Hvala za obisk Nature.com. Različica brskalnika, ki ga uporabljate, ima omejeno podporo CSS. Za najboljše rezultate priporočamo, da uporabite novejšo različico svojega brskalnika (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju). Medtem za zagotovitev stalne podpore prikazujemo spletno mesto brez stila ali javascripta.
Rast mikrobov v ranah se pogosto kaže kot biofilmi, ki motijo celjenje in jih je težko izkoreniniti. Novi srebrni prelivi trdijo, da se borijo proti okužbam z ranami, vendar njihova učinkovitost protibiofilma in zdravilne učinke, ki niso odvisni od okužbe, na splošno niso znani. Z uporabo in vitro in in vivo biofilmskih modelov Staphylococcus aureus in Pseudomonas aeruginosa poročamo o učinkovitosti prelivov, ki ustvarjajo ag1+ ionov; Ag1+ prelivi, ki vsebujejo etilendiaminetetraacetno kislino in benzetonijev klorid (AG1+/EDTA/BC), in prelivi, ki vsebujejo srebrni nitrat (Ag oxysalts). , ki proizvajajo ione Ag1+, Ag2+ in Ag3+ za boj proti biofilmu ran in njenemu vplivu na celjenje. Ag1+ prelivi so imeli minimalne učinke na biofilm rane in vitro in pri miših (C57BL/6J). V nasprotju s tem so oksigenirane Ag soli in Ag1+/EDTA/BC prelivi znatno zmanjšali število sposobnih bakterij v biofilmih in vitro in pokazale znatno zmanjšanje komponent bakterijskih in EPS v biofilmih mišjih ran. Ti prelivi so imeli različne učinke na celjenje ran, okuženih z biofilmom, in ne-biofilm, okuženih z oksigeniranimi solnimi prelivi, ki imajo bolj koristne učinke na reepitelizacijo, velikost ran in vnetja v primerjavi s kontrolnimi tretmaji in drugimi srebrnimi prelivi. Različne fizikalno-kemijske lastnosti srebrnih prelivov imajo lahko različne učinke na biofilm rane in celjenje, zato je treba upoštevati pri izbiri preliva za zdravljenje ran, okuženih z biofilm.
Kronične rane so opredeljene kot "rane, ki ne uspejo napredovati skozi običajne faze celjenja na urejen in pravočasen način" 1. Kronične rane ustvarjajo psihološko, socialno in gospodarsko breme za bolnike in zdravstveni sistem. Letna poraba NHS za zdravljenje ran in s tem povezanih komorbidnosti je v letih 2017–182 ocenjena na 8,3 milijarde funtov. Kronične rane so trenutno v ZDA tudi pereč problem, Medicare pa ocenjuje letne stroške zdravljenja bolnikov z ranami na 28,1 do 96,8 milijarde dolarjev.
Okužba je glavni dejavnik, ki preprečuje celjenje ran. Okužbe se pogosto kažejo kot biofilmi, ki so prisotni v 78% nezdravljenih kroničnih ran. Biofilmi nastanejo, ko se mikroorganizmi nepovratno pritrdijo na površine, kot so rane, in se lahko združijo, da tvorijo skupnosti, ki proizvajajo zunajcelični polimer (EPS). Biofilm rane je povezan s povečanim vnetnim odzivom, ki vodi do poškodbe tkiva, kar lahko odloži ali prepreči celjenje4. Povečanje poškodbe tkiva je lahko posledica delno zaradi povečane aktivnosti matričnih metaloproteinaz, kolagenaze, elastaze in reaktivnih kisikovih vrst5. Poleg tega so vnetne celice in biofilmi sami potrošniki kisika, zato lahko povzročijo lokalno tkivno hipoksijo, kar izčrpavajo celice vitalnega kisika, potrebne za učinkovito popravilo tkiva6.
Zreli biofilmi so zelo odporni na protimikrobna sredstva, ki zahtevajo agresivne strategije za nadzor okužb z biofilmom, kot je mehansko zdravljenje, ki mu sledi učinkovito protimikrobno zdravljenje. Ker se biofilmi lahko hitro regenerirajo, lahko učinkovita protimikrobna zdravila zmanjšajo tveganje za ponovno oblikovanje po kirurškem debridementu7.
Srebro se vse pogosteje uporablja v protimikrobnih prelivih in se pogosto uporablja kot zdravljenje prve linije za kronično okužene rane. Obstaja veliko komercialno na voljo srebrnih prelivov, od katerih vsak vsebuje drugačno srebrno sestavo, koncentracijo in osnovno matrico. Napredek v srebrnih trakovih je privedel do razvoja novih srebrnih trakov. Kovinska oblika srebra (AG0) je inertna; Da bi dosegli protimikrobno učinkovitost, mora izgubiti elektron, da tvori ionsko srebro (Ag1+). Tradicionalni srebrni prelivi vsebujejo srebrne spojine ali kovinsko srebro, ki se, ko so izpostavljeni tekoči, razgradijo, da tvorijo ag1+ ione. Ti ioni Ag1+ reagirajo z bakterijsko celico, odstranjujejo elektrone iz strukturnih komponent ali kritičnih procesov, potrebnih za preživetje. Patentirana tehnologija je privedla do razvoja nove srebrne spojine Ag oksisalte (srebrni nitrat, Ag7No11), ki je vključena v prelive ran. Za razliko od tradicionalnega srebra razgradnja soli, ki vsebujejo kisik, povzroči stanja srebra z višjo valenco (Ag1+, Ag2+in Ag3+). Študije in vitro so pokazale, da so nizke koncentracije oksigeniranih srebrnih soli učinkovitejše od enojnega ionskega srebra (Ag1+) proti patogenim bakterijam, kot so Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus in Escherichia coli8,9. Druga nova vrsta srebrnega preliva vključuje dodatne sestavine, in sicer etilendiaminetetraacetne kisline (EDTA) in benzetonijevega klorida (BC), za katere poročajo, da ciljajo na biofilm EP in s tem povečajo prodor srebra v biofilm. Te nove srebrne tehnologije ponujajo nove načine za ciljanje na biofilme ran. Vendar je vpliv teh protimikrobnih zdravil na rano in celjenje, neodvisno od okužbe, pomemben, da zagotovi, da ne ustvarijo neugodnega okolja ran ali zamujajo z celjenjem. Poročali so o pomislekih glede in vitro srebrne citotoksičnosti z več srebrnimi prelivi10,11. Vendar in vitro citotoksičnost še ni prevedena v in vivo strupenost in več ag1+ prelivov je pokazalo dober varnostni profil12.
Tu smo raziskali učinkovitost prelivov karboksimetilceluloze, ki vsebujejo nove srebrne formulacije proti rane biofilma in vitro in in vivo. Poleg tega so bili ocenjeni učinki teh prelivov na imunske odzive in celjenje, neodvisno od okužbe.
Vsi uporabljeni prelivi so bili komercialno na voljo. 3M Kerracel gel vlaknine (3m, Knutsford, UK) je 100-odstotno karboksimetilcelulozo (CMC), ki je bil uporabljen kot kontrolni preliv v tej študiji. Ocenjeni so bili tri protimikrobne CMC srebrne prelive, in sicer 3M Kerracel Ag preliv (3M, Knutsford, Velika Britanija), ki vsebuje 1,7 mas.%. Oksigenirana srebrna sol (AG7NO11) v srebrni ioni z višjo valenco (Ag1+, Ag2+in Ag3+). Med razpadom ionov Ag7NO11, Ag1+, Ag2+ in Ag3+ se tvorijo v razmerju 1: 2: 4. Dodatni preliv Aquacel AG, ki vsebuje 1,2% srebrni klorid (Ag1+) (Commatec, Deeside, UK) 13 in Aquacel Ag+dodatni preliv, ki vsebuje 1,2% srebrnega klorida (AG1+), EDTA in Benzethonium klorid (Contec, Deeside, UK) 14.
Sevi, uporabljeni v tej študiji, so bili Pseudomonas aeruginosa NCTC 10781 (Public Health England, Salisbury) in Staphylococcus aureus NCTC 6571 (Public Health England, Salisbury).
Bakterije so gojili čez noč v juhi Muller-Hinton (Oxoid, Altrincham, Velika Britanija). Kultura čez noč je bila nato razredčena 1: 100 v juhi Mueller-Hinton in 200 ul na sterilne 0,2 µm ciklopore membrane Whatman (Whatman Plc, Maidstone, UK) na plošča ). ) Kolonialna tvorba biofilma pri 37 ° C 24 ur. Ti kolonialni biofilmi so bili testirani na logaritmično krčenje.
Preliv narežite na 3 cm2 kvadratne koščke in predhodno odpeto s sterilno deionizirano vodo. Postavite povoj nad biofilmom kolonije na ploščo agar. Vsakih 24 ha biofilma smo odstranili in živele bakterije znotraj biofilma (CFU/ml) količinsko opredelili s serijskim redčenjem (10–1 do 10–7) v dnevni nevtralizacijski juhi (Merck-Millipore). Po 24 urah inkubacije pri 37 ° C smo na ploščah Agar Agar Mueller-Hinton izvedli standardno število plošč. Vsako zdravljenje in časovno točko smo izvedli v treh izvodih, število plošč pa je bilo ponovljeno za vsako redčenje.
Koža svinjskega trebuha dobimo od velikih belih prašičev v 15 minutah po zakolu v skladu z izvoznimi standardi Evropske unije. Kožo smo obrili in očistili z alkoholnimi robčki, nato pa 24 ur zamrznili pri -80 ° C, da smo kožo devitalizirali. Po odtajanju smo trikrat sprali 1 cm2 kože s PBS, 0,6% natrijevega hipoklorita in 70% etanola 20 minut. Preden odstranite povrhnjico, odstranite kateri koli preostali etanol s pranjem 3 -krat v sterilnem PBS. Kožo smo gojili v 6-jamiceni plošči z 0,45 μm debelo najlonsko membrano (Merck-Millipore) na vrhu in 3 absorbentne blazinice (Merck-Millipore), ki vsebujejo 3 ml fetalnega govejega seruma (SIGMA), dopolnjenega z 10% Dulbeccove spremenjene Orel. Medij (Dulbeccov spremenjeni orlovski medij - Aldrich Ltd.).
Kolonialni biofilmi so bili gojeni, kot je opisano za študije izpostavljenosti biofilmu. Po gojenju biofilma na membrani 72 ur smo biofilm nanesli na površino kože s sterilno inokulacijsko zanko in membrano odstranili. Biofilm smo nato inkubirali na prašičem dermisu dodatnih 24 ur pri 37 ° C, da se biofilm dozori in se oprime prašičeve kože. Potem ko je biofilm dozorel in pritrdil, smo 1,5 cm2 preliv, predhodno odmaknjeni s sterilno destilirano vodo, nanesli neposredno na površino kože in 24 ur inkubirali pri 37 ° C. Zmogljive bakterije smo vizualizirali z obarvanjem z enakomerno uporabo reagenta za sposobnost preživetja prestoblue (Invitrogen, Life Technologies, Paisley, UK) na apikalno površino vsakega razlage in inkubiranjem 5 minut. Uporabite digitalno kamero Leica DFC425, da takoj zajamete slike na mikroskopu Leica MZ8. Območja obarvana roza so bila količinsko opredeljena s pomočjo programske opreme Image Pro Software različice 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD Image-Pro (Mediacy.com)). Skeniranje elektronske mikroskopije je bilo izvedeno, kot je opisano spodaj.
Bakterije, gojene čez noč, so bile v juhi Mueller-Hinton razredčene 1: 100. 200 μl kulture smo dodali v sterilno 0,2 μM ciklopore Whatman (Whatman, Maidstone, Velika Britanija) in naleteli na agar Mueller-Hinton. Biofilmske plošče inkubiramo pri 37 ° C 72 ur, da se omogoči tvorba zrelega biofilma.
Po 3 dneh zorenja biofilma smo 3 cm2 kvadratni povoj postavili neposredno na biofilm in 24 ur inkubirali pri 37 ° C. Po odstranitvi povoja s površine biofilma smo na površino vsakega biofilma dodali 1 ml reagenta za sposobnost preživetja celic (Invitrogen, Waltham, MA). Površine so bile posušene, preden so bile barvne spremembe posnete z digitalnim fotoaparatom Nikon D2300 (Nikon UK Ltd., Kingston, Velika Britanija).
Pripravite kulture čez noč na agarju Mueller-Hinton, prestavite posamezne kolonije na 10 ml juhe Mueller-Hinton in inkubirajte na stresalniku pri 37 ° C (100 vrt./min.). Po inkubaciji čez noč smo kulturo razredčili 1: 100 v juhi Mueller-Hinton in 300 µl opazili na 0,2 µm krožne ciklopore Whatman Whatman (Whatman International, Maidstone, UK) na Mueller-Hintonu in inkubirali pri 37 ° C v 72 urah v 72 urah v 72 urah v 72 urah . . Zrel biofilm je bil nanesen na rano, kot je opisano spodaj.
Vsa dela z živalmi je bila opravljena na Univerzi v Manchestru v skladu z licenco projekta, ki jo je odobril Urad za dobro počutje živali in etični pregled (P8721BD27) in v skladu s smernicami, ki jih je objavil domači urad v revidirani ASPA 2012. Vsi avtorji so se držali smernic prihoda. Za vse študije in vivo so bile uporabljene osem tedne miši C57BL/6J (Envigo, Oxon, UK). Miševe so bile anestezirane z izofluranom (Piramal Critical Care Ltd, West Drayton, Velika Britanija) in njihove hrbtne površine so bile obrite in očiščene. Vsako miško je nato dobila 2 × 6 mm ekscizijsko rano z uporabo Stiefel Biopsy Punch (Schuco International, Hertfordshire, Velika Britanija). Za rane, okužene z biofilmom, nanesite 72-urni kolonialni biofilm, gojen na membrani, kot je opisano zgoraj, na dermalno plast rane z uporabo sterilne zanke inokulacije takoj po poškodbi in zavržemo membrano. En kvadratni centimeter preliva je predhodno odmaknjen s sterilno vodo, da se vzdržuje vlažno okolje ran. Obleke smo nanesli neposredno na vsako rano in jih prekrili s 3M Tegaderm Film (3M, Bracknell, UK) in Mastisol tekočim lepilom (Eloquest Healthcare, Ferndale, MI), ki je bila uporabljena okoli robov, da bi zagotovila dodatno oprijem. Buprenorfin (AnimalCare, York, Velika Britanija) je bil uporabljen v koncentraciji 0,1 mg/kg kot analgetik. Miševe miši tri dni po poškodbi po metodi seznama 1 in po potrebi odstranijo, položite in shranite območje rane.
Obarvanje s hematoksilinom (Thermofisher Scientific) in Eosin (Thermofisher Scientific) je bilo izvedeno v skladu s protokolom proizvajalca. Območje ran in reepitelizacije sta bila količinsko opredeljena z uporabo Soft Pro Software različice 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD).
Tkivni odseki so bili odstranjeni v ksileni (Thermofisher Scientific, Loughborough, Velika Britanija), rehidrirani s 100–50% razvrščenim etanolom in na kratko potopljeni v deionizirano vodo (ThermoFisher Scientific). Imunohistokemija je bila izvedena z uporabo kompleta Vectastain Elite ABC PK-6104 (Vector Laboratories, Burlingame, CA) v skladu s protokolom proizvajalca. Primarna protitelesa za nevtrofilce NiMP-R14 (Thermofisher Scientific) in makrofage MS CD107B Čisti M3/84 (BD Biosciences, Wokingham, UK) so bila razredčena 1: 100 v blokirni raztopini in dodana v rezano površino, čemur sta sledila 2 protitelesa anti-anti-, vektain KIT ABC in Vector Nova Red Peroxidase (HRP) (Vector Laboratories, Burlingame, CA) in nasprotovani s hematoksilinom. Slike so bile pridobljene z mikroskopom Olympus BX43 in digitalnim fotoaparatom Olympus DP73 (Olympus, Southend-on-Sea, Velika Britanija).
Vzorci kože smo pritrdili v 2,5% glutaraldehid in 4% formaldehida v 0,1 M HEPES (pH 7,4) 24 ur pri 4 ° C. Vzorce smo dehidrirali z razvrščenim etanolom in posušili v CO2 z uporabo Quorum K850 Kritična točka sušilnika (Quorum Technologies Ltd, Loughton, UK) in Sputter, prevlečene z zlitino z zlatimi paladijevimi zlitino, z uporabo Quorum SC7620 Mini Sputter/Glow System. Vzorci so bili slikani z elektronskim mikroskopom FEI Quanta 250 (ThermoFisher Scientific) za vizualizacijo osrednje točke rane.
Toto-1 jodid (2 μM) smo nanesli na površino izrezane mišje rane in 5 minut inkubirali pri 37 ° C (Thermofisher Scientific) in ga obdelali s SYTO-60 (10 μM) pri 37 ° C (Thermofisher Scientific). 15-minutne slike Z-STACK so bile ustvarjene z uporabo Leica TCS SP8.
Biološki in tehnični ponovljivi podatki so bili tabelirani in analizirani s programsko opremo GraphPad Prism V9 (GraphPad Software, La Jolla, CA). Za testiranje razlik med vsakim zdravljenjem in ne-antimikrobnim prelivom je bila uporabljena enosmerna analiza variance z več primerjavami z uporabo Dunnettovega post-hoc testa. Vrednost p <0,05 se je štela za pomembno.
Učinkovitost srebrnih fibroznih prelivov je bila najprej ocenjena proti biofilmskim kolonijam Staphylococcus aureus in Pseudomonas aeruginosa in vitro. Srebrni prelivi vsebujejo različne formule srebra: tradicionalni srebrni prelivi proizvajajo ag1+ ione; Srebrni prelivi, ki lahko proizvajajo ione Ag1+ po dodajanju EDTA/BC, lahko uničijo matriko biofilma in izpostavijo bakterije srebru pod antibakterijskim učinkom srebra. ioni15 in prelivi, ki vsebujejo oksigenirane Ag soli, ki proizvajajo ione Ag1+, Ag2+ in Ag3+. Njegova učinkovitost je bila primerjana z ne-antimikrobnim kontrolnim prelivom, narejenim iz geliranih vlaken. Preostale sposobne bakterije znotraj biofilma so bile ocenjene vsakih 24 ur 8 dni (slika 1). 5. dan je bil biofilm ponovnikuliran s 3,85 × 105s. Staphylococcus aureus ali 1,22 × 105p. Aeruginosa za oceno okrevanja biofilma. V primerjavi z ne-antimikrobnimi kontrolnimi prelivi so imeli ag1+ prelivi minimalno vpliv na bakterijsko sposobnost preživetja v Staphylococcus aureus in Pseudomonas aeruginosa v 5 dneh. V nasprotju s tem so bili prelivi, ki vsebujejo oksigenirane Ag in Ag1 + + EDTA/BC soli, učinkoviti pri ubijanju bakterij znotraj biofilma v 5 dneh. Po večkratni inokulaciji s planktonskimi bakterijami 5. dan ni bilo opaziti obnove biofilma (slika 1).
Kvantifikacija sposobnih bakterij v Staphylococcus aureus in Pseudomonas aeruginosa biofilmi po zdravljenju s srebrnimi prelivi. Biofilmske kolonije Staphylococcus aureus in pseudomonas aeruginosa so bile obdelane s srebrnimi prelivi ali ne-antimikrobnimi kontrolnimi prelivi, število ostalih bakterij, ki so ostale, pa je bilo določeno vsakih 24 ur. Po 5 dneh je bil biofilm ponovnikuliran s 3,85 × 105s. Staphylococcus aureus ali 1,22 × 105p. Kolonije bakterioplanktona pseudomonas aeruginosa so bile oblikovane posamično za oceno okrevanja biofilma. Grafi prikazujejo povprečno +/- standardno napako.
Za vizualizacijo učinka srebrnih prelivov na sposobnost preživetja biofilma smo prelive nanesli na zrele biofilme, gojene na prašični koži ex vivo. Po 24 urah odstranimo preliv in biofilm obarvamo z modro reaktivno barvilo, ki ga žive bakterije presnavljajo v roza barvo. Biofilmi, obdelani s kontrolnimi prelivi, so bili roza, kar kaže na prisotnost sposobnih bakterij znotraj biofilma (slika 2A). V nasprotju s tem je bil biofilm, obdelan s prelivom Ag oksisole, predvsem modra, kar kaže na to, da so preostale bakterije na površini prašičje kože nežive bakterije (slika 2B). Mešano modro in roza obarvanost so opazili pri biofilmih, obdelanih z ag1+ -staining prelivi, kar kaže na prisotnost sposobnih in neobvladljivih bakterij znotraj biofilma (slika 2C), medtem ko so bili prelivi EDTA/BC, ki vsebujejo Ag1+, pretežno modri z nekaj roza pikami. označevanje območij, ki jih srebrni preliv ne vpliva (slika 2D). Kvantifikacija aktivnih (roza) in neaktivnih (modrih) območij je pokazala, da je kontrolni obliž 75% aktiven (slika 2E). Ag1 + + EDTA/BC prelivi so bili podobno kot oksigenirani Ag solni prelivi, s stopnjo preživetja 13% oziroma 14%. Preliv Ag1+ je tudi zmanjšal sposobnost preživetja bakterij za 21%. Te biofilme so nato opazili z uporabo skenirajoče elektronske mikroskopije (SEM). Po zdravljenju s kontrolnim prelivom in ag1+ prelivom so opazili plast pseudomonas aeruginosa, ki pokriva prašičjo kožo (slika 2F, H), medtem ko so po zdravljenju z ag1+ prelivom našli le malo bakterijskih celic, pod njimi pa je bilo najdenih malo bakterijskih celic. Kolagena vlakna lahko štejemo za strukturo tkiva prašičeve kože (slika 2G). Po zdravljenju z Ag1 + + EDTA/BC preliv so bile vidne bakterijske plake in spodnje plake kolagenih vlaken (slika 2i).
Vizualizacija biofilma Pseudomonas aeruginosa po srebrnem prelivu. (A-D) Bakterijska sposobnost preživetja v Pseudomonas Aeruginosa Biofilmi, gojeni na prašični koži, smo vizualizirali z barvilom Prestoblue Virity 24 ur po zdravljenju s srebrnimi prelivi ali ne-antimikrobnimi krmilnimi prelivi. Žive bakterije so roza, nežive bakterije in prašičasta koža so modra. (E) Kvantifikacija biofilmov Pseudomonas aeruginosa, gojenih na prašični koži (roza točka) z uporabo skeniranja elektronske mikroskopije Slika Pro različica 10 (FI) in obdelana s srebrnim prelivom ali ne-antimikrobnim krmilnim prelivom 24 ur. SEM SCALE BAR = 5 µm. (J - M) Kolonialni biofilmi so rasli na filtrih in so bili po 24 urah inkubacije s srebrnimi prelivi obarvani z reaktivnim barvilom Prestoblue.
Da bi ugotovili, ali je tesni stik med prelivi in biofilmi vplival na učinkovitost prelivov, smo kolonialne biofilme, nameščene na ravni površini, 24 ur obdelali z prelivom in nato obarvali z reaktivnimi barvili. Neobdelani biofilm je bil temno roza barve (slika 2J). V nasprotju z biofilmi, obdelanimi z prelivom, ki vsebujejo oksigenirane Ag soli (slika 2K), so biofilmi, obdelani z prelivom, ki vsebujejo Ag1+ ali Ag1++ EDTA/BC, pokazali pasove roza obarvanja (slika 2L, m). Ta roza obarvanost kaže na prisotnost sposobnih bakterij in je povezana z območjem šiva znotraj preliva. Ta prišita območja ustvarjajo mrtve prostore, ki bakterije znotraj biofilma omogočajo preživetje.
Za oceno učinkovitosti srebrnih prelivov in vivo so bile izrezane rane miši, okuženih z zrelimi S. aureus in P. aeruginosa, obdelali z nesimikrobnimi kontrolnimi prelivi ali srebrnimi prelivi. Po treh dneh zdravljenja je makroskopska analiza slike pokazala manjše velikosti ran, ko so jo obdelali s kisikovimi solnimi prelivi v primerjavi z ne-antimikrobnimi kontrolnimi prelivi in drugimi srebrnimi prelivi (slika 3A-H). Za potrditev teh opazovanj so bile rane pobrane in površino ran in reepitelizacijo količinsko opredelili na odsekih s hematoksilinom in eozinom, obarvanimi z eozinom, z uporabo programske opreme 10 različice 10 (slika 3I-L).
Vpliv srebrnih prelivov na površino rane in ponovna epitelizacija ran, okuženih z biofilmi. (A - h) majhne celice, okužene z biofilmi pseudomonas aeruginosa (a - d) in Staphylococcus aureus (E - H) preliv. Reprezentativne makroskopske slike. Rane miši z Ag1 + + EDTA/BC preliv. (IL) Reprezentativna okužba Pseudomonas aeruginosa, histološki odseki, obarvani s hematoksilinom in eozinom, ki se uporabljajo za količinsko določitev površine ran in epitelijske regeneracije. Kvantifikacija površine rane (M, O) in reepitelizacije v odstotkih (N, P) ran, okuženih s Pseudomonas aeruginosa (M, N) in Staphylococcus aureus (O, P) Biofilmi (na zdravljenje z zdravljenjem n = 12). Grafi prikazujejo povprečno +/- standardno napako. * pomeni p = <0,05 ** pomeni p = <0,01; Makroskopska lestvica = 2,5 mm, histološka lestvica = 500 µm.
Kvantifikacija površine rane pri ranah, okuženih s pseudomonas aeruginosa biofilm (slika 3M), je pokazala, da so bile rane, obdelane z Ag oksisalti res. dosežen statistični pomen (slika 3M). P = 0,423). Rane, zdravljene z Ag1+ ali Ag1++ EDTA/BC, niso pokazale zmanjšanja površine rane (3,1 mm2 oziroma 3,6 mm2). Zdravljenje s kisikovim ag solnim prelivom je v večji meri spodbudilo reepitelizacijo kot ne-antimikrobno kontrolni preliv (34% oziroma 15%; P = 0,029) in Ag1+ ali Ag1++ EDTA/BC (10% in 11%) (10% in 11%) ( Slika 3N). . , oziroma).
Podobne trende na površini ran in regeneracije epitela so opazili pri ranah, okuženih z biofilmi S. aureus (slika 3O). Oblomi, ki vsebujejo oksigenirane srebrne soli, so zmanjšali površino rane (2,0 mm2) za 23% v primerjavi s kontrolnim ne-antimikrobnim prelivom (2,6 mm2), čeprav to zmanjšanje ni bilo pomembno (p = 0,304) (slika 3o). Poleg tega se je območje ran v skupini za zdravljenje Ag1+ nekoliko zmanjšalo (2,4 mm2), medtem ko rana, obdelana z Ag1++ EDTA/BC preliv, ni zmanjšala površine rane (2,9 mm2). Kisikove soli Ag so prav tako spodbujale reepitelizacijo ran, okuženih s S. aureus biofilmom (31%) v večji meri kot tiste, ki se zdravijo z ne-antimikrobnimi kontrolnimi prelivi (12%, p = 0,003) (slika 3P). Ag1+ preliv (16%, p = 0,903) in Ag+ 1+ EDTA/BC preliv (14%, p = 0,965) sta pokazala raven epitelijske regeneracije, podobne nadzoru.
Za vizualizacijo učinka srebrnih prelivov na biofilm matriko je bilo izvedeno obarvanje toto 1 in SYTO 60 jodida (slika 4). Toto 1 jodid je barvilo, ki ga je mogoče celice, ki ga lahko uporabimo za natančno vizualizacijo zunajceličnih nukleinskih kislin, ki so v EPS biofilmov obilo. SYTO 60 je celično prepustno barvilo, ki se uporablja kot kontrastain16. Opazovanja toto 1 in Syto 60 jodida v ranah, inokuliranih z biofilmi Pseudomonas aeruginosa (slika 4A-D) in Staphylococcus aureus (slika 4I-L), so pokazali, da se je EPS po 3 dneh oblačenja v biofilmu znatno zmanjšalo. vsebujejo oksigenirane soli Ag in Ag1 + + EDTA/BC. Ag1+ prelivi brez dodatnih komponent antibiofilma so znatno zmanjšali DNK brez celic v ranah, inokuliranih s pseudomonas aeruginosa, vendar so bili manj učinkoviti pri ranah, inokuliranih s Staphylococcus aureus.
In vivo slikanje biofilma ran po 3 dneh zdravljenja s kontrolnimi ali srebrnimi prelivi. Konfokalne slike Pseudomonas aeruginosa (A - D) in Staphylococcus aureus (I - L), obarvane s toto 1 (zeleno), da vizualizirajo zunajcelične nukleinske kisline, sestavni del zunajceličnih polimerov biofilma. Če želite obarvati znotrajcelične nukleinske kisline, uporabite Syto 60 (rdeča). kisline. P. Skeniranje elektronske mikroskopije ran, okuženih s biofilmi Pseudomonas aeruginosa (E - H) in Staphylococcus aureus (M - P) po 3 dneh zdravljenja s kontrolnimi in srebrnimi prelivi. SEM SCALE BAR = 5 µm. Bar lestvica konfokalnega slikanja = 50 µm.
Skeniranje elektronske mikroskopije je pokazalo, da so miši inokulirane z biofilmskimi kolonijami Pseudomonas aeruginosa (slika 4E-H) in Staphylococcus aureus (slika 4M-P) bi imele po 3 dneh zdravljenja z vsemi srebrnimi oblekami bistveno manj bakterij v svojih ranah.
Za oceno učinka srebrnih prelivov na vnetje ran pri miših, okuženih z biofilm, smo odseke ran, okuženih z biofilm, obdelane s kontrolnimi ali srebrnimi prelivi 3 dni, imunohistokemično obarvane z uporabo protiteles, specifičnih za nevtrofilce in makrofage. Kvantitativna določitev nevtrofilcev in makrofagov interno. Tkivo granulacije. Slika 5). Vsi srebrni prelivi so zmanjšali število nevtrofilcev in makrofagov pri ranah, okuženih s pseudomonas aeruginosa v primerjavi z ne-antimikrobnimi kontrolnimi prelivi po treh dneh zdravljenja. Vendar pa je zdravljenje s kisikovino srebrno solno preliv povzročilo večje zmanjšanje nevtrofilcev (p = <0,0001) in makrofagov (p = <0,0001) v primerjavi z drugimi testiranimi srebrnimi prelivi (slika 5i, j). Čeprav je Ag1++ EDTA/BC imel večji učinek na biofilm ran, je v manjši meri zmanjšala raven nevtrofilcev in makrofagov kot ag1+ preliv. Zmerne rane, okužene s S. aureus biofilm, so opazili tudi po oblačenju z Ag (p = <0,0001), Ag1+ (p = 0,0008) in Ag1 ++ EDTA/BC (P = 0,0043) oksizoli v primerjavi s kontrolo. Podobni trendi opazimo pri nevtropeniji. povoj (slika 5K). Vendar je samo preliv s kisikovimi Ag soli pokazal znatno zmanjšanje števila makrofagov v granulacijskem tkivu v primerjavi s kontrolo pri ranah, okuženih s S. aureus biofilmi (p = 0,0339) (slika 5L).
Nevtrofili in makrofagi so bili količinsko opredeljeni pri ranah, okuženih s Pseudomonas aeruginosa in Staphylococcus aureus biofilmi po 3 dneh zdravljenja z ne-antimikrobnim nadzorom ali srebrnimi prelivi. Nevtrofili (AD) in makrofagi (EH) so bili količinsko opredeljeni v tkivnih odsekih, obarvanih s protitelesi, značilnimi za nevtrofilce ali makrofage. Kvantifikacija nevtrofilcev (I in K) in makrofagov (J in L) pri ranah, okuženih s pseudomonas aeruginosa (I in J) in biofilmi Staphylococcus aureus (K&L). N = 12 na skupino. Grafi prikazujejo povprečno +/- standardno napako, vrednosti pomembnosti v primerjavi z ne-antibakterijskim krmilnim prelivom, * pomeni p = <0,05, ** pomeni p = <0,01; *** pomeni p = <0,001; Označuje p = <0,0001).
Nato smo ocenili učinek srebrnih prelivov na zdravljenje, neodvisno od okužbe. Neinficirane ekscizijske rane so bile obdelane z ne-antimikrobnim kontrolnim prelivom ali srebrnim prelivom 3 dni (slika 6). Med testiranimi srebrnimi prelivi so se na makroskopskih slikah zdela le rane, obdelane s kisikovim prelivom soli kot rane, ki so bile obdelane s kontrolo (slika 6A-D). Kvantifikacija površine rane z uporabo histološke analize je pokazala, da je bila povprečna površina rane po zdravljenju z ag oksisoli 2,35 mm2 v primerjavi z 2,96 mm2 za rane, obdelane s kontrolno skupino, vendar ta razlika ni dosegla statističnega pomena (p = 0,488) (slika . V nasprotju s tem ni bilo opaziti zmanjšanja površine rane po zdravljenju z Ag1+ (3,38 mm2, p = 0,757) ali Ag1++ EDTA/BC (4,18 mm2, p = 0,054) v primerjavi s kontrolno skupino. Z ag oksisolnim prelivom so opazili povečano regeneracijo epitela v primerjavi s kontrolno skupino (30% v primerjavi z 22%), čeprav to ni doseglo pomembnosti (p = 0,067), je to precej pomembno in potrjuje prejšnje rezultate. Preliv z oksisoli spodbuja reepitelizacijo. -Epitelizacija neokuženih ran17. V nasprotju s tem zdravljenje z Ag1+ ali Ag1++ EDTA/BC prelivi ni imelo učinka ali je pokazalo zmanjšano ponovno epitelizacijo v primerjavi s kontrolo.
Vpliv srebrnega preliva na rane na celjenje ran pri neokuženih miših s popolno resekcijo. (AD) Reprezentativne makroskopske slike ran po treh dneh zdravljenja z ne-antimikrobnim kontrolnim prelivom in srebrnim prelivom. (EH) Reprezentativni odseki ran, obarvani s hematoksilinom in eozinom. Kvantifikacija površine rane (I) in odstotek reepitelizacije (J) sta bila izračunana iz histoloških odsekov na sredini rane z uporabo programske opreme za analizo slike (n = 11–12 na skupino zdravljenja). Grafi prikazujejo povprečno +/- standardno napako. * pomeni p = <0,05.
Srebro ima dolgo zgodovino uporabe kot protimikrobna terapija pri celjenju ran, vendar lahko številne različne formulacije in metode dostave povzročijo razlike v protimikrobni učinkovitosti 18. Poleg tega lastnosti antibiofilma specifičnih sistemov za dostavo srebra niso popolnoma razumljive. Čeprav je imunski odziv gostitelja relativno učinkovit proti planktonskim bakterijam, je na splošno manj učinkovit proti biofilmi19. Planktonske bakterije zlahka fagocitozirajo z makrofagi, vendar znotraj biofilmov agregirane celice predstavljajo dodatne težave z omejevanjem odziva gostitelja do obsega, ki ga lahko imunske celice podvržejo apoptozi in sprostijo provnetne dejavnike za izboljšanje imunskega odziva20. Opaženo je bilo, da nekateri levkociti lahko prodrejo v biofilme21, vendar ne morejo fagocitozne bakterije, ko je ta obramba ogrožena22. Za podporo imunskemu odzivanju gostitelja proti okužbi z biofilmom ran je treba uporabiti celostni pristop. Debridement ran lahko fizično moti biofilm in odstrani večino bioburdena, vendar je imunski odziv gostitelja lahko neučinkovit proti preostalem biofilmu, še posebej, če je imunski odziv gostitelja ogrožen. Tako lahko protimikrobne terapije, kot so srebrni prelivi, podpirajo imunski odziv gostitelja in odpravijo okužbe z biofilmom. Sestava, koncentracija, topnost in podlaga za dostavo lahko vplivajo na protimikrobno učinkovitost srebra. V zadnjih letih je napredek tehnologije za predelavo srebra naredil te prelive bolj učinkovito9,23. Ker tehnologija srebrnega oblačenja napreduje, je pomembno razumeti učinkovitost teh prelivov pri nadzoru okužbe ran in, kar je še pomembneje, vpliv teh močnih oblik srebra na okolje ran in celjenje.
V tej raziskavi smo primerjali učinkovitost dveh naprednih srebrnih prelivov s konvencionalnimi srebrnimi prelivi, ki proizvajajo ione Ag1+ proti biofilmom z uporabo različnih modelov in vitro in in vivo. Ocenili smo tudi učinek teh prelivov na okolje ran in okužbe, neodvisno od celjenja. Da bi zmanjšali vpliv matrice dostave, so bili vsi preizkušeni srebrni prelivi sestavljeni iz karboksimetilceluloze.
Our preliminary evaluation of these silver dressings against colonial biofilms of Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus shows that, unlike traditional Ag1+ dressings, two advanced silver dressings, Ag1+ + EDTA/BC and oxygenated Ag salts, are effective at 5. Effectively killing biofilm bacteria in within nekaj dni. Poleg tega ti prelivi preprečujejo ponovno oblikovanje biofilma po večkratni izpostavljenosti planktonskim bakterijam. Ag1+ preliv je vseboval srebrni klorid, isto srebrno spojino in osnovno matrico kot Ag1++ EDTA/BC in je v istem obdobju omejil vpliv na bakterijsko sposobnost preživetja v biofilmu. Opazovanje, da je bil preliv Ag1++ EDTA/BC bolj učinkovit proti biofilmu kot ag1+ preliv, sestavljen iz iste matrice, srebrna spojina drugje15. Ti rezultati podpirajo idejo, da imata BC in EDTA dodatno vlogo, ki prispeva k splošni učinkovitosti oblačenja in da je odsotnost te komponente v Ag1+ prelivih lahko prispevala k neuspeh pri dokazovanju in vitro učinkovitosti. Ugotovili smo, da so kisigenirani Ag solni prelivi, ki proizvajajo Ag2+ in Ag3+ ioni, imeli močnejšo antibakterijsko učinkovitost kot Ag1+ in na nivojih, podobnih Ag1++ EDTA/BC. Vendar pa zaradi visokega redoks potenciala ni jasno, kako dolgi ioni Ag3+ ostajajo aktivni in učinkoviti proti biofilmom ran in zato zaslužijo nadaljnjo študijo. Poleg tega obstaja veliko različnih prelivov, ki ustvarjajo ag1+ ione, ki v tej študiji niso bili testirani. Ti prelivi so sestavljeni iz različnih srebrnih spojin, koncentracij in osnovnih matric, ki lahko vplivajo na dostavo ionov Ag1+ in njihovo učinkovitost pred biofilmi. Omeniti velja tudi, da obstaja veliko različnih modelov in vitro in in vivo, ki se uporabljajo za oceno učinkovitosti prelivov ran proti biofilmom. Vrsta uporabljenega modela, pa tudi vsebnost soli in beljakovin v medijih, ki se uporabljajo v teh modelih, bodo vplivali na učinkovitost preliva. V našem in vivo modelu smo dovolili, da je biofilm dozorel in vitro in ga nato prenesel na dermalno površino rane. Gostiteljski mišji imunski odziv je relativno učinkovit proti planktonskim bakterijam, ki se nanesejo na rano in tako tvorijo biofilm, ko rana zaceli. Dodajanje zrelega biofilma v rano omejuje učinkovitost imunskega odziva gostitelja na tvorbo biofilma, tako da se zrelemu biofilmu omogoči, da se vzpostavi znotraj rane, preden se lahko začne celjenje. Tako nam model omogoča, da ocenimo učinkovitost protimikrobnih prelivov na zrelih biofilmih, preden se rane začnejo zaceliti.
Ugotovili smo tudi, da je oblačenje vplivalo na učinkovitost srebrnih prelivov na in vitro pristanih biofilmih in prašičjih koži. Tesni stik z rano velja za kritičen za protimikrobno učinkovitost preliva24,25. Prelivi, ki vsebujejo oksigenirane Ag soli, so bili v tesnem stiku z zrelimi biofilmi, kar je povzročilo znatno zmanjšanje števila sposobnih bakterij v biofilmu po 24 urah. V nasprotju s tem je ob zdravljenju z Ag1+ in Ag1++ EDTA/BC prelivi ostalo veliko število sposobnih bakterij. Ti prelivi vsebujejo šive po celotni dolžini preliva, kar ustvarja mrtve prostore, ki preprečujejo tesen stik z biofilmom. V naših in vitro študijah so ta območja brezkontaktne območja preprečila ubijanje sposobnih bakterij znotraj biofilma. Bakterijsko sposobnost preživetja smo ocenili šele po 24 urah zdravljenja; Sčasoma, ko preliv postane bolj nasičen, je lahko manj mrtvega prostora, kar zmanjšuje območje za te sposobne bakterije. Vendar to poudarja pomen sestave preliva, ne le vrste srebra v prelivu.
Medtem ko so študije in vitro koristne za primerjavo učinkovitosti različnih srebrnih tehnologij, je pomembno tudi razumeti učinke teh prelivov na biofilme in vivo, kjer gostiteljsko tkivo in imunski odzivi prispevajo k učinkovitosti prelivov proti biofilmom. Učinek teh prelivov na biofilme ran smo opazili z uporabo skenirajoče elektronske mikroskopije in obarvanja EPS biofilma z uporabo znotrajceličnih in zunajceličnih barvil DNK. Ugotovili smo, da so bili po treh dneh zdravljenja vsi prelivi učinkoviti pri zmanjševanju DNK brez celic pri ranah, okuženih z biofilm, vendar je bil preliv Ag1+ manj učinkovit pri ranah, okuženih s Staphylococcus aureus. Skeniranje elektronske mikroskopije je pokazalo tudi, da so bistveno manj bakterij prisotne pri ranah, obdelanih s srebrnimi prelivi, čeprav je bilo to bolj izrazito s prelivom s kisiko Ag in ag1++ EDTA/BC preliv v primerjavi s prelivom Ag1+. Ti podatki kažejo, da so preizkušeni srebrni prelivi imeli različne stopnje vpliva na strukturo biofilma, vendar nobeden od srebrnih prelivov ni mogel izkoreniniti biofilma, kar bi podpiralo potrebo po celostnem pristopu k zdravljenju okužb z biofilmom ran; Uporaba srebrnih trakov. Pred zdravljenjem je fizično odstranjevanje, da se odstrani večino biofilma.
Kronične rane so pogosto v močnem vnetju, presežne vnetne celice pa v ranjenem tkivu ostanejo daljše obdobje, kar povzroča poškodbe tkiva in izčrpava kisik, potreben za učinkovit celični metabolizem in delovanje v rani26. Biofilmi poslabšajo to sovražno okolje ran, tako da na različne načine negativno vplivajo na celjenje, vključno z inhibicijo proliferacije celic ter migracijo in aktiviranjem vnetnih citokinov27. Ko postanejo srebrni prelivi bolj učinkoviti, je pomembno razumeti vpliv, ki ga imajo na okolje ran in celjenje.
Zanimivo je, da čeprav so vsi srebrni prelivi vplivali na sestavo biofilma, so le oksigenirani prelivi s srebrno soljo povečali ponovno epitelizacijo teh okuženih ran. Ti podatki podpirajo naše prejšnje ugotovitve17 in iz Kalan et al. (2017) 28, ki je pokazal dobro varnost in strupenost profilov oksigeniranih srebrnih soli, saj so bile nižje koncentracije srebra učinkovite proti biofilmom.
Naša trenutna študija poudarja razlike v srebrni tehnologiji med protimikrobnimi srebrnimi prelivi in vplivom te tehnologije na okolje ran in celjenje, neodvisno od okužbe. Vendar se ti rezultati razlikujejo od prejšnjih študij, ki kažejo, da je Ag1 + + EDTA/BC preliv izboljšal zdravilne parametre poškodovanih zajčjih ušes in vivo. Vendar pa je to lahko posledica razlik v živalskih modelih, časih merjenja in metodah bakterijske uporabe29. V tem primeru so bile meritve ran izvedene 12 dni po poškodbi, da se aktivne sestavine preliva v daljšem časovnem obdobju delujejo na biofilmu. To podpira študija, ki je pokazala, da se je klinično okužene razjede nog, zdravljenih z Ag1 + + EDTA/BC Uporaba ne-antimikrobnih zdravil. droge. CMC prelivi za zmanjšanje velikosti razjed30.
Določene oblike in koncentracije srebra so se prej izkazale za citotoksične in vitro 11, vendar ti rezultati in vitro ne pomenijo vedno škodljivih učinkov in vivo. Poleg tega so napredek v srebrni tehnologiji in boljše razumevanje srebrnih spojin in koncentracij v prelivih privedlo do razvoja številnih varen in učinkovitih srebrnih prelivov. Ker pa tehnologija srebrnega oblačenja napreduje, je pomembno razumeti vpliv teh prelivov na okolje ran31,32,33. Prej so poročali, da povečana stopnja reepitelizacije ustreza povečanemu deležu protivnetnih M2 makrofagov v primerjavi s protivnetnim fenotipom M1. To je bilo zapisano v prejšnjem mišjem modelu, kjer so srebrni prelivi rane hidrogela primerjali s srebrnim sulfadiazinom in ne-antimikrobnimi hidrogeli34.
Kronične rane lahko kažejo prekomerno vnetje in opazili so, da lahko prisotnost presežnih nevtrofilcev škoduje celjenju ran35. V raziskavi pri miših, ki so bili izčrpani z nevtrofili, je prisotnost nevtrofilcev odložila reepitelizacijo. Prisotnost presežnih nevtrofilcev vodi do visoke ravni proteaz in reaktivnih kisikovih vrst, kot sta superoksid in vodikov peroksid, ki sta povezana s kroničnimi in počasnimi ozdravljenimi ranami37,38. Prav tako lahko povečanje števila makrofagov, če je nenadzorovano, privede do zapoznelega celjenja ran39. To povečanje je še posebej pomembno, če makrofagi ne morejo prehoditi iz protivnetnega fenotipa v fenotip za zdravljenje, kar povzroči, da rane ne uspejo izstopiti iz vnetne faze celjenja40. Opazili smo zmanjšanje nevtrofilcev in makrofagov pri ranah, okuženih z biofilm, po treh dneh zdravljenja z vsemi srebrnimi prelivi, vendar je bilo zmanjšanje bolj izrazito s kisikovimi solnimi prelivi. To zmanjšanje je lahko neposreden rezultat imunskega odziva na srebro, odziv na zmanjšan bioburden ali rana v poznejši fazi celjenja in zato se imunske celice v rani zmanjšajo. Zmanjšanje števila vnetnih celic v rani lahko ohrani okolje, ki vodi do celjenja ran. Mehanizem delovanja, kako Ag oksisalti spodbujajo celjenje, neodvisno od okužbe, je nejasno, vendar lahko zmožnost Ag oksisaltov proizvaja kisik in uniči škodljive ravni vodikovega peroksida, mediator vnetja, to lahko razloži in zahteva nadaljnjo študijo17.
Kronične okužene rane, ki ne zdravijo, predstavljajo težavo tako za zdravnike kot za bolnike. Čeprav mnogi prelivi trdijo, da je protimikrobna učinkovitost, se raziskave le redko osredotočajo na druge ključne dejavnike, ki vplivajo na mikrookoloko rane. Ta študija kaže, da imajo različne srebrne tehnologije različne protimikrobne učinkovitosti in, kar je pomembno, različne učinke na okolje ran in celjenje, neodvisno od okužbe. Čeprav te študije in vitro in in vivo kažejo učinkovitost teh prelivov pri zdravljenju okužb z ranami in spodbujanju celjenja, so potrebna randomizirana kontrolirana preskušanja za oceno učinkovitosti teh prelivov na kliniki.
Uporabljeni in/ali analizirani nabori med sedanjo študijo so na primerni avtor na voljo na razumni zahtevi.
Čas objave: julij-15-2024