CC BY
22
Бюллетень медицинских Интернет-конференций (ISSN 2224-6150) 2016. Том 6. № 12
1703
ID: 2016-12-6-A-10900 Оригинальная статья
Урусова А.И., Алипов В.В., Андреев Д.А., Желаев М.В.
Лечение абсцесса мягких тканей в эксперименте
ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России Urusova A.I., Alipov V.V., Andreev D.A., Zhelaev M.V.
The treatment of soft tissues' abscess in experiment
Saratov State Medical University n.a. V.I. Razumovsky
Резюме
Цель. Экспериментально обосновать эффективность применения низкоинтенсивного лазера и суспензии наночастиц меди при комбинированном хирургическом лечении моделированного абсцесса мягких тканей. Материал и методы. Моделирование абсцесса мягких тканей после обезболивания проведено с использованием культуры золотистого стафилококка в эксперименте на 20 белых лабораторных крысах. В экспериментах первой серии выделены три группы аналогичных животных (по двадцать в каждой): животным первой группы проводили специальное лечение низкоинтенсивным лазером «Матрикс», животным второй группы проводили лечение суспензией наночастиц меди, животным третьей группы применяли комбинацию лазерного излучения и суспензии наночастиц меди. После хирургического вскрытия, опорожнения и санации полости гнойника животным первой серии проводили специальное лечение. При лечении 20 животных второй серии использовали стандартные способы хирургического лечения абсцесса. В экспериментах обеих серий на 1, 7 и 10-е сутки лечения проведены клинические, планиметрические и микробиологические исследования. Результаты. Применение низкоинтенсивного лазера позволило к 10-м суткам лечения сократить площадь гнойной раны на 70%, а при использовании наночастиц меди - на 80%. При комбинированном применении лазеротерапии и наночастиц меди к этим срокам раневая поверхность замещена грануляционной и соединительной тканью. При микробиологических исследованиях отмечена низкая антибактериальная активность применения лазерного излучения и более выраженная при использовании суспензии наночастиц меди. Установлено достоверное потенцирование антимикробного действия при комбинированном использовании суспензии наночастиц меди и никоинтенсивного лазера, что к 7-м суткам лечения обеспечивало прекращение высеваемости патогенной микрофлоры, а к 10-м суткам появление признаков эпителизации раны. Заключение. При хирургическом лечении моделированного абсцесса мягких тканей в комбинации с местным применением лазеротерапии и суспензии наночастиц меди к 7-м суткам получен устойчивый антибактериальный эффект, превосходящий эффективность изолированного лазерного воздействия и применения суспензии наночастиц меди. Экспериментально обосновано комбинированное хирургическое лечение абсцесса мягких тканей, позволяющее ускорить регенерацию раны и в 1,5 раза сократить сроки лечения.
Ключевые слова: эксперимент, моделирование, наночастицы меди, лазерное излучение, антимикробная активность, комбинированное хирургическое лечение
Abstract
Objectives. To prove the efficiency of combined application of low-intensive laser radiation (LILR) and nanoparticles of copper during surgical treatment of simulated abscess of soft tissues. Materials and methods. Simulation of soft tissues' abscess was carried out with use of Staphylococcus aureus on 20 white rats in experiment after theirs anaesthesia. In the first series of experiment three groups of similar animals were marked out (20 animals in every group): low-intensive laser (LIL) «Matrix» was used for treatment of the 1st group of animals; the 2nd group was treated by suspension of copper nanoparticles; joint application of LIL and nanoparticles of copper was used for treatment of the 3rd group. After surgical dissection, evacuation and sanitation of empyema's cavity the animals of series 1 were carried out special treatment. Standart methods of surgical treatment of abscess were used during the treatment of 2nd series animals. Clinical, planimetric and microbiological analyses were held on the 1st, 7th and 10th days of research. Results. Use of LIL allowed to reduce the square of wound by 70%, and use of copper nanoparticles - by 80%. during combined use of laser therapy and copper nanoparticles wound surface was replaced by granulation and connective tissue by the same date .In microbiological analysis low antibacterial effect was pointed during use of LIL and more expressed - in case of copper nanoparticles use. Experiment allowed to discover the potentiation of antimicrobial effect during the joint application of copper nanoparticles and the laser. Combined use of laser radiation and copper nanoparticles to infected wounds of experimental animals provided stopping of pathogenic microflora seeding by the 7th day and wound epithelization by the 10th day. Conclusion. During surgical treatment of simulated soft tissues'abscess in combination with local laser therapy and copper nanoparticles sustained antibacterial effect was reached by 7th day. It excelled solitary laser effect and use of copper nanoparticles. Combined surgical treatment of soft tissues' abscess which allowed to accelerate wound regeneration and to reduce term of treatment in 1,5 times was validated in experiment.
Keywords: experiment, simulating, copper nanoparticles, low-intensive laser radiation, antimicrobial activity, combined surgical treatment
Введение
В литературе известны множество способов моделирования абсцессов мягких тканей [1, 2]. Перспективным направлением в разработке новых методов комбинированного хирургического лечения является применение лазеров и наночастиц металлов [36]. Экспериментально установлено, что наночастицы металлов проявляют выраженное бактериостатическое и бактерицидное
1704
Bulletin of Medical Internet Conferences (ISSN 2224-6150)
2016. Volume 6. Issue 12
действие, доказана эффективность воздействия их на полиантибиотикорезистентные штаммы микроорганизмов [7]. В литературе имеются единичные материалы окомбинации лазерного излучения и наночастиц металлов в хирургии ран [4, 5, 7-9].
Цель: экспериментально обосновать эффективность применения низкоинтенсивного лазерного излучения и суспензии наночастиц меди при комбинированном хирургическом лечении абсцесса мягких тканей.
Материал и методы
В ходе исследования использована Европейская конвенция о защите позвоночных животных при экспериментах или в иных научных целях [ETS N 123, г. Страсбург, 18.03.1986 г.]. Наночастицы меди с дисперсностью 60-80 нм получены плазменной технологией из крупнодисперсного порошка марки ПМС 1 ГОСТ 490-75. Порошок предоставлен ФГУП РФ ГНЦ ГНИИ химической технологии элементоорганического синтеза (г. Москва). Для получения суспензии наночастиц меди смешивали эфирное подсолнечное масло (стерилизованное) с 1 мг наночастиц меди. Масляная суспензия в концентрации от 1000 мкг/мл до 1 мкг/мл наносилась на поверхность гнойной раны в указанных дозах ежедневно каждому животному. В ходе эксперимента использовали лазерный аппарат «Матрикс», тип МЛО1КР: частота - 80 Гц, мощность излучения - 15-30 мВт, длина волны - 630-650 нм.
В эксперименте на 20 белых лабораторных крысах массой 190-200 г для апробации разработанного нами способа формирования абсцесса мягких тканей (Приоритетная справка № 2015120118 от 27.05.2015 года) нами использован модифицированный катетер Фогарти. Суть модификации заключалась в том, что была изменена длина катетера путем его укорочения до 4 см. Определен участок кожи в межлопаточной области как наиболее безопасная зона моделируемого абсцесса. После обезболивания (Zoletil 100 в дозе 50 мг/кг), была произведена пункция подкожного пространства иглой Дюфо, затем в проделанное иглой отверстие в коже диаметром 2 мм был введен модифицированный катетер Фогарти и раздут баллон в объеме 2 мл раствором 0,9% NaCI, конец катетера укрыт с помощью кожной дупликатуры. На 3-и сутки в полученную полость введена суспензия лабораторного штамма золотистого стафилококка из суточных агаровых культур (по оптическому стандарту мутности МакФарланда) в физиологическом растворе хлорида натрия в конечной концентрацией 3 х 107 КОЕ/мл в объеме 0,1 мл взвеси, катетер удален. На 5-е сутки был сформирован абсцесс объемом 2,0 см3 в мягких тканях, имеющий стенку и полость, содержащую гнойное содержимое. Моделированный абсцесс соответствовал всем признаками типичного отграниченного гнойника мягких тканей, что подтверждено как клиническими, так и микробиологическими данными. Бактерицидное действие в отношении золотистого стафилококка при хирургическом лечении абсцесса мягких тканей в комбинации с применением суспензии наночастиц меди и низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ) изучено на 60 белых крысах трех групп первой серии и 20 аналогичных животных второй серии.
Животным первой серии после вскрытия и санации полости абсцесса в течение 10-и суток проводили лечение: НИЛИ на рану (первая группа), введение суспензии наночастиц меди (вторая группа), комбинированное применение лазера и наночастиц меди (третья группа). Животным второй серии проводили только стандартную санацию и промывание раны антисептиком. Результаты лечения оценивали на 7-е и 10-е сутки лечения, после чего животных выводили из эксперимента.
Статистическую обработку результатов проводили вариационно-статистическим методом с использованием пакета прикладных программ «Statistica 6.0» (StatSоftInc., USA) в среде WindowsXP. Использовали критерий Шапиро-Уилка, критерий Фишера-Снедекора, критерии Манна-Уитни и Вилкоксона. Различия считались статистически значимыми при p < 0,05.
Результаты
При изолированном применении НИЛИ площадь раны (400 мм2) сократилась к 10-м суткам до 67 ± 7,0 мм2; при назначении суспензии наночастиц меди соответственно до 80 ± 4,0 мм2 (p < 0,05). При комбинированном применении НИЛИ и суспензии наночастиц меди площадь раны сократилась до 10 ± 1,2 мм2. У животных второй серии к 10-м суткам констатировано уменьшение площади раны лишь до 135 ± 10 мм2 (p < 0,05). Изолированное применение НИЛИ не обладает достаточно эффективным антибактериальным действием: к 10-м суткам применения НИЛИ площадь гнойной раны сократилась на 70%, а при использовании наночастиц меди - на 80%. Комбинация применения НИЛИ и наночастиц меди позволила практически полностью заместить раневую поверхность грануляционной и соединительной тканью.
На 7-е сутки при лазерном облучении животных первой группы в ране развивались участки фибробластов, отмечено скопление фибрина. У животных второй группы появилась грануляционная ткань, которая располагалась по краям раны. У животных третьейгруппы при комбинированном лечении раны, на фоне незначительного отека ткани, к 7-м суткам лечения появились признаки сформированной грануляционной ткани и полноценная сосудистая сеть, а к 10-м суткам - признаки эпителизации раны. У животных второй серии в ране выявляли признаки сохраняющегося воспаления: инфильтрация тканей, большое количество макрофагов и нейтрофильных лейкоцитов. Таким образом, признаки заживления ран констатированы в следующие сроки: использование лазерного облучения раны - 10-е сутки, изолированное применение суспензии наночастиц меди - 9-е сутки. Наиболее выражен был процесс регенерации раны при комбинированном использовании НИЛИ и суспензии наночастиц меди -он отмечен с 7-х суток лечения.
До начала лечения гнойной раны обсемененность золотистым стафилококком составляла 4300 ± 512 х 107 КОЕ/мл. У животных первой и второй групп количество КОЕ опытного штамма постепенно уменьшалось на всем протяжении лечения и только к 7 -м суткам эксперимента было ниже критического уровня - 107 КОЕ/мл. Полную элиминацию штамма St. aureus в этих группах регистрировали на 10-е сутки лечения. У животных третьей группы к 3-м суткам лечения количество колоний снизилось до 8,62 х 107, (p < 0,05), а к 7-м суткам лечения посевы аспирата из полости абсцесса роста не давали. Бактериологическое исследование отделяемого из ран животных показало, что при комбинированном лечении бактериальная обсемененность раны полностью ликвидирована к 7-м суткам, т.е. на 3,0 ± 0,7 суток раньше в сравнении с 1-й и 2-й группами первой серии эксперимента.
Обсуждение
Процессы регенерации раны мы связываем с синергизмом антимикробного действия НИЛИ и наночастиц меди за счет отсутствия микробной обсемененности тканей. Очищение полости абсцесса от возбудителя у животных второй серии не отмечено и к 10-м суткам стандартного лечения.
www.medconfer.com
© Bulletin of Medical Internet Conferences, 2016
Бюллетень медицинских Интернет-конференций (ISSN 2224-6150) 2016. Том 6. № 12
1705
Заключение
Местное применение суспензии наночастиц меди превосходит эффективность изолированного применения лазеротерапии, а при сочетании с НИЛИ уже 7-м суткам лечения ликвидирует бактериальную обсемененность раны, к 10-м суткам обеспечивает появление признаков гранулирования и эпителизации раны. Экспериментально обоснована целесообразность комбинированного применения НИЛИ и суспензии наночастиц меди при хирургическом лечении абсцесса мягких тканей, что позволяет в 1,5 раза сократить сроки лечения.
Литература
1. Шалимов С.А., Радзинский А.П., Кейсевич А.В. Руководство по экспериментальной хирургии. М.: Медицина, 1989; 272 с.
2. Шахрай С.В. Моделирование экстрасфинктерного свища прямой кишки в эксперименте // Медицинский журнал. 2012. № 3. С. 131-135.
3. Николенко В.Н., Алипов В.В. Перспективные нанотехнологии в области экспериментальной медицины // Нанотехникаю 2009. Т. 19. С. 66-68.
4. Алипов В.В., Добрейкин Е.А., Урусова А.И. Экспериментальные лазерные нанохирургические технологии. Первые результаты и перспективы // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. 2011. № 4 (2). С. 330-333.
5. Алипов В.В., Добрейкин Е.А., Урусова А.И., Беляев П.А. Экспериментальное обоснование сочетанного применения наночастиц меди и низкоинтенсивного лазерного облучения при хирургическом лечении моделированных инфицированных ожоговых ран кожи // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. 2013. № 4. С. 411-417.
6. Tuchin VV, Terentyuk GS, Maslyakova GN, Suleymanova LV, Khlebtsov NG, Khlebtsov BN. Laser-induced tissue hyperthermia mediated by gold nanoparticles: toward cancer phototherapy // J. Biomed. Optics. 2009. Т. 14 (2). С. 1-9.
7. Бабушкина И.В. Наночастицы металлов в лечении экспериментальных гнойных ран // Саратовский научно-медицинский журнал. 2011. № 3. С. 530-533.
8. Доронин С.Ю., Алипов В.В.. Синтез и бактерицидные свойства ультрадисперсного порошка меди // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2011. Т. 11 (1). С. 18-22.
9. Alipov V.V. Lazer nanotechnology in experimetal surgery. International Kongress «EuroMedica 2012» Hannover, 2012. P. 22-23.
