Препарат для регенерации мягких тканей с антибактериальным эффектом

Изобретение относится к областям медицины, биологии и фармакологии и представляет собой препарат для регенерации мягких тканей с антибактериальным эффектом, характеризующийся тем, что он имеет порошкообразную форму и содержит наночастицы меди с дисперсностью 30-40 нм, наночастицы серебра с дисперсностью 40-50 нм и кукурузный крахмал, причем компоненты препарата находятся в определенном соотношении в мас.%. Изобретение обеспечивает повышение антибактериальной активности при лечении гнойных ран, в том числе с обильной экссудацией, и позволяет исключить возможность вторичного инфицирования раны, а также обеспечивает выраженное дренирующее и сорбционное свойства.

 

Изобретение относится к областям медицины, биологии и фармакологии и может быть использовано в качестве антибактериальной композиции для ускорения залечивания ран мягких тканей, в том числе гнойных и инфицированных, с обильной экссудацией.

Современная концепция лечения раневой инфекции основана на проведении радикальной хирургической обработки очага инфекции, дополненной общей и местной антимикробной терапией с учетом видового состава микрофлоры, ее чувствительности к антибиотикам, фазы и распространенности раневого процесса.

Быстрое формирование полиантибиотикорезистентности микроорганизмов диктует необходимость поиска новых альтернативных антимикробных препаратов. Металлы в виде наночастиц являются одним из перспективных претендентов на создание нового класса антибактериальных средств [Биркина А.И. Исследование антимикробной активности наночастиц меди // Вестник РГМУ. 2006. №2 (49). С. 345], так как обладают низкой токсичностью, пролонгированным действием, в биотических дозах стимулируют функциональную активность ферментных систем [Ранозаживляющие свойства наночастиц меди в зависимости от их физико-химических характеристик / А.А. Рахметова [и др.] // Российские нанотехнологии. 2009. №3-4. С. 102-108]. Пролонгированное действие биологически активных наночастиц металлов возникает из-за наличия на их поверхности защитной оксидной или гидроксидной «шубы», предотвращающей быстрое растворение металла-основы и образования многочисленных, продолжительно действующих очагов ионов, непрерывно образующихся вокруг каждой из частиц [Колесниченко А.В., Тимофеев М.А., Протопопова М.В. Токсичность наноматериалов - 15 лет исследований // Российские нанотехнологии. 2008. №3-4. С. 54-61].

Исследование свойств наночастиц металлов показало их ранозаживляющую активность, регенерирующие и бактерицидные свойства, что делает перспективным их использование для лечения не только условно-асептических ран, но и гнойно-воспалительных осложнений.

Известна, например, композиция для лечения ран мягких тканей [патент RU на изобретение №2314834], нанесенная в вакуумной камере с помощью магнетронного напыления на обе стороны тканевого и нетканевого материала природного или синтетического происхождения. Она содержит наночастицы серебра от 80-99,7%, алюминия от 0,1 до 20%, меди от 0,1 до 20%.

Однако возможность использования данной композиции только нанесенной на основу предполагает при ее эксплуатации выполнение фиксации данного покрытия с помощью дополнительных перевязочных средств, что усложняет применение композиции и требует осуществления повторных обработок зоны раны. Процесс нанесения композиции на покрытие является трудоемким и требует применения дорогостоящего оборудования.

Известен также препарат, содержащий хитозан, метакрилаты и наночастицы золота, обладающий пленкообразующими свойствами и применяемый для лечения ран. [Корягин А.С., Ерофеева Е.А. и др. Анализ антиоксидантных свойств хитозана и его олигомеров // Бюлл. эксп. биол. и медицины - 2006. №10. С. 444-446].

Однако использование в составе препарата наночастиц благородного металла повышает его себестоимость.

Известна также композиция «Хелацинк» [http://www.zdorovie-krasnodar.ru/index.php/xitozanovie-geli/251-gel-xelazink], улучшающая регенерацию и способствующая формированию соединительной ткани. Композиция представляет собой структурированную жидкокристаллическую форму геля на основе хитозана, при этом гель дополнительно содержит цинк, масло шалфея, воду.

Однако отсутствие в составе композиции компонента, отвечающего за выраженное антибактериальное действие в отношении широкого спектра патогенных и условно патогенных микроорганизмов, снижает эффективность действия препарата в отношении гнойных ран.

Известен также препарат «Банеоцин» [Буслаев О.А., Ильин И.А., Астапенко И.В., Бобров М.А. Опыт применения препарата БАНЕОЦИН в лечении инфицированных ран, ожогов и трофических язв // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН - 2006. №4(50). С. 44-46], предназначенный для лечения инфицированных ран и включающий в себя помимо антибиотиков кукурузный крахмал, содержащий не более 2% магния оксида (основа порошковая стерилизованная). Отмечены высокие абсорбционные свойства данной порошковой основы, которые как раз и проявляются за счет легковесного аморфного порошка - кукурузного крахмала.

Однако в состав «Банеоцина» входит полипептидный антибиотик бацитрацин и аминогликозидный антибиотик неомицин сульфат. В связи с этим не исключено возникновение ряда негативных последствий - селекции антибиотикорезистентных штаммов, местных аллергических реакций и, как следствие, нарушения полноценной регенерации.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является препарат для регенерации мягких тканей с антибактериальным эффектом [патент RU на изобретение №2314834], который имеет порошкообразную форму и содержит 0,07-0,09 мас.% наночастиц меди с дисперсностью 30-40 нм, 0,03-0,05 мас.% наночастиц цинка с дисперсностью 30-70 нм и низкомолекулярный хитозан.

Однако в состав данного препарата входят наночастицы цинка, обладающие высокой регенерирующей способностью, но слабой антибактериальной активностью, и хитозан, образующий пленку на поверхности раны, что не всегда желательно при гнойных ранах с обильной экссудацией.

Задачей заявляемого изобретения является разработка ранозаживляющего препарата с повышенной антибактериальной активностью для лечения гнойных ран, в том числе с обильной экссудацией, исключающего возможность вторичного инфицирования раны и обладающего выраженным дренирующим и сорбционным свойствами.

Сущность заявляемого изобретения характеризуется тем, что препарат для регенерации мягких тканей с антибактериальным эффектом имеет порошкообразную форму и содержит наночастицы меди с дисперсностью 30-40 нм, наночастицы серебра с дисперсностью 40-50 нм и кукурузный крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

наночастицы меди	0,05-0,07
наночастицы серебра	0,03-0,05
кукурузный крахмал	остальное

Технический результат заявляемого изобретения.

Использование препарата, состоящего из комплекса веществ, сочетающих положительные свойства нескольких типов, позволяет решать разнонаправленные задачи, воздействуя на различные звенья патогенеза, обеспечив эффективность применения данной композиции на всех стадиях раневого процесса. Введение в состав дополнительно к наночастицам меди, обладающим регенерирующим и антибактериальным эффектом, наночастиц серебра, обеспечивающих по сравнению с существующими антибиотиками и рядом металлов максимально высокую антибактериальную активность, позволило значительно повысить эффективность применения разработанной композиции, особенно при гнойных инфицированных ранах. Использование в виде порошкообразной основы кукурузного крахмала является патогенетически обоснованным, в частности при лечении гнойных ран с обильной экссудацией, так как данный компонент не создает пленки на ране, обеспечивая свободный доступ кислорода к поврежденным клеткам тканей, а также обладает выраженным дренирующим и сорбционным свойствами, ускоряя процесс заживления. За счет снятия внутрикожного давления благодаря сорбционным свойствам препарата происходит обезболивание поврежденных участков кожи.

Все три применяемые в данном препарате ингредиента в заявляемых соотношениях не оказывают каких-либо побочных эффектов, например, они не токсичны, не аллергенны и т.п. Кроме того, избранные металлы являются компонентами многих органических соединений, выполняющих в биологическом организме важные функции. Таким образом, выбранные металлы в отношении макроорганизма не являются чужеродными, в дальнейшем они легко метаболизируются и выводятся из организма без каких-либо побочных эффектов.

Выполнение препарата в виде порошка позволяет значительно увеличить срок его хранения, облегчить способ применения, сделав его доступным для широких слоев населения.

Заявляемый препарат для регенерации мягких тканей с антибактериальным эффектом применяют следующим образом.

После первичной обработки препарат наносят из расчета 300 мг препарата на 400 мм раневой поверхности и оставляют на 3-5 мин до адсорбции раневого экссудата препаратом и фиксации его на поверхности раны. При наличии гнойной раны с обильным экссудатом обработку повторяют по мере необходимости при появлении экссудата на поверхности раны.

Заявляемый препарат апробирован на 40 белых лабораторных крысах-самцах массой 130-240 г. Проведение исследования было осуществлено в соответствии с Протоколом исследований, утвержденным Комитетом по этике ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Росздрава РФ (протокол №13 от 10 апреля 2007 г.) и не противоречащим принципам Женевской Конвенции 1985 г. о «Международных принципах биомедицинских исследований с использованием животных».

У всех животных моделировали полнослойную кожную рану. Для этого после депиляции и обработки кожи, в асептических условиях, под наркозом в межлопаточной области иссекали кожу в виде квадрата 2×2 см² (400 мм²) по контуру, предварительно нанесенным трафаретом. Затем лабораторных животных разделили на 2 группы по 20 крыс в каждой (группа сравнения и опытная группа). В обеих группах для формирования гнойной раны края и дно раны раздавливали зажимом Кохера. В рану вносили взвесь суточной культуры St. aureus в количестве 5×10⁶ КОЕ/мл. На 3-и сутки происходило формирование гнойной раны со всеми характерными признаками.

В каждой группе в динамике на 1-е, 3-й, 5-е, 7-е, 10-е, 14-е сутки после формирования гнойной раны производили оценку общего состояния животного, оценку состояния раны с выполнением планиметрических (изменение площади раны, скорость заживления раны, процент суточного заживления раны), бактериологических (количественная оценка степени контаминации раны и идентификация возбудителя) и цитологических исследований. Для получения объективных показателей заживления раны использован планиметрический метод Л.Н. Поповой.

В группе сравнения обработку проводили путем удаления некротических тканей и однократного промывания физиологическим раствором.

В опытной группе лечение раны проводили путем нанесения на раневую поверхность заявляемого порошкообразного препарата в количестве 300 мг, в состав которого входили наночастицы меди с дисперсностью 30-40 нм, наночастицы серебра с дисперсностью 40-50 нм. В опытной группе использовали несколько вариантов порошкообразного препарата, состав которого комбинировали путем варьирования количества каждого из компонентов в рамках заданных в данной заявке периодов. Все применяемые комбинации показали в дальнейшем достоверно приближенные друг к другу результаты. При появлении раневого экссудата обработку повторяли. Результаты планиметрических исследований приведены ниже.

Применение комплексного препарата оказало выраженное влияние на регенерацию раны во все сроки проведения контрольных измерений, к 10-м суткам исследования в опытной группе наблюдалось полное заживление раны, в то время как в группе сравнения процент заживления составил 65,8%.

При бактериологическом исследовании на 3-и сутки отделяемого из раны получали только монокультуру золотистого стафилококка, другая сапрофитная флора не высевалась. При применении заявляемого препарата культура золотистого стафилококка высевалась до 5-го дня, в группе сравнения - до 14 дня. При бактериологическом исследовании в группе сравнения на 5-е сутки идентифицировали Е. coli в количестве 3⋅10³ КОЕ/мл и S. aureus в количестве 5⋅10⁷ КОЕ/мл. Края и дно раны гиперемированы и отечны. Таким образом, наблюдалось вторичное инфицирование раны, приводящее к увеличению раневой поверхности.

У всех животных опытной группы, получавших лечение комплексным порошкообразным препаратом на основе наночастиц серебра и меди, происходило динамичное заживление экспериментальной раны на фоне отсутствия вторичного инфицирования раны.

При определении количественного состава микрофлоры в ранах на 1 г тканевого биоптата (количества колоний S. aureus) у экспериментальных животных (КОЕ/г, М±m) были получены следующие результаты.

Все полученные результаты исследования свидетельствуют о том, что применение заявляемого порошкообразного препарата на основе наночастиц меди и серебра обеспечивает за короткий срок уничтожение контаминирующего рану возбудителя за счет высокой антибактериальной активности, в том числе по отношению к клиническим полиантибиотикорезистентным штаммам S. aureus. Элиминация бактериального возбудителя гнойного процесса имеет большое значение для улучшения репаративной регенерации и заживления экспериментальной раны.

Препарат для регенерации мягких тканей с антибактериальным эффектом, характеризующийся тем, что он имеет порошкообразную форму и содержит наночастицы меди с дисперсностью 30-40 нм, наночастицы серебра с дисперсностью 40-50 нм и кукурузный крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

наночастицы меди	0,05-0,07
наночастицы серебра	0,03-0,05
кукурузный крахмал	остальное