Takk for at du besøker Nature.com. Versjonen av nettleseren du bruker har begrenset CSS -støtte. For best resultat anbefaler vi at du bruker en nyere versjon av nettleseren din (eller deaktiver kompatibilitetsmodus i Internet Explorer). I mellomtiden, for å sikre kontinuerlig støtte, viser vi nettstedet uten styling eller JavaScript.
Mikrobiell vekst i sår manifesterer seg ofte som biofilmer, noe som forstyrrer helbredelse og er vanskelig å utrydde. Nye sølvdressinger hevder å bekjempe sårinfeksjoner, men deres antibiofilmeffektivitet og infeksjonsuavhengige helbredende effekter er generelt ukjent. Ved å bruke in vitro og in vivo biofilmmodeller av Staphylococcus aureus og Pseudomonas aeruginosa, rapporterer vi effektiviteten til Ag1+ ionegenererende dressinger; Ag1+ bandasjer som inneholder etylendiaminetetraeddiksyre og benzetoniumklorid (Ag1+/EDTA/BC), og bandasjer som inneholder sølvnitrat (Ag Oxysalts). , som produserer Ag1+, Ag2+ og Ag3+ -ioner for å bekjempe sårbiofilm og dens effekt på helbredelse. Ag1+ dressinger hadde minimale effekter på sårbiofilm in vitro og hos mus (C57BL/6J). I motsetning til dette reduserte oksygenerte Ag -salter og Ag1+/EDTA/BC -bandasjer betydelig antall levedyktige bakterier i biofilmer in vitro og demonstrerte en betydelig reduksjon i bakterie- og EPS -komponenter i musens sårbiofilmer. Disse bandasjene hadde forskjellige effekter på helbredelse av biofilm-infiserte og ikke-biofilm-infiserte sår, med oksygenerte saltdressinger som hadde mer fordelaktige effekter på reepitelisering, sårstørrelse og betennelse sammenlignet med kontrollbehandlinger og andre sølvdressinger. De forskjellige fysisk-kjemiske egenskapene til sølvdressinger kan ha forskjellige effekter på sårbiofilm og helbredelse, og dette bør vurderes når du velger en bandasje for behandling av biofilm-infiserte sår.
Kroniske sår er definert som "sår som ikke klarer å gå gjennom de normale helbredelsesstadiene på en ryddig og betimelig måte" 1. Kroniske sår skaper en psykologisk, sosial og økonomisk belastning for pasienter og helsevesenet. Årlige NHS -utgifter til behandling av sår og tilhørende komorbiditeter er estimert til 8,3 milliarder pund i 2017–182. Kroniske sår er for tiden også et presserende problem i USA, med Medicare som estimerer de årlige kostnadene for å behandle pasienter med sår til $ 28,1– $ 96,8 milliarder3.
Infeksjon er en viktig faktor som forhindrer sårheling. Infeksjoner manifesterer seg ofte som biofilmer, som er til stede i 78% av ikke-helbredende kroniske sår. Biofilmer dannes når mikroorganismer blir irreversibelt festet til overflater, for eksempel sårflater, og kan aggregeres for å danne ekstracellulær polymer (EPS) -produserende samfunn. Sårbiofilm er assosiert med økt inflammatorisk respons som fører til vevsskade, noe som kan forsinke eller forhindre helbredelse4. Økningen i vevsskader kan delvis skyldes økt aktivitet av matriksmetalloproteinaser, kollagenase, elastase og reaktive oksygenarter5. Videre er inflammatoriske celler og biofilmer i seg selv høye forbrukere av oksygen og kan derfor forårsake lokal vevshypoksi, og tømme celler fra det vitale oksygenet som er nødvendig for effektiv vevsreparasjon6.
Modne biofilmer er svært resistente mot antimikrobielle midler, og krever aggressive strategier for å kontrollere biofilminfeksjoner, for eksempel mekanisk behandling etterfulgt av effektiv antimikrobiell behandling. Fordi biofilmer raskt kan regenerere, kan effektive antimikrobielle midler redusere risikoen for omformasjon etter kirurgisk debridement7.
Sølv brukes i økende grad i antimikrobielle bandasjer og brukes ofte som en førstelinjebehandling for kroniske infiserte sår. Det er mange kommersielt tilgjengelige sølvdressinger, som hver inneholder en annen sølvsammensetning, konsentrasjon og basematrise. Fremskritt innen sølvarmbånd har ført til utvikling av nye sølvarmbånd. Den metalliske formen for sølv (AG0) er inert; For å oppnå antimikrobiell effektivitet, må det miste et elektron for å danne ionisk sølv (Ag1+). Tradisjonelle sølvdressinger inneholder sølvforbindelser eller metallisk sølv som, når de blir utsatt for væske, dekomponerer for å danne Ag1+ -ioner. Disse Ag1+ -ionene reagerer med bakteriecellen, og fjerner elektroner fra strukturelle komponenter eller kritiske prosesser som er nødvendige for å overleve. Patentert teknologi har ført til utvikling av en ny sølvforbindelse, Ag Oxysalts (sølvnitrat, Ag7NO11), som er inkludert i sårboller. I motsetning til tradisjonelt sølv, produserer nedbrytningen av oksygenholdige salter tilstander av sølv med høyere valens (Ag1+, Ag2+og Ag3+). In vitro -studier har vist at lave konsentrasjoner av oksygenerte sølvsalter er mer effektive enn enkeltionsølv (Ag1+) mot patogene bakterier som Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus og Escherichia coli8,9. En annen ny type sølvdressing inkluderer flere ingredienser, nemlig etylendiaminetetraeddiksyre (EDTA) og benzetoniumklorid (BC), som rapporteres å målrette biofilm EPS og derved øke gjennomtrengningen av sølv til biofilmen. Disse nye sølvteknologiene tilbyr nye måter å målrette sårbiofilmer på. Imidlertid er virkningen av disse antimikrobielle midlene på sårmiljøet og infeksjonsuavhengig helbredelse viktig for å sikre at de ikke skaper et ugunstig sårmiljø eller forsinker helbredelse. Bekymringer om in vitro sølvcytotoksisitet er rapportert med flere sølvdressinger10,11. In vitro cytotoksisitet har imidlertid ennå ikke oversatt til in vivo -toksisitet, og flere Ag1+ -dressinger har vist en god sikkerhetsprofil12.
Her undersøkte vi effektiviteten av karboksymetylcellulosedressinger som inneholder nye sølvformuleringer mot sårbiofilm in vitro og in vivo. I tillegg ble effekten av disse bandasjene på immunresponser og helbredelse uavhengig av infeksjoner vurdert.
Alle dressinger som ble brukt var kommersielt tilgjengelige. 3M Kerracel Gel Fiber Dressing (3M, Knutsford, UK) er en ikke-antimikrobiell 100% karboksymetylcellulose (CMC) gelfiberdressing som ble brukt som kontrolldressing i denne studien. Tre antimikrobielle CMC -sølvdressinger ble evaluert, nemlig 3M Kerracel AG Dressing (3M, Knutsford, UK), som inneholder 1,7 vekt%. Oksygenert sølvsalt (Ag7NO11) i sølvioner med høyere valens (Ag1+, Ag2+og Ag3+). Under nedbrytningen av Ag7NO11 dannes Ag1+, Ag2+ og Ag3+ -ioner i et forhold på 1: 2: 4. Aquacel Ag ekstra dressing som inneholder 1,2% sølvklorid (Ag1+) (Convatec, Deeside, UK) 13 og Aquacel AG+ekstra dressing som inneholder 1,2% sølvklorid (Ag1+), EDTA og Benzethonium Chloride (Convatec, Deeside, UK) 14.
Stammene som ble brukt i denne studien var Pseudomonas aeruginosa NCTC 10781 (Public Health England, Salisbury) og Staphylococcus aureus NCTC 6571 (Public Health England, Salisbury).
Bakterier ble dyrket over natten i Muller-Hinton-buljongen (Oxoid, Altrincham, Storbritannia). Kulturen over natten ble deretter fortynnet 1: 100 i Mueller-Hinton-buljongen og 200 ul belagt på steril 0,2 um Whatman Cyclopore-membraner (Whatman PLC, Maidstone, UK) på Mueller-Hinton Agar Plates (Sigma-Aldrich Company LTD, Kent, Great Britain ). ) Kolonial biofilmdannelse ved 37 ° C i 24 timer. Disse koloniale biofilmer ble testet for logaritmisk krymping.
Skjær dressingen i 3 cm2 firkantede stykker og forhåndsmoisten med sterilt avionisert vann. Plasser bandasjen over biofilmen i kolonien på agarplaten. Hver 24 ha biofilm ble fjernet, og levedyktige bakterier i biofilmen (CFU/ml) ble kvantifisert ved seriell fortynning (10−1 til 10–7) i dagvinkelnøytraliseringsbuljong (Merck-Millipore). Etter 24 timers inkubasjon ved 37 ° C ble det utført standardplatetall på Mueller-Hinton-agarplatene. Hver behandling og tidspunkt ble utført i tre eksemplarer, og telling av platet ble gjentatt for hver fortynning.
Svinekjøtt magehud oppnås fra kvinnelige store hvite griser innen 15 minutter etter slakt i samsvar med EU -eksportstandarder. Huden ble barbert og renset med alkoholservietter, og deretter frosset ved -80 ° C i 24 timer for å avvike huden. Etter tining ble 1 cm2 hudstykker vasket tre ganger med PBS, 0,6% natriumhypokloritt og 70% etanol i 20 minutter hver gang. Før du fjerner overhuden, må du fjerne en gjenværende etanol ved å vaske 3 ganger i steril PBS. Huden ble dyrket i en 6-brønners plate med en 0,45 μm tykk nylonmembran (Merck-Millipore) på toppen og 3 absorberende pads (Merck-Millipore) inneholdende 3 ml føtal bovint serum (Sigma) supplert med 10% dulbeccos modifiserte Ørn. Medium (Dulbeccos modifiserte Eagle Medium - Aldrich Ltd.).
Koloniale biofilmer ble dyrket som beskrevet for biofilmeksponeringsstudier. Etter å ha dyrket biofilmen på membranen i 72 timer, ble biofilmen påført hudoverflaten ved bruk av en steril inokulasjonssløyfe og membranen ble fjernet. Biofilmen ble deretter inkubert på grisens dermis i ytterligere 24 timer ved 37 ° C for å la biofilmen modnes og feste seg til grisens hud. Etter at biofilmen hadde modnet og festet, ble en 1,5 cm2 dressing, forhåndsmotent med sterilt destillert vann, påført direkte på hudoverflaten og inkubert ved 37 ° C i 24 timer. Levedyktige bakterier ble visualisert ved farging ved å bruke Prestoblue Cell Levability Reagent (Invitrogen, Life Technologies, Paisley, Storbritannia) til den apikale overflaten til hver eksplantasjon og inkubering av den i 5 minutter. Bruk Leica DFC425 digitalkamera for å ta bilder øyeblikkelig på Leica MZ8 -mikroskopet. Områder farget rosa ble kvantifisert ved bruk av Image Pro Software versjon 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD Image-Pro (MediaCy.com)). Skanningselektronmikroskopi ble utført som beskrevet nedenfor.
Bakterier dyrket over natten ble fortynnet 1: 100 i Mueller-Hinton-buljongen. 200 ul kultur ble tilsatt til steril 0,2 μm Whatman Cyclopore-membran (Whatman, Maidstone, Storbritannia) og belagt på Mueller-Hinton Agar. Biofilmplater ble inkubert ved 37 ° C i 72 timer for å tillate moden dannelse av biofilm.
Etter 3 dager med biofilmmodning ble en 3 cm2 kvadratkvalitetsbandasje plassert direkte på biofilmen og inkubert ved 37 ° C i 24 timer. Etter å ha fjernet bandasjen fra biofilmoverflaten, ble 1 ml Prestoblue Cell Levability -reagens (Invitrogen, Waltham, MA) tilsatt overflaten av hver biofilm i 20 sekunder. Overflatene ble tørket før fargeendringer ble registrert ved bruk av et Nikon D2300 digitalt kamera (Nikon UK Ltd., Kingston, UK).
Forbered nattkulturer på Mueller-Hinton Agar, overfør individuelle kolonier til 10 ml Mueller-Hinton-buljong og inkuberer på en shaker ved 37 ° C (100 o / min). Etter inkubasjon over natten ble kulturen fortynnet 1: 100 i Mueller-Hinton-buljongen og 300 ul ble oppdaget på 0,2 um sirkulær Whatman Cyclopore-membran (Whatman International, Maidstone, Storbritannia) på Mueller-Hinton Agar og inkubert ved 37 ° C innen 72 timer . . Den modne biofilmen ble påført såret som beskrevet nedenfor.
Alt arbeid med dyr ble utført ved University of Manchester under en prosjektlisens godkjent av Office of Animal Welfare and Ethical Review (P8721BD27) og i samsvar med retningslinjer publisert av Home Office under 2012 Revised ASPA. Alle forfattere fulgte retningslinjene for ankomst. Åtte uker gamle C57BL/6J mus (Envigo, Oxon, Storbritannia) ble brukt til alle in vivo-studier. Mus ble bedøvd med isofluran (Piramal Critical Care Ltd, West Drayton, Storbritannia) og deres ryggoverflater ble barbert og renset. Hver mus ble deretter gitt et 2 × 6 mm eksisjonssår ved bruk av et Stiefel Biopsy Punch (Schuco International, Hertfordshire, Storbritannia). For biofilm-infiserte sår, bruk 72-timers kolonial biofilm dyrket på membranen som beskrevet ovenfor til det dermale laget av såret ved bruk av en steril inokulasjonssløyfe umiddelbart etter skade og kast membranen. En kvadrat centimeter dressing er forhåndsmotent med sterilt vann for å opprettholde et fuktig sårmiljø. Dressinger ble påført direkte på hvert sår og dekket med 3M Tegaderm -film (3M, Bracknell, Storbritannia) og Mastisol flytende lim (Eloquest Healthcare, Ferndale, MI) påført rundt kantene for å gi ekstra vedheft. Buprenorfin (Animalcare, York, UK) ble administrert i en konsentrasjon på 0,1 mg/kg som smertestillende. Kasser mus tre dager etter skade ved bruk av plan 1 -metoden og fjern, halverer og lagre sårområdet etter behov.
Hematoxylin (Thermofisher Scientific) og Eosin (Thermofisher Scientific) farging ble utført i henhold til produsentens protokoll. Sårområde og reepitelisering ble kvantifisert ved bruk av Image Pro Software versjon 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD).
Vevsseksjoner ble avvokset i xylen (Thermofisher Scientific, Loughborough, Storbritannia), rehydrert med 100–50% gradert etanol, og kort nedsenket i avionisert vann (Thermofisher Scientific). Immunohistokjemi ble utført ved bruk av Vectastain Elite ABC PK-6104 Kit (Vector Laboratories, Burlingame, CA) i henhold til produsentens protokoll. Primære antistoffer mot nøytrofiler NIMP-R14 (Thermofisher Scientific) og makrofager MS CD107B Pure M3/84 (BD Biosciences, Wokingham, Storbritannia) ble fortynnet 1: 100 i blokkeringsløsning og tilsatt den kuttede overflaten, fulgt av 2 antistoffer anti-, vectainain ABC og Vector Nova Red Peroxidase (HRP) Substrat Kit (Vector Laboratories, Burlingame, CA) og forsynt med hematoxylin. Bilder ble anskaffet ved hjelp av et Olympus BX43-mikroskop og et Olympus DP73 digitalt kamera (Olympus, Southend-on-Sea, Storbritannia).
Hudprøver ble fikset i 2,5% glutaraldehyd og 4% formaldehyd i 0,1 M Hepes (pH 7,4) i 24 timer ved 4 ° C. Prøver ble dehydrert ved bruk av gradert etanol og tørket i CO2 ved bruk av en quorum K850 kritisk punkttørker (Quorum Technologies Ltd, Loughton, UK) og sputter belagt med gull-palladiumlegering ved bruk av et Quorum SC7620 mini sputterer/glødutladningssystem. Prøver ble avbildet ved bruk av et FEI Quanta 250 skanningselektronmikroskop (Thermofisher Scientific) for å visualisere sårets sentrale punkt.
Toto-1-jodid (2 um) ble påført den utskårne musens såroverflaten og inkubert i 5 minutter ved 37 ° C (Thermofisher Scientific) og behandlet med SYTO-60 (10 μM) ved 37 ° C (Thermofisher Scientific). 15-minutters Z-Stack-bilder ble opprettet ved hjelp av en Leica TCS SP8.
Biologiske og tekniske replikatdata ble tabulert og analysert ved bruk av GraphPad Prism V9 -programvare (GraphPad Software, La Jolla, CA). Enveis analyse av varians med flere sammenligninger ved bruk av Dunnetts post hoc-test ble brukt til å teste for forskjeller mellom hver behandling og den ikke-antimikrobielle kontrolldressingen. En p -verdi <0,05 ble ansett som signifikant.
Effektiviteten av sølvgel fibrøse bandasjer ble først vurdert mot biofilmkolonier av Staphylococcus aureus og Pseudomonas aeruginosa in vitro. Sølvdressinger inneholder forskjellige formler av sølv: tradisjonelle sølvdressinger produserer Ag1+ -ioner; Sølvdressinger, som kan produsere Ag1+ -ioner etter tilsetning av EDTA/BC, kan ødelegge biofilmmatrisen og utsette bakterier for sølv under den antibakterielle effekten av sølv. ioner15 og bandasjer som inneholder oksygenerte Ag -salter som produserer Ag1+, Ag2+ og Ag3+ -ioner. Effektiviteten ble sammenlignet med en ikke-antimikrobiell kontrolldressing laget av gelerte fibre. Gjenværende levedyktige bakterier i biofilmen ble vurdert hver 24. time i 8 dager (figur 1). På dag 5 ble biofilmen reinokulert med 3,85 × 105s. Staphylococcus aureus eller 1,22 × 105p. Aeruginosa for å vurdere utvinning av biofilm. Sammenlignet med ikke-antimikrobielle kontrolldressinger, hadde AG1+ -dressinger minimal effekt på bakteriell levedyktighet i Staphylococcus aureus og Pseudomonas aeruginosa biofilmer over 5 dager. I kontrast var bandasjer som inneholdt oksygenert Ag og Ag1 + + EDTA/BC -salter effektive for å drepe bakterier innen biofilmen i løpet av 5 dager. Etter gjentatt inokulering med planktoniske bakterier på dag 5, ble det ikke observert noen restaurering av biofilmen (fig. 1).
Kvantifisering av levedyktige bakterier i Staphylococcus aureus og Pseudomonas aeruginosa biofilmer etter behandling med sølvdressinger. Biofilmkolonier av Staphylococcus aureus og Pseudomonas aeruginosa ble behandlet med sølvdressinger eller ikke-antimikrobielle kontrolldressinger, og antallet levedyktige bakterier som var igjen ble bestemt hver 24. time. Etter 5 dager ble biofilmen reinokulert med 3,85 × 105s. Staphylococcus aureus eller 1,22 × 105p. Kolonier av bakteriplankton Pseudomonas aeruginosa ble dannet individuelt for å vurdere utvinning av biofilm. Grafer viser gjennomsnitt +/- Standardfeil.
For å visualisere effekten av sølvdressinger på levedyktighet av biofilm, ble dressinger påført modne biofilmer dyrket på porcine hud ex vivo. Etter 24 timer fjernes bandasjen og biofilmen blir farget med et blått reaktivt fargestoff, som metaboliseres av levende bakterier til en rosa farge. Biofilmer behandlet med kontrolldressinger var rosa, noe som indikerer tilstedeværelsen av levedyktige bakterier i biofilmen (figur 2A). I motsetning til dette var biofilmen behandlet med Ag Oxysols -dressingen først og fremst blå, noe som indikerte at de gjenværende bakteriene på overflaten av grisens hud var ikke -levedyktige bakterier (figur 2B). Blandet blå og rosa farge ble observert i biofilmer behandlet med Ag1+ -holdige bandasjer, noe som indikerer tilstedeværelsen av levedyktige og ikke-levedyktige bakterier i biofilmen (figur 2C), mens EDTA/BC-bandasjer som inneholdt Ag1+ var overveiende blå med noen rosa flekker. som indikerer områder som ikke er påvirket av sølvdressingen (figur 2D). Kvantifisering av aktive (rosa) og inaktive (blå) områder viste at kontrolllappen var 75% aktiv (figur 2E). Ag1 + + EDTA/BC -bandasjer utførte på samme måte som oksygenert Ag -saltdressinger, med overlevelsesrater på henholdsvis 13% og 14%. Ag1+ -dressingen reduserte også bakteriell levedyktighet med 21%. Disse biofilmene ble deretter observert ved bruk av skanningselektronmikroskopi (SEM). Etter behandling med kontrolldressing og Ag1+ -dressing ble et lag med Pseudomonas aeruginosa observert som dekker svinehuden (figur 2F, H), mens etter behandling med Ag1+ -dressingen ble det funnet få bakterieceller og få bakterieceller ble funnet under. Kollagenfibre kan betraktes som vevsstrukturen til svinhud (figur 2G). Etter behandling med Ag1 + + EDTA/BC -dressing var bakterieplakk og underliggende kollagenfiberplakk synlige (figur 2i).
Visualisering av Pseudomonas aeruginosa biofilm etter sølvdressingbehandling. (A-D) Bakteriell levedyktighet i Pseudomonas aeruginosa-biofilmer dyrket på svinhud ble visualisert ved bruk av Prestoblue Levability Dye 24 timer etter behandling med sølvdressinger eller ikke-antimikrobielle kontrolldressinger. Levende bakterier er rosa, ikke-levedyktige bakterier og svinehud er blå. (E) Kvantifisering av Pseudomonas aeruginosa biofilmer dyrket på svinhud (rosa flekk) ved bruk av skanningselektronmikroskopi-bilde Pro versjon 10 (FI) og behandlet med en sølvdressing eller en ikke-antimikrobiell kontrolldressing i 24 timer. Sem skala bar = 5 um. (J - M) Koloniale biofilmer vokste på filtre og ble farget med Prestoblue reaktiv fargestoff etter 24 timers inkubasjon med sølvbandlinger.
For å bestemme om nær kontakt mellom bandasjene og biofilmene påvirket effektiviteten av bandasjene, ble koloniale biofilmer plassert på en flat overflate behandlet med bandasjene i 24 timer og deretter farget med reaktive fargestoffer. Den ubehandlede biofilmen var mørkrosa i fargen (figur 2J). I motsetning til biofilmer behandlet med dressinger som inneholder oksygenerte Ag -salter (figur 2K), viste biofilmer behandlet med bandasjer som inneholder Ag1+ eller Ag1++ EDTA/BC bånd av rosa farging (figur 2L, M). Denne rosa fargen indikerer tilstedeværelsen av levedyktige bakterier og er assosiert med suturområdet i bandasjen. Disse syrede områdene skaper døde rom som lar bakterier i biofilmen overleve.
For å evaluere effektiviteten av sølvdressinger in vivo, ble full tykkelse utskårne sår av mus infisert med modne S. aureus og P. aeruginosa biofilmer behandlet med ikke-antimikrobielle kontrolldressinger eller sølvdressinger. Etter 3 dagers behandling, viste makroskopisk bildeanalyse mindre sårstørrelser når de ble behandlet med oksygenerte saltdressinger sammenlignet med ikke-antimikrobielle kontrolldressinger og andre sølvdressinger (figur 3A-H). For å bekrefte disse observasjonene ble sår høstet og sårområdet og reepitelisering ble kvantifisert på hematoksylin og eosinfargede vevsseksjoner ved bruk av Image Pro Software versjon 10 (figur 3I-L).
Effekten av sølvdressinger på såroverflaten og re-epitelisering av sår infisert med biofilmer. (A - H) Små celler infisert med biofilmer av Pseudomonas aeruginosa (A - D) og Staphylococcus aureus (E - H) etter tre dagers behandling med en ikke -antimikrobiell kontrolldressing, en oksygenert Ag saltdressing, en Ag1+ dressing og en Ag1+ dressing. Representative makroskopiske bilder. Sår av mus med Ag1 + + EDTA/BC dressing. (IL) Representative Pseudomonas aeruginosa -infeksjon, histologiske seksjoner farget med hematoksylin og eosin, brukt til å kvantifisere sårområde og epitelregenerering. Kvantifisering av sårområde (M, O) og prosentvis reepitelialisering (N, P) av sår infisert med Pseudomonas aeruginosa (M, N) og Staphylococcus aureus (O, P) biofilmer (per behandlingsgruppe n = 12). Grafer viser gjennomsnitt +/- Standardfeil. * betyr p = <0,05 ** betyr p = <0,01; Makroskopisk skala = 2,5 mm, histologisk skala = 500 um.
Kvantifisering av sårområde i sår infisert med Pseudomonas aeruginosa biofilm (figur 3M) viste at sår behandlet med AG-oksysalt hadde en gjennomsnittlig sårstørrelse på 2,5 mm2, mens den ikke-antimikrobielle kontrolldressingen hadde en gjennomsnittlig sårstørrelse på 3,1 mm2, som ikke er er ikke er ikke er ekte. nådde statistisk betydning (figur 3M). P = 0.423). Sår behandlet med Ag1+ eller Ag1++ EDTA/BC viste ingen reduksjon i sårområdet (henholdsvis 3,1 mm2 og 3,6 mm2). Behandling med oksygenert Ag-saltboling fremmet re-epitelisering i større grad enn den ikke-antimikrobielle kontrolldressingen (henholdsvis 34% og 15%; P = 0,029) og Ag1+ eller Ag1++ EDTA/BC (10% og 11%) ( Figur 3n). . henholdsvis).
Lignende trender i sårområde og epitelregenerering ble observert i sår infisert med S. aureus biofilmer (figur 3O). Dressinger som inneholder oksygenerte sølvsalter reduserte sårområdet (2,0 mm2) med 23% sammenlignet med kontrollen som ikke er-antimikrobiell dressing (2,6 mm2), selv om denne reduksjonen ikke var signifikant (p = 0,304) (fig. 3O). I tillegg ble sårområdet i AG1+ behandlingsgruppen litt redusert (2,4 mm2), mens såret behandlet med Ag1++ EDTA/BC -bandasje ikke reduserte sårområdet (2,9 mm2). Oksygensalter av Ag fremmet også re-epitelisering av sår infisert med S. aureus biofilm (31%) i større grad enn de som ble behandlet med ikke-antimikrobielle kontrolldressinger (12%, p = 0,003) (figur 3P). Ag1+ dressing (16%, p = 0,903) og Ag+ 1+ EDTA/BC -dressing (14%, p = 0,965) viste nivåer av epitelregenerering som tilsvarer kontroll.
For å visualisere effekten av sølvdressinger på biofilmmatrisen, ble Toto 1 og SYTO 60 jodidfarging utført (fig. 4). Toto 1-jodid er et celle-impermeabelt fargestoff som kan brukes til å visualisere ekstracellulære nukleinsyrer nøyaktig, som er rikelig i EPS av biofilmer. SYTO 60 er et celle permeabelt fargestoff som brukes som en tellerstain16. Observasjoner av toto 1 og syto 60 jodid i sår inokulert med biofilmer av Pseudomonas aeruginosa (figur 4A-D) og Staphylococcus aureus (figur 4i-L) viste at etter 3 dagers dressingbehandling ble EPS i biofilmen betydelig redusert. Inneholder oksygenerte salter Ag og Ag1 + + EDTA/BC. AG1+ dressinger uten ytterligere antibiofilmkomponenter reduserte cellefritt DNA signifikant i sår inokulert med Pseudomonas aeruginosa, men var mindre effektive i sår inokulert med Staphylococcus aureus.
In vivo -avbildning av sårbiofilm etter 3 dagers behandling med kontroll eller sølvdressinger. Konfokale bilder av Pseudomonas aeruginosa (A - D) og Staphylococcus aureus (I - L) farget med Toto 1 (grønn) for å visualisere ekstracellulære nukleinsyrer, en komponent av ekstracellulære biofilmpolymerer. For å flekke intracellulære nukleinsyrer, bruk SYTO 60 (rød). Syrer. P. Skanning av elektronmikroskopi av sår infisert med Pseudomonas aeruginosa (E - H) og Staphylococcus aureus (M - P) biofilmer etter 3 dagers behandling med kontroll og sølvdressinger. Sem skala bar = 5 um. Confocal Imaging Scale Bar = 50 um.
Skanning av elektronmikroskopi viste at mus inokulert med biofilmkolonier av Pseudomonas aeruginosa (figur 4E-H) og Staphylococcus aureus (figur 4M-P) hadde betydelig færre bakterier i sårene etter 3 dagers behandling med alle sølvdressinger.
For å evaluere effekten av sølvdressinger på sårbetennelse hos biofilm-infiserte mus, var deler av biofilm-infiserte sår behandlet med kontroll eller sølvdressinger i 3 dager immunhistokjemisk farget ved bruk av antistoffer som var spesifikke for nøytrofiler og makrofager. Kvantitativ bestemmelse av nøytrofiler og makrofager internt. Granulasjonsvev. Figur 5). Alle sølvdressinger reduserte antall nøytrofiler og makrofager i sår infisert med Pseudomonas aeruginosa sammenlignet med ikke-antimikrobielle kontrolldressinger etter tre behandlingsdager. Imidlertid resulterte behandling med oksygenert sølvsaltforbinding i en større reduksjon i nøytrofiler (p = <0,0001) og makrofager (p = <0,0001) sammenlignet med andre sølvdressinger som ble testet (figur 5i, j). Selv om AG1++ EDTA/BC hadde større effekt på sårbiofilm, reduserte den neutrofil- og makrofagnivåer i mindre grad enn Ag1+ -dressingen. Moderate sår infisert med S. aureus biofilm ble også observert etter kle seg med Ag (p = <0,0001), Ag1+ (p = 0,0008) og Ag1 ++ EDTA/BC (P = 0,0043) oksisoler sammenlignet med kontroll. Lignende trender observeres for nøytropeni. Bandasje (fig. 5K). Imidlertid viste bare den oksygenerte Ag -saltbugingen en betydelig reduksjon i antall makrofager i granulasjonsvev sammenlignet med kontroll i sår infisert med S. aureus biofilmer (p = 0,0339) (figur 5L).
Neutrofiler og makrofager ble kvantifisert i sår infisert med Pseudomonas aeruginosa og Staphylococcus aureus biofilmer etter 3 dagers behandling med ikke-antimikrobiell kontroll eller sølvdressinger. Neutrofiler (AD) og makrofager (EH) ble kvantifisert i vevsseksjoner farget med antistoffer spesifikke for nøytrofiler eller makrofager. Kvantifisering av nøytrofiler (I og K) og makrofager (J og L) i sår infisert med Pseudomonas aeruginosa (I og J) og Staphylococcus aureus (K&L) biofilmer. N = 12 per gruppe. Grafer viser gjennomsnittlig +/- Standardfeil, signifikansverdier sammenlignet med ikke-antibakteriell kontrolldressing, * betyr p = <0,05, ** betyr p = <0,01; *** betyr p = <0,001; indikerer p = <0,0001).
Vi vurderte deretter effekten av sølvdressinger på infeksjonsuavhengig helbredelse. Ikke-infiserte eksisjonssår ble behandlet med en ikke-antimikrobiell kontrolldressing eller en sølvdressing i 3 dager (figur 6). Blant de testede sølvdressingene, var det bare sår som ble behandlet med den oksygenerte saltdressingen, fremsto mindre på makroskopiske bilder enn sår behandlet med kontrollen (figur 6A-D). Kvantifisering av sårområde ved bruk av histologisk analyse viste at det gjennomsnittlige sårområdet etter behandling med Ag -oksysoldressing var 2,35 mm2 sammenlignet med 2,96 mm2 for sår behandlet med kontrollgruppen, men denne forskjellen nådde ikke statistisk betydning (P = 0.488) (fig. . I kontrast ble det ikke observert noen reduksjon i sårområdet etter behandling med Ag1+ (3,38 mm2, p = 0,757) eller Ag1++ EDTA/BC (4,18 mm2, p = 0,054) bandasjer sammenlignet med kontrollgruppen. Økt epitelregenerering ble observert med Ag Oxysol -dressingen sammenlignet med kontrollgruppen (henholdsvis 30% mot 22%), selv om dette ikke nådde betydning (p = 0,067), er dette ganske betydelig og bekrefter tidligere resultater. En dressing med oksysoler fremmer re-epitelisering. -Epitelisering av uinfiserte sår17. I kontrast hadde behandling med Ag1+ eller Ag1++ EDTA/BC-bandasjer ingen effekt eller viste redusert re-epitelisering sammenlignet med kontroll.
Effekt av sølv sårdressing på sårheling hos uinfiserte mus med fullstendig reseksjon. (AD) Representative makroskopiske bilder av sår etter tre dagers behandling med en ikke-antimikrobiell kontrolldressing og en sølvdressing. (EH) Representative sårseksjoner farget med hematoksylin og eosin. Kvantifisering av sårområde (I) og prosentandel av reepitelialisering (J) ble beregnet fra histologiske seksjoner midt på såret ved bruk av bildeanalyseprogramvare (n = 11–12 per behandlingsgruppe). Grafer viser gjennomsnitt +/- Standardfeil. * betyr p = <0,05.
Sølv har en lang brukshistorie som en antimikrobiell terapi i sårheling, men de mange forskjellige formuleringene og leveringsmetodene kan føre til forskjeller i antimikrobiell effekt 18. Videre er antibiofilmegenskapene til spesifikke sølvleveringssystemer ikke helt forstått. Selv om vertsimmunresponsen er relativt effektiv mot planktoniske bakterier, er det generelt mindre effektivt mot biofilmer19. Planktoniske bakterier er lett fagocytoseres av makrofager, men innen biofilmer utgjør aggregerte celler ytterligere problemer ved å begrense vertsresponsen i i den grad immunceller kan gjennomgå apoptose og frigjøre proinflammatoriske faktorer for å forbedre immunresponsen20. Det har blitt observert at noen leukocytter kan trenge gjennom biofilmer21, men ikke er i stand til å fagocytosebakterier når dette forsvaret er kompromittert22. En helhetlig tilnærming bør brukes til å støtte vertsimmunresponsen mot sårbiofilminfeksjon. Sår debridement kan fysisk forstyrre biofilmen og fjerne det meste av bioburden, men vertsimmunresponsen kan være ineffektiv mot å forbli biofilm, spesielt hvis vertsimmunresponsen er kompromittert. Dermed kan antimikrobielle terapier som sølvdressinger støtte vertsimmunresponsen og eliminere biofilminfeksjoner. Sammensetning, konsentrasjon, løselighet og leveringssubstrat kan påvirke den antimikrobielle effektiviteten til sølv. De siste årene har fremskritt innen sølvbehandlingsteknologi gjort disse dressingen mer effektive9,23. Etter hvert som sølvdressingsteknologi fremmer, er det viktig å forstå effektiviteten av disse dressingene i å kontrollere sårinfeksjon og, enda viktigere, virkningen av disse potente sølvformene på sårmiljøet og helbredelse.
I denne studien sammenlignet vi effektiviteten av to avanserte sølvdressinger med konvensjonelle sølvdressinger som produserer AG1+ -ioner mot biofilmer ved bruk av forskjellige in vitro og in vivo -modeller. Vi vurderte også effekten av disse bandasjene på sårmiljøet og infeksjonsuavhengig helbredelse. For å minimere påvirkningen av leveringsmatrisen, var alle testede sølvdressinger sammensatt av karboksymetylcellulose.
Vår foreløpige evaluering av disse sølvdressingene mot koloniale biofilmer av Pseudomonas aeruginosa og Staphylococcus aureus viser at, i motsetning til tradisjonelle Ag1+ -dressinger, to avanserte sølvdressinger, Ag1++ EDTA/BC og oksygenert Ag -salter, er effektivt ved 5. Effektivt å drepe Biofilm Baceria i 5. Noen dager. I tillegg forhindrer disse bandasjene omformasjon av biofilm ved gjentatt eksponering for planktoniske bakterier. AG1+ -dressingen inneholdt sølvklorid, den samme sølvforbindelsen og basematrisen som Ag1++ EDTA/BC, og hadde en begrenset effekt på bakteriell levedyktighet i biofilmen i samme periode. Observasjonen av at en Ag1++ EDTA/BC -bandasje var mer effektiv mot biofilm enn en Ag1+ -dressing bestående av samme matrise og en sølvforbindelse støtter forestillingen om at det er rapportert ytterligere ingredienser for å øke effektiviteten av sølvklorid mot biofilm, som det er rapportert andre steder15. Disse resultatene støtter ideen om at BC og EDTA spiller en ekstra rolle som bidrar til generell dressingseffektivitet, og at fraværet av denne komponenten i Ag1+ -dressinger kan ha bidratt til unnlatelse av å demonstrere in vitro -effekt. Vi fant at oksygenert Ag -saltdressinger som produserte Ag2+ og Ag3+ -ioner viste sterkere antibakteriell effekt enn Ag1+ og på nivåer som ligner på Ag1++ EDTA/BC. På grunn av det høye redokspotensialet er det imidlertid uklart hvor lenge Ag3+ -ioner forblir aktive og effektive mot sårbiofilmer og fortjener derfor videre studier. I tillegg er det mange forskjellige bandasjer som genererer Ag1+ -ioner som ikke ble testet i denne studien. Disse bandasjene er sammensatt av forskjellige sølvforbindelser, konsentrasjoner og basematriser, noe som kan påvirke leveringen av Ag1+ -ioner og deres effektivitet mot biofilmer. Det er også verdt å merke seg at det er mange forskjellige in vitro- og in vivo -modeller som brukes til å evaluere effektiviteten av sårdressinger mot biofilmer. Den typen modell som brukes, så vel som salt- og proteininnholdet i media som brukes i disse modellene, vil påvirke effektiviteten av bandasjen. I vår in vivo -modell tillot vi biofilmen å modne in vitro og deretter overførte den til sårets dermale overflate. Vertsmusens immunrespons er relativt effektiv mot planktoniske bakterier påført såret, og danner derved en biofilm når såret leges. Tilsetningen av moden biofilm til et sår begrenser effektiviteten av vertsimmunresponsen på dannelse av biofilm ved å la den modne biofilmen etablere seg i såret før helbredelse kan begynne. Dermed tillater modellen vår oss å evaluere effektiviteten av antimikrobielle dressinger på modne biofilmer før sår begynner å leges.
Vi fant også at dressing passform påvirket effektiviteten av sølvdressinger på in vitro-dyrket biofilmer og svinehud. Nær kontakt med såret anses som kritisk for den antimikrobielle effektiviteten til dressingen24,25. Dressinger som inneholdt oksygenerte Ag -salter var i nær kontakt med modne biofilmer, noe som resulterte i en betydelig reduksjon i antall levedyktige bakterier i biofilmen etter 24 timer. I motsetning til dette, når de ble behandlet med Ag1+ og Ag1++ EDTA/BC -bandasjer, forble betydelig antall levedyktige bakterier. Disse bandasjene inneholder suturer langs hele bandasjen, som skaper døde rom som forhindrer nær kontakt med biofilmen. I våre in vitro-studier forhindret disse ikke-kontaktområdene drap på levedyktige bakterier i biofilmen. Vi vurderte bakteriell levedyktighet først etter 24 timers behandling; Over tid, når bandasjen blir mer mettet, kan det være mindre død plass, noe som reduserer området for disse levedyktige bakteriene. Imidlertid fremhever dette viktigheten av sammensetningen av bandasjen, ikke bare typen sølv i bandasjen.
Mens in vitro -studier er nyttige for å sammenligne effektiviteten av forskjellige sølvteknologier, er det også viktig å forstå effekten av disse dressingene på biofilmer in vivo, der vertsvev og immunrespons bidrar til effektiviteten av bandasjene mot biofilmer. Effekten av disse bandasjene på sårbiofilmer ble observert ved bruk av skanningselektronmikroskopi og EPS -farging av biofilmen ved bruk av intracellulære og ekstracellulære DNA -fargestoffer. Vi fant at etter 3 dagers behandling var alle dressinger effektive for å redusere cellefritt DNA i biofilm-infiserte sår, men AG1+ -dressingen var mindre effektiv i Staphylococcus aureus-infiserte sår. Skanningselektronmikroskopi viste også at betydelig mindre bakterier var til stede i sår behandlet med sølvdressingene, selv om dette var mer uttalt med oksygenert Ag -saltdressing og Ag1++ EDTA/BC -dressing sammenlignet med Ag1+ -dressingen. Disse dataene viser at de testede sølvdressingene hadde ulik grad av innvirkning på biofilmstrukturen, men ingen av sølvdressingene var i stand til å utrydde biofilmen, og støttet behovet for en helhetlig tilnærming til behandling av sårbiofilminfeksjoner; Bruk av sølvarmbånd. Behandlingen føres av fysisk debridement for å fjerne det meste av biofilmen.
Kroniske sår er ofte i en tilstand av alvorlig betennelse, med overflødige inflammatoriske celler som er igjen i sårvevet i en lengre periode, forårsaker vevsskade og tapper oksygenet som trengs for effektiv cellulær metabolisme og funksjon i såret26. Biofilmer forverrer dette fiendtlige sårmiljøet ved å påvirke helbredelse negativt på en rekke måter, inkludert hemming av celleproliferasjon og migrasjon og aktivering av proinflammatoriske cytokiner27. Etter hvert som sølvdressinger blir mer effektive, er det viktig å forstå virkningen de har på sårmiljøet og helbredelse.
Interessant nok, selv om alle sølvdressinger påvirket biofilmsammensetningen, økte bare oksygenrike sølvsaltdressinger re-epitelisering av disse infiserte sårene. Disse dataene støtter våre tidligere funn17 og de fra Kalan et al. (2017) 28, som demonstrerte god sikkerhets- og toksisitetsprofiler av oksygenerte sølvsalter, da lavere konsentrasjoner av sølv var effektive mot biofilmer.
Vår nåværende studie fremhever forskjellene i sølvteknologi mellom antimikrobielle sølvdressinger og virkningen av denne teknologien på sårmiljøet og infeksjonsuavhengig helbredelse. Imidlertid skiller disse resultatene seg fra tidligere studier som viser at Ag1 + + EDTA/BC -dressing forbedret helbredelsesparametere av skadde kaninører in vivo. Imidlertid kan dette skyldes forskjeller i dyremodeller, målingstider og bakterielle anvendelsesmetoder29. I dette tilfellet ble sårmålinger tatt 12 dager etter skade for å la de aktive ingrediensene i bandasjen handle på biofilmen over lengre tid. Dette støttes av en studie som viste at klinisk infiserte leggsår behandlet med AG1 + + EDTA/BC opprinnelig økte i størrelse etter en ukes behandling, og deretter i løpet av de neste 3 ukers behandling med Ag1 + + EDTA/BC og i løpet av 4 uker etter Bruk av ikke-antimikrobielle midler. narkotika. CMC -bandasjer for å redusere størrelsen på Ulcers30.
Visse former og konsentrasjoner av sølv har tidligere vist seg å være cytotoksiske in vitro 11, men disse in vitro -resultatene oversettes ikke alltid til bivirkninger in vivo. I tillegg har fremskritt innen sølvteknologi og en bedre forståelse av sølvforbindelser og konsentrasjoner i dressinger ført til utvikling av mange sikre og effektive sølvdressinger. Når sølvdressingsteknologi fremmer, er det imidlertid viktig å forstå virkningen av disse dressingene på sårmiljøet31,32,33. Det ble tidligere rapportert at den økte frekvensen av re-epitelisering tilsvarer en økt andel av betennelsesdempende M2-makrofager sammenlignet med den pro-inflammatoriske M1-fenotypen. Dette ble bemerket i en tidligere musemodell der sølvhydrogel sårbandinger ble sammenlignet med sølvsulfadiazin og ikke-antimikrobiell hydrogeler34.
Kroniske sår kan ha overdreven betennelse, og det har blitt observert at tilstedeværelsen av overflødig nøytrofiler kan være skadelig for sårheling35. I en studie i neutrofildepletterte mus forsinket tilstedeværelsen av nøytrofiler reepitelisering. Tilstedeværelsen av overflødig nøytrofiler fører til høye nivåer av proteaser og reaktive oksygenarter, så som superoksyd og hydrogenperoksyd, som er assosiert med kroniske og sakte-helbredende sår37,38. På samme måte kan en økning i makrofagnumre, hvis ukontrollert, føre til forsinket sårheling39. Denne økningen er spesielt viktig hvis makrofager ikke er i stand til å gå over fra en pro-inflammatorisk fenotype til en prohelende fenotype, noe som resulterer i at sår ikke klarer å forlate den inflammatoriske fasen av Healing40. Vi observerte en reduksjon i nøytrofiler og makrofager i biofilm-infiserte sår etter 3 dagers behandling med alle sølvdressinger, men reduksjonen var mer uttalt med oksygenerte saltdressinger. Denne reduksjonen kan være et direkte resultat av immunresponsen på sølv, en respons på redusert bioburden eller såret i et senere stadium av helbredelse og derfor immunceller i såret som reduseres. Å redusere antall inflammatoriske celler i såret kan opprettholde et miljø som bidrar til sårheling. Virkemekanismen til hvordan Ag Oxysalts fremmer infeksjonsuavhengig helbredelse er uklar, men evnen til Ag Oxysalts til å produsere oksygen og ødelegge skadelige nivåer av hydrogenperoksyd, en formidler av betennelse, kan forklare dette og krever ytterligere studie17.
Kronisk ikke-helbredende infiserte sår utgjør et problem for både leger og pasienter. Selv om mange dressinger hevder antimikrobiell effektivitet, fokuserer forskning sjelden på andre viktige faktorer som påvirker sårmikro -miljøet. Denne studien viser at forskjellige sølvteknologier har forskjellig antimikrobiell effekt og, viktigst, forskjellige effekter på sårmiljøet og helbredelse, uavhengig av infeksjon. Selv om disse in vitro- og in vivo -studiene viser effektiviteten av disse bandasjene i behandling av sårinfeksjoner og fremme helbredelse, er randomiserte kontrollerte studier nødvendig for å evaluere effektiviteten til disse dressingene i klinikken.
Datasettene som ble brukt og/eller analysert under den aktuelle studien er tilgjengelige fra den tilsvarende forfatteren på rimelig forespørsel.
Post Time: Jul-15-2024