од Pseudomonas aeruginosa (Слика 3M) покажа дека раните третирани со Ag оксисоли имале просечна големина на раната од 2,5 mm2, додека неантимикробниот контролен завој имал просечна големина на раната од 3,1 mm2, што не е точно. достигна статистичка значајност (Слика 3M). p = 0,423). Раните третирани со Ag1+ или Ag1+ + EDTA/BC не покажаа намалување на површината на раната (3,1 mm2 и 3,6 mm2, соодветно). Третманот со оксигениран завој со Ag сол ја промовираше реепителизацијата во поголема мера отколку неантимикробниот контролен завој (34% и 15%, соодветно; p = 0,029) и Ag1+ или Ag1+ + EDTA/BC (10% и 11%) (Слика 3N). . , соодветно).
Слични трендови во површината на раната и регенерацијата на епителот беа забележани кај рани инфицирани со биофилмови на S. aureus (Слика 3O). Преврските што содржат оксигенирани сребрени соли ја намалија површината на раната (2,0 mm2) за 23% во споредба со контролната неантимикробна преврска (2,6 mm2), иако ова намалување не беше значајно (p = 0,304) (Слика 3O). Покрај тоа, површината на раната во групата за третман со Ag1+ беше малку намалена (2,4 mm2), додека раната третирана со Ag1+ + EDTA/BC преврска не ја намали површината на раната (2,9 mm2). Кислородните соли на Ag, исто така, ја поттикнаа реепителизацијата на раните инфицирани со биофилм на S. aureus (31%) во поголема мера од оние третирани со неантимикробни контролни преврски (12%, p = 0,003) (Слика 3P). Преврската со Ag1+ (16%, p = 0,903) и преврската со Ag+1 + EDTA/BC (14%, p = 0,965) покажаа нивоа на епителна регенерација слични на контролната група.
За да се визуелизира ефектот на сребрените преврски врз матрицата на биофилмот, беше извршено боење со Toto 1 и Syto 60 јодид (сл. 4). Toto 1 јодидот е клеточно-непропустлива боја што може да се користи за прецизна визуелизација на екстрацелуларните нуклеински киселини, кои се во изобилство во EPS на биофилмовите. Syto 60 е клеточно-пропустлива боја што се користи како контрабоење16. Набљудувањата на Toto 1 и Syto 60 јодидот во рани инокулирани со биофилмови од Pseudomonas aeruginosa (Слика 4A-D) и Staphylococcus aureus (Слика 4I-L) покажаа дека по 3 дена третман со преврски, EPS во биофилмот бил значително намален. Преврските Ag и Ag1+ + EDTA/BC биле значително намалени. Преврските Ag1+ без дополнителни компоненти на антибиофилм значително ја намалиле ДНК без клетки во раните инокулирани со Pseudomonas aeruginosa, но биле помалку ефикасни кај рани инокулирани со Staphylococcus aureus.
In vivo снимање на биофилм на рана по 3 дена третман со контролни или сребрени завои. Конфокални слики од Pseudomonas aeruginosa (A–D) и Staphylococcus aureus (I–L) обоени со Toto 1 (зелена) за визуелизација на екстрацелуларни нуклеински киселини, компонента на екстрацелуларни биофилмски полимери. За боење на интрацелуларни нуклеински киселини, користете Syto 60 (црвена). киселини. P. Скенирачки електронски микроскоп на рани инфицирани со биофилмови од Pseudomonas aeruginosa (E–H) и Staphylococcus aureus (M–P) по 3 дена третман со контролни и сребрени завои. SEM скала = 5 µm. Конфокална скала за снимање = 50 µm.
Скенираната електронска микроскопија покажа дека глувците инокулирани со биофилмски колонии на Pseudomonas aeruginosa (Слика 4E-H) и Staphylococcus aureus (Слика 4M-P) имале значително помалку бактерии во раните по 3 дена третман со целосно сребрени завои.
За да се оцени ефектот на сребрените преврски врз воспалението на раните кај глувци инфицирани со биофилм, делови од рани инфицирани со биофилм третирани со контролни или сребрени преврски во текот на 3 дена беа имунохистохемиски обоени со употреба на антитела специфични за неутрофили и макрофаги. Квантитативно одредување на неутрофили и макрофаги внатрешно. гранулационо ткиво. Слика 5). Сите сребрени преврски го намалија бројот на неутрофили и макрофаги во раните инфицирани со Pseudomonas aeruginosa во споредба со контролните преврски кои не содржат антимикробни средства по три дена третман. Сепак, третманот со оксигенираниот преврски со сребрена сол резултираше со поголемо намалување на неутрофилите (p = <0,0001) и макрофагите (p = <0,0001) во споредба со другите тестирани сребрени преврски (Слика 5I,J). Иако Ag1+ + EDTA/BC имаше поголем ефект врз биофилмот на раната, тој ги намали нивоата на неутрофили и макрофаги во помала мера од преврскиот Ag1+. Умерени рани инфицирани со биофилм на S. aureus беа забележани и по преврска со Ag (p = <0,0001), Ag1+ (p = 0,0008) и Ag1++ EDTA/BC (p = 0,0043) оксизоли во споредба со контролната група. Слични трендови се забележани и кај неутропенијата. Завој (Сл. 5K). Сепак, само преврската со оксигенирана Ag сол покажа значително намалување на бројот на макрофаги во гранулационото ткиво во споредба со контролната група кај рани инфицирани со биофилмови на S. aureus (p = 0,0339) (Слика 5L).
Неутрофилите и макрофагите беа квантифицирани во рани инфицирани со биофилмови од Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus по 3 дена третман со неантимикробна контрола или сребрени преврски. Неутрофилите (AD) и макрофагите (EH) беа квантифицирани во ткивни делови обоени со антитела специфични за неутрофили или макрофаги. Квантификација на неутрофилите (I и K) и макрофагите (J и L) во рани инфицирани со биофилмови од Pseudomonas aeruginosa (I и J) и Staphylococcus aureus (K & L). N = 12 по група. Графиконите покажуваат средна вредност +/- стандардна грешка, вредности на значајност во споредба со неантибактериски контролни преврски, * значи p = < 0,05, ** значи p = < 0,01; *** значи p = < 0,001; означува p = <0,0001).
Потоа го проценивме ефектот на сребрените преврски врз заздравувањето независно од инфекцијата. Неинфицираните ексцизиски рани беа третирани со неантимикробен контролен преврски или со сребрен преврски во тек на 3 дена (Слика 6). Меѓу тестираните сребрени преврски, само раните третирани со преврската со оксигенирана сол изгледаа помали на макроскопските слики од раните третирани со контролната група (Слика 6A-D). Квантификацијата на површината на раната со помош на хистолошка анализа покажа дека просечната површина на раната по третманот со преврската Ag oxysols беше 2,35 mm2 во споредба со 2,96 mm2 за раните третирани со контролната група, но оваа разлика не достигна статистичка значајност (p = 0,488) (Слика 6I). Спротивно на тоа, не беше забележано намалување на површината на раната по третманот со Ag1+ (3,38 mm2, p = 0,757) или Ag1+ + EDTA/BC (4,18 mm2, p = 0,054) преврски во споредба со контролната група. Зголемена епителна регенерација беше забележана со преврската со Ag оксизол во споредба со контролната група (30% наспроти 22%, соодветно), иако ова не достигна значајност (p = 0,067), ова е доста значајно и ги потврдува претходните резултати. Преврската со оксисоли ја поттикнува реепителизацијата. -Епителизација на неинфицирани рани17. Спротивно на тоа, третманот со Ag1+ или Ag1+ + EDTA/BC преврски немаше ефект или покажа намалена реепителизација во споредба со контролната група.
Ефект на сребрени преврски на рани врз заздравувањето на раните кај неинфицирани глувци со целосна ресекција. (AD) Репрезентативни макроскопски слики од рани по тридневен третман со неантимикробен контролен преврски и сребрен преврски. (EH) Репрезентативни делови од рани обоени со хематоксилин и еозин. Квантификацијата на површината на раната (I) и процентот на реепителизација (J) беа пресметани од хистолошки делови на средната точка на раната со помош на софтвер за анализа на слики (n = 11–12 по третирана група). Графиконите покажуваат средна вредност +/- стандардна грешка. * значи p = <0,05.
Среброто има долга историја на употреба како антимикробна терапија во заздравувањето на раните, но многуте различни формулации и методи на испорака може да резултираат со разлики во антимикробната ефикасност 18. Покрај тоа, антибиофилмските својства на специфичните системи за испорака на сребро не се целосно разбрани. Иако имунолошкиот одговор на домаќинот е релативно ефикасен против планктонските бактерии, тој е генерално помалку ефикасен против биофилмовите 19. Планктонските бактерии лесно се фагоцитираат од макрофагите, но во рамките на биофилмовите, агрегираните клетки претставуваат дополнителни проблеми со ограничување на одговорот на домаќинот до степен до кој имунолошките клетки можат да претрпат апоптоза и да ослободат проинфламаторни фактори за да го подобрат имунолошкиот одговор 20. Забележано е дека некои леукоцити можат да навлезат во биофилмовите 21, но не се во можност да ги фагоцитираат бактериите откако оваа одбрана ќе биде компромитирана 22. Треба да се користи холистички пристап за поддршка на имунолошкиот одговор на домаќинот против инфекцијата на биофилмот на раната. Дебридманот на раната може физички да го наруши биофилмот и да го отстрани поголемиот дел од биотоварот, но имунолошкиот одговор на домаќинот може да биде неефикасен против преостанатиот биофилм, особено ако имунолошкиот одговор на домаќинот е компромитиран. Според тоа, антимикробните терапии како што се преврските со сребро можат да го поддржат имунолошкиот одговор на домаќинот и да ги елиминираат инфекциите со биофилм. Составот, концентрацијата, растворливоста и супстратот за испорака можат да влијаат на антимикробната ефикасност на среброто. Во последниве години, напредокот во технологијата за обработка на сребро ги направи овие преврски поефикасни9,23. Како што напредува технологијата за преврски со сребро, важно е да се разбере ефикасноста на овие преврски во контролирањето на инфекцијата на раните и, што е поважно, влијанието на овие моќни форми на сребро врз околината на раната и заздравувањето.
Во оваа студија, ја споредивме ефикасноста на два напредни сребрени преврски со конвенционални сребрени преврски кои произведуваат Ag1+ јони против биофилмови користејќи различни in vitro и in vivo модели. Исто така, го проценивме ефектот на овие преврски врз средината на раната и заздравувањето независно од инфекција. За да се минимизира влијанието на матрицата за испорака, сите тестирани сребрени преврски беа составени од карбоксиметилцелулоза.
Нашата прелиминарна евалуација на овие сребрени преливи против колонијални биофилмови на Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus покажува дека, за разлика од традиционалните Ag1+ преливи, два напредни сребрени преливи, Ag1+ + EDTA/BC и оксигенирани Ag соли, се ефикасни на 5. Ефикасно убивајќи ги бактериите на биофилмот во рок од неколку дена. Покрај тоа, овие преливи спречуваат повторно формирање на биофилм при повторено изложување на планктонски бактерии. Преливите Ag1+ содржеа сребрен хлорид, истото сребрено соединение и основна матрица како Ag1+ + EDTA/BC, и имаа ограничен ефект врз одржливоста на бактериите во рамките на биофилмот во истиот период. Набљудувањето дека преливите Ag1+ + EDTA/BC беа поефикасни против биофилм отколку преливите Ag1+ што се состојат од истата матрица и сребрено соединение ја поддржува идејата дека се потребни дополнителни состојки за да се зголеми ефикасноста на сребрениот хлорид против биофилм, како што е објавено на друго место15. Овие резултати ја поддржуваат идејата дека BC и EDTA играат дополнителна улога во целокупната ефикасност на преврските и дека отсуството на оваа компонента во Ag1+ преврските можеби придонеле за неуспехот да се демонстрира in vitro ефикасност. Откривме дека оксигенираните Ag соли кои произведуваат Ag2+ и Ag3+ јони покажаа посилна антибактериска ефикасност од Ag1+ и на нивоа слични на Ag1+ + EDTA/BC. Сепак, поради високиот редокс потенцијал, не е јасно колку долго Ag3+ јони остануваат активни и ефикасни против биофилмови на рани и затоа заслужуваат понатамошно проучување. Дополнително, постојат многу различни преврски кои генерираат Ag1+ јони кои не беа тестирани во оваа студија. Овие преврски се составени од различни соединенија на сребро, концентрации и основни матрици, што може да влијае на испораката на Ag1+ јони и нивната ефикасност против биофилмови. Исто така, вреди да се напомене дека постојат многу различни in vitro и in vivo модели што се користат за да се процени ефикасноста на преврските на рани против биофилмови. Видот на моделот што се користи, како и содржината на сол и протеини во медиумот што се користи во овие модели, ќе влијаат на ефикасноста на преврската. Во нашиот in vivo модел, дозволивме биофилмот да созрее in vitro, а потоа го префрливме на дермалната површина на раната. Имунолошкиот одговор на глушецот домаќин е релативно ефикасен против планктонските бактерии нанесени на раната, со што се формира биофилм додека раната заздравува. Додавањето на зрел биофилм на раната ја ограничува ефикасноста на имунолошкиот одговор на домаќинот на формирањето на биофилм, дозволувајќи му на зрелиот биофилм да се етаблира во раната пред да започне заздравувањето. Така, нашиот модел ни овозможува да ја процениме ефикасноста на антимикробните преврски на зрели биофилмови пред раните да почнат да заздравуваат.
Исто така, откривме дека прилагодливоста на преврската влијаела врз ефикасноста на сребрените преврски на биофилмови одгледувани in vitro и кожа од свињи. Блискиот контакт со раната се смета за критичен за антимикробната ефикасност на преврската24,25. Преврските што содржат оксигенирани Ag соли биле во близок контакт со зрели биофилмови, што резултирало со значително намалување на бројот на одржливи бактерии во биофилмот по 24 часа. Спротивно на тоа, кога се третирале со Ag1+ и Ag1+ + EDTA/BC преврски, останал значителен број на одржливи бактерии. Овие преврски содржат конци по целата должина на преврската, што создава мртви простори што спречуваат близок контакт со биофилмот. Во нашите in vitro студии, овие области без контакт спречиле убивање на одржливи бактерии во биофилмот. Ја проценивме одржливоста на бактериите само по 24 часа третман; Со текот на времето, како што преврската станува позаситена, може да има помалку мртов простор, намалувајќи ја површината за овие одржливи бактерии. Сепак, ова ја истакнува важноста на составот на преврската, а не само на видот на сребро во преврската.
Иако студиите in vitro се корисни за споредување на ефикасноста на различните технологии за сребро, исто така е важно да се разберат ефектите на овие преврски врз биофилмовите in vivo, каде што ткивото на домаќинот и имунолошкиот одговор придонесуваат за ефикасноста на преврските против биофилмовите. Ефектот на овие преврски врз биофилмовите на раните беше забележан со помош на скенирачка електронска микроскопија и EPS боење на биофилмот со помош на интрацелуларни и екстрацелуларни ДНК бои. Откривме дека по 3 дена третман, сите преврски беа ефикасни во намалувањето на ДНК без клетки кај рани инфицирани со биофилм, но Ag1+ преврската беше помалку ефикасна кај рани инфицирани со Staphylococcus aureus. Скенираната електронска микроскопија, исто така, покажа дека значително помалку бактерии беа присутни во раните третирани со сребрените преврски, иако ова беше поизразено со преврската со оксигенирана Ag сол и преврската Ag1+ + EDTA/BC во споредба со преврската Ag1+. Овие податоци покажуваат дека тестираните сребрени преврски имаа различен степен на влијание врз структурата на биофилмот, но ниту еден од сребрените преврски не беше во можност да го искорени биофилмот, што ја поддржува потребата од холистички пристап кон третманот на инфекции на биофилмот на раните; употреба на сребрени ленти за ракавици. На третманот му претходи физички дебридман за да се отстрани поголемиот дел од биофилмот.
Хроничните рани често се во состојба на тешко воспаление, при што вишокот воспалителни клетки остануваат во ткивото на раната подолг временски период, предизвикувајќи оштетување на ткивото и осиромашувајќи го кислородот потребен за ефикасен клеточен метаболизам и функција во раната26. Биофилмовите ја влошуваат оваа непријателска средина на раната со негативно влијание врз заздравувањето на различни начини, вклучувајќи инхибиција на пролиферацијата и миграцијата на клетките и активирање на проинфламаторни цитокини27. Како што сребрените завои стануваат поефикасни, важно е да се разбере нивното влијание врз средината на раната и заздравувањето.
Интересно е што, иако сите сребрени преврски влијаеле врз составот на биофилмот, само преврските со оксигенирана сребрена сол ја зголемиле реепителизацијата на овие инфицирани рани. Овие податоци ги поддржуваат нашите претходни наоди17 и оние на Калан и сор. (2017)28, кои покажаа добри профили на безбедност и токсичност на оксигенираните сребрени соли, бидејќи пониските концентрации на сребро биле ефикасни против биофилмовите.
Нашата тековна студија ги истакнува разликите во технологијата на сребро помеѓу антимикробните преврски од сребро и влијанието на оваа технологија врз средината на раната и заздравувањето независно од инфекција. Сепак, овие резултати се разликуваат од претходните студии кои покажуваат дека преврската Ag1+ + EDTA/BC ги подобрила параметрите на заздравување на повредените зајачки уши in vivo. Сепак, ова може да се должи на разликите во животинските модели, времето на мерење и методите на бактериска апликација29. Во овој случај, мерењата на раните се направени 12 дена по повредата за да им се овозможи на активните состојки на преврската да дејствуваат на биофилмот во подолг временски период. Ова е поткрепено со студија која покажа дека клинички инфицираните чиреви на ногата третирани со Ag1+ + EDTA/BC првично се зголемиле во големина по една недела третман, а потоа во текот на следните 3 недели третман со Ag1+ + EDTA/BC и во рок од 4 недели од употребата на лекови кои не се антимикробни. CMC преврски за намалување на големината на чиревите30.
Одредени форми и концентрации на сребро претходно се покажаа како цитотоксични in vitro 11, но овие in vitro резултати не секогаш се претвораат во несакани ефекти in vivo. Покрај тоа, напредокот во технологијата на сребро и подоброто разбирање на соединенијата на сребро и концентрациите во преврските доведоа до развој на многу безбедни и ефикасни преврски од сребро. Сепак, како што напредува технологијата на преврски од сребро, важно е да се разбере влијанието на овие преврски врз околината на раната31,32,33. Претходно беше објавено дека зголемената стапка на реепителизација одговара на зголемен дел од антиинфламаторните M2 макрофаги во споредба со проинфламаторниот M1 фенотип. Ова беше забележано во претходен модел на глувци каде што преврските за рани од сребро хидрогел беа споредени со сребрен сулфадијазин и неактимикробни хидрогели34.
Хроничните рани може да покажат прекумерно воспаление и е забележано дека присуството на вишок неутрофили може да биде штетно за заздравувањето на раните35. Во една студија кај глувци со намален број на неутрофили, присуството на неутрофили ја одложи повторната епителизација. Присуството на вишок неутрофили доведува до високи нивоа на протеази и реактивни кислородни видови, како што се супероксид и водород пероксид, кои се поврзани со хронични и бавно заздравувачки рани37,38. Слично на тоа, зголемувањето на бројот на макрофаги, ако е неконтролирано, може да доведе до одложено заздравување на раните39. Ова зголемување е особено важно ако макрофагите не се во можност да преминат од проинфламаторен фенотип во проинфламаторен фенотип, што резултира со тоа што раните не успеваат да излезат од воспалителната фаза на заздравување40. Забележавме намалување на неутрофилите и макрофагите кај рани инфицирани со биофилм по 3 дена третман со сите сребрени преврски, но намалувањето беше поизразено со оксигенирани преврски со сол. Ова намалување може да биде директен резултат на имунолошкиот одговор на среброто, одговор на намалено биооптоварување или раната е во подоцнежна фаза на заздравување и затоа имунолошките клетки во раната се намалени. Намалувањето на бројот на воспалителни клетки во раната може да одржи средина погодна за заздравување на раните. Механизмот на дејство на тоа како Ag оксисолите го поттикнуваат заздравувањето независно од инфекција е нејасен, но способноста на Ag оксисолите да произведуваат кислород и да ги уништуваат штетните нивоа на водород пероксид, медијатор на воспаление, може да го објасни ова и бара понатамошно проучување17.
Хроничните незаздравувачки инфицирани рани претставуваат проблем и за лекарите и за пациентите. Иако многу преврски тврдат дека имаат антимикробна ефикасност, истражувањата ретко се фокусираат на други клучни фактори што влијаат на микросредината на раната. Оваа студија покажува дека различните технологии за сребро имаат различна антимикробна ефикасност и, што е важно, различни ефекти врз средината на раната и заздравувањето, независно од инфекцијата. Иако овие in vitro и in vivo студии ја покажуваат ефикасноста на овие преврски во лекувањето на инфекции на рани и поттикнувањето на заздравувањето, потребни се рандомизирани контролирани испитувања за да се процени ефикасноста на овие преврски во клиниката.
Збирките податоци што се користеа и/или анализираа за време на тековната студија се достапни од соодветниот автор по разумно барање.
Време на објавување: 15 јули 2024 година