Антисептические материалы на основе наноструктурных частиц оксидно-гидроксидных фаз алюминия

При существующих темпах адаптации микробов к антибиотикам и антисептикам, самые современные лекарства могут утратить свою эффективность в течение ближайших 20 лет. Последствия будут катастрофические. В связи с широким применением антибактериальных лекарственных средств, они быстро теряют эффективность из-за формирования резистентных штаммов возбудителей инфекций. В свою очередь, темпы мутации возбудителей в резистентные формы намного опережают темпы разработки новых противомикробных препаратов.

Актуальность создания ранозаживляющих средств нового поколения связана с ожидаемым дополнительным лечебным эффектом. Кроме того, существует потребность в ранозаживляющих материалах, представленных в разных медицинских формах (суспензия, аэрозоль для бустиологии, оториноларингологии; гель для стоматологии, повязки, салфетки для хирургии и пр.). Необходимость в ранозаживляющих средствах, в том числе и в новых перевязочных материалов, продиктована широким распространением раневых повреждений как гражданского, так и военного характера.

Попытки создания перевязочного материала с дополнительными лечебными свойствами привели к устойчивой тенденции разработки материалов, обладающих бактерицидным действием (салфетки, бинты, пластыри и др.). Немногочисленную группу антисептических перевязочных материалов получают путем импрегнации обычного перевязочного материала антисептиками. При этом все недостатки обычных антисептиков (раздражающее и токсическое действие, возможность образования резистентных штаммов микроорганизмов, отсутствие избирательности) переносятся собственно на перевязочный материал.

Исследования, представленные в литературе, показывают, что применение современных антисептиков для обработки ран обеспечивает снижение количества бактерий приблизительно на 50 - 70% только на 14 сутки. Лучшие препараты (например, повидон-йод) гарнтируют бактериологическую эффективность на уровне 90%. Отсюда следует, что после лечения из 1000 микроорганизмов остаются вирулентными 100, что может привести к возобновлению болезни.

В целом, существует насущная потребность в ранозаживляющих материалах, сочетающих антисептические, кровоостанавливающие свойства, не формирующие резистентность к инфекциям, ускоряющие процесс заживления, ограничивающие разрастание рубцовой ткани.

В настоящее время при разработке новых антисептиков и антибиотиков исследователи начинают отказываться от использования традиционно применяемых химических веществ - антисептиков. Например, в конце 2006 г. Институт Вейцмана (Израиль) объявил о создании опытного образца синтетического липопептида, имеющего положительный заряд. За счет электроположительных свойств липопептиды притягиваются к отрицательно заряженной поверхности бактерий и повреждают их оболочку, что приводит к гибели бактерии. Эксперты считают, что создание подобных систем совершит переворот в области антисептиков и антибиотиков. Однако это направление в настоящий момент только начинает развиваться, по оценкам разработчиков необходимо не менее 10 лет для
вывода разработки на рынок. Основной проблемой является придание электроположительных свойств синтетическим липопептидам.

Предлагаемый путь решения указанной проблемы - применение электроположительных наноструктурных частиц для сорбции и уничтожения патогенных микроорганизмов. Электроположительные частицы с сорбированным на поверхности поражающим активным веществом (например, серебром) и закрепленные на поверхности волокнистой матрицы, притягивая отрицательно заряженный микроорганизм, будут разрушать его оболочку, уничтожая патоген. Закрепление нановолокон на поверхности волокнистой матрицы позволит избежать возможного поступления наноматериала в организм человека. Предлагаемый подход позволяет создать новые поколения высокоэффективных ранозаживляющих материалов и средств.
В настоящее время Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН и ООО «Аквелит» проведены следующие работы:
1. Разработана технология производства и создан опытно-промышленный образец ранозаживляющего перевязочного материала на основе наноструктурных частиц оксидно-гидроксидных фаз алюминия.
2. Показано, что перевязочный материал в водных средах обеспечивает снижение количества бактерий (S.aureus, P.aeruginosa, E.coli, P.vulgaris, К.pneumoniae, С.albicans) и грибов с исходной концентрацией 2·102 КОЕ/мл до нуля в течение 48 часов.
3. Проведены испытания на животных:
- Применение материала сокращает время паренхиматозного кровотечения на 30%.
- Применение материала оказывает положительное влияние на заживление кожной лоскутной раны, сокращая сроки заживления раневого повреждения, улучшая качество заживления ран.
- Материал имеет преимущества по таким параметрам ранозаживляющего действия как: некроз, отек, экссудация, гнойное отделяемое, обеспечивая более совершенную тканевую структуру эпителизации и снижая болевые ощущения в ране.
- Установлено подавление роста микробов в ране при применении перевязочного материала, что сопровождается также снижением количества гнойного отделения и исчезновением гнилостного раневого запаха.
4. Проведены экспериментальные исследования на безопасность. Показано, что при однократном применении не было выявлено LD50 и других параметров токсичности материала, что позволяет отнести исследованный материал к четвертому классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76 - малотоксичные вещества.
5. Ведутся исследования, касающиеся токсикологических параметров в хроническом эксперименте.
На рис. 1 представлена сорбция антисептическим материалом бактерий E. Coli в чашках Петри (модель инфицированной раны).


Рис. 1. Эксперимент проводился при комнатной температуре. В чашку с агаром вносили 1 мл микробной взвеси (E. Coli) с концентрацией 105 КОЕ/мл. На рисунке представлен рост микроорганизмов через 48 часов: 1 - образец сорбционного материала; 2 - сплошной рост микроорганизмов на агаре в контрольном образце; 3 - место контакта материала с агаром через 48 часов.

Литература

Lerner M., Loghkomoyev A., Pehenko V., Psakhye S. Application inorganic nanopowders for sorption microorganisms. // II Russian - German Conference of the Koch-Metchnikov-Forum. Tomsk, 9-12 September, 2007. Abstract book. P.221.