О раневых покрытиях
Кожа — важный орган, который защищает все внутренние органы организма от внешних воздействий. Под действием внешних факторов кожа может быть повреждена и ее защитные и барьерные функции будут нарушены. Для восстановления поврежденных участков кожи используют раневые покрытия, которые должны способствовать быстрой регенерации кожного покрова. На сегодняшний день в клинической практике представлено большое количество разновидностей раневых покрытий в виде пленок, волокон, гидрогелей и губок.
Хитозан и повидон
Хитозан представляет собой полукристаллический полисахарид, который обычно получают щелочным деацетилированием хитина и который широко используется в качестве биомедицинского материала благодаря его отличительным свойствам, таким как биосовместимость, биоразлагаемость, нетоксичность, антимикробные и противогрибковые влияния. Хитозан также способствует заживлению ран, поскольку имитирует гемостаз и ускоряет образование новых тканей. Для обработки ран различной этиологии в медицинской практике широкое распространение находит повидон, основным действующим компонентом которого является йод. Повидон-йод — антисептический раствор, состоящий из комплекса повидона (поливинилпирролидона (ПВП)), йодистого водорода и элементарного йода, который подавляет рост и размножение микроорганизмов. ПВП — гидрофильный полимер, широко используемый в качестве носителя в фармацевтической и биомедицинской областях.
Методы формирования раневых покрытий
С целью формирования раневых покрытий используют как классические методы получения матриц, такие как метод полива из раствора, метод выщелачивания, метод лиофильной сушки, так и современные методы аддитивных технологий, такие как электроспининг и 3D-печать. С помощью классических методов формирования матриц сложно контролировать размер и распределение пор, а также общую архитектуру раневого покрытия. Поэтому способ получения методом 3D-печати раневых покрытий на основе хитозана с антибактериальными свойствами в последние годы все больше привлекает исследователей. Специалисты Военно-медицинской академии разработали антимикробное раневое покрытие, изготовленное методом 3D-печати на основе хитозана и ПВП, и провели последующее исследование его свойств in vitro и in vivo с целью улучшения исходов лечения глубоких ожогов.
Материалы и методы
Полученное покрытие состояло из 4% гидрогеля среднемолекулярного хитозана с добавлением 1% повидон-йода и дермальных фибробластов. После трансплантации область раны с покрытием защищалась наложением пленки «Фолидерм». Для формирования покрытия использовался экструзионный 3D-биопринтер, параметры печати которого были определены экспериментально. Полученные образцы первоначально детально изучены in vitro. Были выполнены сканирующая электронная микроскопия для оценки микроархитектуры покрытия и ее взаимодействия с дермальными фибробластами, колориметрический тест для оценки метаболической активности клеток и анализа цитотоксичности, анализ антимикробной активности по отношению к эталонным штаммам Staphylococcus aureus. Далее выполнен эксперимент по оценке свойств покрытия in vivo. Исследование проведено на 19 самцах крыс. В качестве наносимой травмы выбран глубокий термический контактный ожог (омертвление всех слоев кожи и подкожно-жировой ткани) площадью около 20 см2. Животных разделили на три группы: опытную (с применением разработанного покрытия), сравнительную (с использованием традиционного и широко распространенного метода лечения мазью «Левомеколь») и контрольную (без лечения). Период наблюдения составил 38 суток.
Результаты исследования антибактериального раневого покрытия на основе хитозана и повидона
Согласно результатам исследования, разработанное покрытие имеет высокую биосовместимость, атравматичность, эластичность и адгезию к ране. Использование хитозана позволило получить пористую структуру, причем поры образуют каналы, расположенные параллельно друг другу. Клетки в составе покрытия распластаны и хорошо распределены по поверхности матрицы (по стенкам пор). Добавление в состав полимера повидон-йода в концентрации 1 % позволило добиться высокой противомикробной активности без значимого влияния на активность включенных в состав клеток. Эксперимент с применением покрытия для лечения глубокого термического ожога показал, что разработанное покрытие оказывало положительное влияние на ход раневого процесса, заключающееся в более высокой скорости эпителизации и значительно меньшей частоте возникновения инфекционных осложнений на фоне других экспериментальных групп. При гистологическом исследовании опытная группа также превосходила контрольную и группу сравнения по качеству формируемой грануляционной ткани, числу новообразованных капилляров и выраженности местного воспалительного процесса.
Таким образом, подход, использованный для печати биоинженерной конструкции, обеспечил сохранение включенных в состав клеток и их дальнейшую высокую жизнеспособность.