Dankie dat u Nature.com besoek het. Die weergawe van die blaaier wat u gebruik, het beperkte CSS -ondersteuning. Vir die beste resultate, beveel ons aan dat u 'n nuwer weergawe van u blaaier gebruik (of die versoenbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer). Intussen vertoon ons die webwerf sonder stilering of JavaScript om deurlopende ondersteuning te verseker.
Mikrobiese groei in wonde manifesteer hom dikwels as biofilms, wat die genesing belemmer en moeilik is om uit te roei. Nuwe silwerverbande beweer dat hulle wondinfeksies bekamp, maar hul teenliggende effektiwiteit en infeksie-onafhanklike genesingseffekte is oor die algemeen onbekend. Met behulp van in vitro en in vivo biofilmmodelle van Staphylococcus aureus en Pseudomonas aeruginosa, rapporteer ons die effektiwiteit van Ag1+ ioongenererende verbande; AG1+ verbande wat etileendiaminetetraasynsuur en bensethoniumchloried bevat (AG1+/EDTA/BC), en verbande wat silwernitraat bevat (AG -oksysalts). , wat AG1+, AG2+ en AG3+ -ione produseer om wondbiofilm te bekamp en die effek daarvan op genesing. AG1+ verbande het minimale effekte op wondbiofilm in vitro en in muise gehad (C57BL/6J). In teenstelling hiermee het suurstofhoudende AG -soute en AG1+/EDTA/BC -verbande die aantal lewensvatbare bakterieë in biofilms in vitro aansienlik verminder en 'n beduidende vermindering in bakteriële en EPS -komponente in biofilms in die muis getoon. Hierdie verbande het verskillende effekte op die genesing van biofilm-geïnfekteerde en nie-biofilm-besmette wonde gehad, met suurstofhoudende soutverbande met meer gunstige effekte op die herepitelisering, wondgrootte en ontsteking in vergelyking met kontrolebehandelings en ander silwerskakels. Die verskillende fisika-chemiese eienskappe van silwer verbande kan verskillende effekte op wondbiofilm en genesing hê, en dit moet oorweeg word by die keuse van 'n verband vir die behandeling van biofilm-besmette wonde.
Chroniese wonde word gedefinieer as “wonde wat nie deur die normale stadiums van genesing op 'n ordelike en tydige manier vorder nie” 1. Chroniese wonde skep 'n sielkundige, sosiale en ekonomiese las vir pasiënte en die gesondheidsorgstelsel. Die jaarlikse NHS -besteding aan die behandeling van wonde en gepaardgaande comorbiditeite word in 2017-182 op £ 8,3 miljard geskat. Chroniese wonde is ook tans 'n dringende probleem in die Verenigde State, met Medicare wat die jaarlikse koste van die behandeling van pasiënte met wonde op $ 28,1-1 - $ 96,8 miljard3 skat.
Besmetting is 'n belangrike faktor wat wondgenesing voorkom. Infeksies manifesteer dikwels as biofilms, wat teenwoordig is in 78% van die nie-genesende chroniese wonde. Biofilms vorm wanneer mikroörganismes onomkeerbaar aan oppervlaktes, soos wondoppervlaktes, vasgemaak word, en kan saamgevoeg word om ekstrasellulêre polimeer (EPS) -produserende gemeenskappe te vorm. Wondbiofilm hou verband met 'n verhoogde inflammatoriese respons wat lei tot weefselskade, wat genesing kan vertraag of voorkom4. Die toename in weefselskade kan deels te wyte wees aan 'n verhoogde aktiwiteit van matriksmetalloproteinases, kollagenase, elastase en reaktiewe suurstofspesies5. Boonop is inflammatoriese selle en biofilms self hoë suurstofverbruikers en kan dit dus plaaslike weefselhipoksie veroorsaak, en die selle van die belangrike suurstof wat nodig is vir effektiewe weefselherstel 6, uitput.
Volwasse biofilms is baie bestand teen antimikrobiese middels, wat aggressiewe strategieë benodig om biofilminfeksies te beheer, soos meganiese behandeling, gevolg deur effektiewe antimikrobiese behandeling. Aangesien biofilms vinnig kan regenereer, kan effektiewe antimikrobiese middels die risiko van hervorming na chirurgiese debridement7 verminder.
Silwer word toenemend in antimikrobiese verbande gebruik en word dikwels gebruik as 'n eerste lynbehandeling vir chroniese besmette wonde. Daar is baie kommersieel beskikbare silwer verbande, wat elk 'n ander silwer samestelling, konsentrasie en basismatriks bevat. Die vooruitgang in silwer armbande het gelei tot die ontwikkeling van nuwe silwer armbande. Die metaalvorm van silwer (AG0) is inert; Om antimikrobiese effektiwiteit te bewerkstellig, moet dit 'n elektron verloor om ioniese silwer (AG1+) te vorm. Tradisionele silwerverbande bevat silwerverbindings of metaal silwer wat, as dit aan vloeistof blootgestel word, ontbind om AG1+ -ione te vorm. Hierdie Ag1+ -ione reageer met die bakteriese sel en verwyder elektrone uit strukturele komponente of kritieke prosesse wat nodig is vir oorlewing. Gepatenteerde tegnologie het gelei tot die ontwikkeling van 'n nuwe silwerverbinding, AG Oxysalts (Silver Nitrate, AG7NO11), wat by wondverbande ingesluit is. Anders as tradisionele silwer, produseer die ontbinding van suurstofbevattende soute toestande van silwer met hoër valensie (AG1+, AG2+en AG3+). In vitro -studies het getoon dat lae konsentrasies van suurstofhoudende silwer soute meer effektief is as enkelioon silwer (AG1+) teen patogene bakterieë soos Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus en Escherichia coli8,9. Nog 'n nuwe soort silwerverband bevat addisionele bestanddele, naamlik etileendiaminetetraacetic acid (EDTA) en bensethoniumchloried (BC), wat na berig word dat dit biofilm -EP's teiken en sodoende die penetrasie van silwer in die biofilm verhoog. Hierdie nuwe silwer tegnologieë bied nuwe maniere om wondbiofilms te teiken. Die impak van hierdie antimikrobiese middels op die wondomgewing en infeksie-onafhanklike genesing is egter belangrik om te verseker dat dit nie 'n ongunstige wondomgewing skep of genesing vertraag nie. Daar is kommer oor in vitro -silwer sitotoksisiteit met verskeie silwer verbande10,11 gerapporteer. In vitro sitotoksisiteit het egter nog nie in vivo toksisiteit vertaal nie, en verskeie AG1+ -klere het 'n goeie veiligheidsprofiel getoon .12.
Hier het ons die doeltreffendheid van karboksimetielcellulose -verbande ondersoek wat nuwe silwerformulasies teen wondbiofilm in vitro en in vivo bevat. Daarbenewens is die gevolge van hierdie verbande op immuunrespons en genesing onafhanklik van infeksie beoordeel.
Alle verbande wat gebruik is, was kommersieel beskikbaar. 3M Kerracel Gel Fiber Dressing (3M, KNUTSFORD, UK) is 'n nie-antimikrobiese 100% karboksimetielcellulose (CMC) gelvesel-verband wat in hierdie studie as kontrole-verband gebruik is. Drie antimikrobiese CMC -silwerverbande is geëvalueer, naamlik 3M Kerracel AG -verband (3M, KNUTSFORD, UK), wat 1,7 gew.%Bevat. suurstofhoudende silwer sout (AG7NO11) in hoër valensily -ione (AG1+, AG2+en AG3+). Tydens die ontbinding van Ag7NO11 word Ag1+, AG2+ en AG3+ -ione gevorm in 'n verhouding van 1: 2: 4. Aquacel AG Extra Dressing wat 1,2% Silver Chloride (AG1+) bevat (Convadec, Deeside, UK) 13 en Aquacel AG+ekstra verband wat 1,2% silwerchloried (AG1+), EDTA en Benzethonium Chloride bevat (Convatec, Deeside, UK) 14.
Die stamme wat in hierdie studie gebruik is, was Pseudomonas aeruginosa NCTC 10781 (openbare gesondheid Engeland, Salisbury) en Staphylococcus aureus NCTC 6571 (Public Health England, Salisbury).
Bakterieë is oornag gekweek in Muller-Hinton-sous (Oxoid, Altrincham, UK). Die oornagkultuur is toe 1: 100 verdun in Mueller-Hinton-sous en 200 µl op steriele 0,2 µm Whatman Cyclopore Membrane (Whatman plc, Maidstone, UK) op Mueller-Hinton Agar Plates (Sigma-Aldrich Company Ltd, Kent, Groot-Brittanje ). ) Koloniale biofilmvorming vir 24 uur by 37 ° C. Hierdie koloniale biofilms is getoets vir logaritmiese krimping.
Sny die verband in 3 cm2 vierkante stukke en mosisten met steriele gedeïoniseerde water. Plaas die verband oor die biofilm van die kolonie op die agarplaat. Elke 24 ha biofilm is verwyder, en lewensvatbare bakterieë binne die biofilm (CFU/ml) is gekwantifiseer deur seriële verdunning (10-1 tot 10-7) in die daghoek-neutralisasie-sous (Merck-Millipore). Na 24 uur se inkubasie by 37 ° C, is standaardplaattellings op Mueller-Hinton-agarplate uitgevoer. Elke behandeling en tydpunt is in drievoud uitgevoer, en plaattellings is vir elke verdunning herhaal.
Varkvelvel word binne 15 minute na die slagting van vroulike groot wit varke verkry in ooreenstemming met die uitvoerstandaarde van die Europese Unie. Die vel is geskeer en skoongemaak met alkoholdoeke, en dan 24 uur lank by -80 ° C gevries om die vel te devitaliseer. Na ontdooiing is 1 cm2 velstukke drie keer gewas met PBS, 0,6% natriumhipochloriet en 70% etanol elke keer vir 20 minute. Voordat u die epidermis verwyder, moet u die oorblywende etanol verwyder deur 3 keer in steriele PBS te was. Die vel is gekweek in 'n plaat van 6 putjies met 'n 0,45 μm dik nylon membraan (Merck-millipore) bo-op en 3 absorberende kussings (Merck-millipore) wat 3 ml fetale bees serum (Sigma) bevat, aangevul met 10% Dulbecco se gewysigde Arend. Medium (Dulbecco se gewysigde arendmedium - Aldrich Ltd.).
Koloniale biofilms is gekweek soos beskryf vir blootstelling aan biofilm. Nadat die biofilm vir 72 uur op die membraan gekweek is, is die biofilm op die veloppervlak aangebring met behulp van 'n steriele inentingslus en is die membraan verwyder. Die biofilm is daarna vir 24 uur by 37 ° C op die dermis van die vark geïnkubeer om die biofilm te laat volwasse en aan die vel van die vark te hou. Nadat die biofilm verouder en aangeheg is, is 'n 1,5 cm2-verband, vooraf met steriele gedistilleerde water, direk op die veloppervlak toegedien en 24 uur by 37 ° C geïnkubeer. Lewensvatbare bakterieë is gevisualiseer deur kleuring deur eenvormig prestoblue sel lewensvatbaarheidsreagens (Invitrogen, Life Technologies, Paisley, UK) op die apikale oppervlak van elke eksplorasie toe te pas en dit vir 5 minute in te inkubeer. Gebruik die Leica DFC425 Digital Camera om dadelik beelde op die Leica MZ8 -mikroskoop op te neem. Gebiede gekleurde pienk is gekwantifiseer met behulp van Image Pro Software weergawe 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD Image-Pro (MediaCy.com)). Skandeer elektronmikroskopie is uitgevoer soos hieronder beskryf.
Bakterieë wat oornag gekweek is, is 1: 100 in Mueller-Hinton-sous verdun. 200 μl kultuur is bygevoeg tot steriele 0,2 μm Whatman Cyclopore-membraan (Whatman, Maidstone, UK) en op Mueller-Hinton-agar geplateer. Biofilmplate is 72 uur by 37 ° C geïnkubeer om volwasse biofilmvorming moontlik te maak.
Na 3 dae van biofilm -rypwording is 'n 3 cm2 vierkante verband direk op die biofilm geplaas en 24 uur by 37 ° C geïnkubeer. Nadat die verband van die biofilmoppervlak verwyder is, is 1 ml Prestoblue Cell Liewability Reagent (Invitrogen, Waltham, MA) vir 20 sekondes aan die oppervlak van elke biofilm gevoeg. Die oppervlaktes is gedroog voordat kleurveranderings opgeneem is met behulp van 'n Nikon D2300 Digital Camera (Nikon UK Ltd., Kingston, UK).
Berei oornagkulture op op Mueller-Hinton-agar, dra individuele kolonies oor na 10 ml Mueller-Hinton-sous en inkubeer op 'n skudder by 37 ° C (100 r / min). Na oornag-inkubasie is die kultuur 1: 100 verdun in Mueller-Hinton-sous en 300 ul is op 0,2 μm omsendbrief gesien Whatman Cyclopore Membrane (Whatman International, Maidstone, UK) op Mueller-hinton agar en binne 72 uur by 37 ° C geïnkubeer . . Die volwasse biofilm is op die wond toegepas soos hieronder beskryf.
Alle werk met diere is aan die Universiteit van Manchester uitgevoer onder 'n projeklisensie wat deur die Office of Animal Welfare and Ethical Review (P8721BD27) goedgekeur is en in ooreenstemming met die riglyne wat deur die Home Office ingevolge die 2012 -hersiene ASPA gepubliseer is. Alle skrywers het die aankomsriglyne nagekom. Agt-week-oue C57BL/6J-muise (Envigo, Oxon, UK) is vir alle in vivo-studies gebruik. Muise is verdoof met isofluraan (Piramal Critical Care Ltd, West Drayton, UK) en hul dorsale oppervlaktes is geskeer en skoongemaak. Elke muis het toe 'n 2 × 6 mm -eksisie -wond gekry met behulp van 'n Stiefel Biopsy Punch (Schuco International, Hertfordshire, UK). Vir biofilm-besmette wonde, pas 72 uur koloniale biofilm aan wat op die membraan gekweek word, soos hierbo beskryf op die dermale laag van die wond met behulp van 'n steriele inentingslus onmiddellik na 'n besering en die membraan weggooi. Een vierkante sentimeter aantrekkingskrag word vooraf met steriele water gevoer om 'n klam wondomgewing te handhaaf. Verbande is direk op elke wond toegedien en bedek met 3M -tegaderm -film (3M, Bracknell, UK) en Mastisol Liquid -kleefmiddel (Eloquest Healthcare, Ferndale, MI) om die rande toegepas om ekstra hegting te bied. Buprenorfine (Animalcare, York, UK) is toegedien teen 'n konsentrasie van 0,1 mg/kg as 'n pynstiller. Drie dae na 'n besering met die skedule 1 -metode en verwyder die wondarea, indien nodig.
Hematoxylin (Thermofisher Scientific) en Eosin (Thermofisher Scientific) kleuring is volgens die vervaardiger se protokol uitgevoer. Wondarea en reepithelialisering is gekwantifiseer met behulp van Image Pro -sagteware weergawe 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD).
Weefselgedeeltes is in xileen ontbloot (Thermofisher Scientific, Loughborough, UK), met 100–50% gegradeerde etanol gerehidreer en kortliks gedompel in gedeïoniseerde water (Thermofisher Scientific). Immunohistochemie is uitgevoer met behulp van die Vectastain Elite ABC PK-6104-stel (Vector Laboratories, Burlingame, CA) volgens die vervaardiger se protokol. Primêre teenliggaampies teen neutrofiele NIMP-R14 (Thermofisher Scientific) en Macrophages MS CD107B suiwer M3/84 (BD Biosciences, Wokingham, UK) is 1: 100 in die blokkerende oplossing verdun en aan die gesnyde oppervlak gevoeg, gevolg deur 2 teenliggaampies teen-, Vectastain ABC en Vector Nova Red Peroxidase (HRP) substraatstel (Vector Laboratories, Burlingame, CA) en met hematoksilien. Beelde is verkry met behulp van 'n Olympus BX43-mikroskoop en 'n Olympus DP73 Digital Camera (Olympus, Southend-on-Sea, UK).
Velmonsters is in 2,5% glutaraldehied en 4% formaldehied in 0,1 M HEPES (pH 7,4) vir 24 uur by 4 ° C vasgemaak. Monsters is ontwater met behulp van gegradeerde etanol en in CO2 gedroog met behulp van 'n kworum K850 kritieke puntroër (Quorum Technologies Ltd, Loughton, UK) en met 'n goue-palladiumlegering bedek met behulp van 'n Quorum SC7620 Mini Sputterer/Glow-ontladingstelsel. Monsters is met behulp van 'n FEI Quanta 250 -skande -elektronmikroskoop (Thermofisher Scientific) afgeneem om die sentrale punt van die wond te visualiseer.
TOTO-1 jodied (2 μM) is op die uitgesnyde muiswondoppervlak toegepas en vir 5 minute by 37 ° C (Thermofisher Scientific) geïnkubeer en met SYTO-60 (10 μM) by 37 ° C (Thermofisher Scientific) behandel. 15-minute Z-stapelbeelde is met behulp van 'n Leica TCS SP8 geskep.
Biologiese en tegniese herhaalde data is getabelleer en geanaliseer met behulp van GraphPad Prism V9 -sagteware (GraphPad Software, La Jolla, CA). Eenrigting-analise van variansie met veelvuldige vergelykings met behulp van Dunnett se post-hoc-toets is gebruik om te toets vir verskille tussen elke behandeling en die nie-antimikrobiese kontrole-verband. 'N P -waarde <0,05 is as beduidend beskou.
Die effektiwiteit van silwergel veselagtige verbande is eers beoordeel teen biofilm -kolonies van Staphylococcus aureus en Pseudomonas aeruginosa in vitro. Silwer verbande bevat verskillende formules van silwer: tradisionele silwer verbande produseer AG1+ ione; Silwer verbande, wat AG1+ -ione kan produseer na die toevoeging van EDTA/BC, kan die biofilmmatriks vernietig en bakterieë aan silwer blootstel onder die antibakteriese effek van silwer. ione15 en verbande wat suurstofhoudende Ag -soute bevat wat Ag1+, Ag2+ en Ag3+ ione produseer. Die effektiwiteit daarvan is vergelyk met 'n nie-antimikrobiese beheerverband wat van geleerde vesels gemaak is. Die oorblywende lewensvatbare bakterieë binne die biofilm is vir 8 dae elke 24 uur beoordeel (Figuur 1). Op dag 5 is die biofilm met 3,85 × 105's heropsê. Staphylococcus aureus of 1,22 × 105p. Aeruginosa om die herstel van biofilm te beoordeel. In vergelyking met nie-antimikrobiese kontrole-verbande, het AG1+ -verbande 'n minimale effek op bakteriële lewensvatbaarheid in Staphylococcus aureus en Pseudomonas aeruginosa biofilms oor 5 dae gehad. In teenstelling hiermee was verbande wat suurstofhoudende AG en AG1 + + EDTA/BC -soute bevat, effektief om binne 5 dae bakterieë binne die biofilm dood te maak. Na herhaalde inenting met planktoniese bakterieë op dag 5, is geen herstel van die biofilm waargeneem nie (Fig. 1).
Kwantifisering van lewensvatbare bakterieë in Staphylococcus aureus en Pseudomonas aeruginosa biofilms na behandeling met silwer verbande. Biofilm-kolonies van Staphylococcus aureus en Pseudomonas aeruginosa is behandel met silwer verbande of nie-antimikrobiese beheerskande, en die aantal lewensvatbare bakterieë wat oorbly, is elke 24 uur bepaal. Na 5 dae is die biofilm met 3,85 × 105s heropsialiseer. Staphylococcus aureus of 1,22 × 105p. Kolonies van die bakterioplankton pseudomonas aeruginosa is afsonderlik gevorm om die herstel van biofilm te beoordeel. Grafieke toon gemiddelde +/- standaardfout.
Om die effek van silwer verbande op die lewensvatbaarheid van biofilm te visualiseer, is verbande toegepas op volwasse biofilms wat op varkensvel ex vivo gekweek is. Na 24 uur word die verband verwyder en word die biofilm gekleur met 'n blou reaktiewe kleurstof, wat deur lewende bakterieë tot 'n pienk kleur gemetaboliseer word. Biofilms wat met kontrole -verbande behandel is, was pienk, wat die teenwoordigheid van lewensvatbare bakterieë binne die biofilm aandui (Figuur 2A). In teenstelling hiermee was die biofilm wat met die Ag -oksisole -verband behandel is, hoofsaaklik blou, wat daarop dui dat die oorblywende bakterieë op die oppervlak van die vark se vel nie -lewensvatbare bakterieë was (Figuur 2B). Gemengde blou en pienk kleur is waargeneem in biofilms wat behandel is met AG1+ -bevattende verbande, wat die teenwoordigheid van lewensvatbare en nie-lewensvatbare bakterieë binne die biofilm aandui (Figuur 2C), terwyl EDTA/BC-verbande wat AG1+ bevat oorwegend blou met 'n paar pienk kolle. wat gebiede aandui wat nie deur die silwer verband beïnvloed word nie (Figuur 2D). Kwantifisering van aktiewe (pienk) en onaktiewe (blou) gebiede het getoon dat die kontrolepatroon 75% aktief was (Figuur 2E). AG1 + + EDTA/BC -verbande het op dieselfde manier as suurstofhoudende Ag soutverbande uitgevoer, met 'n oorlewingsyfer van onderskeidelik 13% en 14%. Die AG1+ -skakeling het ook bakteriële lewensvatbaarheid met 21%verminder. Hierdie biofilms is daarna waargeneem met behulp van skande -elektronmikroskopie (SEM). Na die behandeling met die kontrole -verband en die Ag1+ -skakeling, is 'n laag Pseudomonas aeruginosa waargeneem wat die varkinvel bedek (Figuur 2F, H), terwyl daar na die behandeling met die Ag1+ -skakeling gevind is, is min bakteriële selle gevind en min bakteriese selle gevind. Kollageenvesels kan beskou word as die weefselstruktuur van varkensvel (Figuur 2G). Na behandeling met Ag1 + + EDTA/BC -verband, was bakteriële gedenkplate en onderliggende kollageenveselplaatjies sigbaar (Figuur 2I).
Visualisering van Pseudomonas aeruginosa biofilm na silwer aantrekbehandeling. (A-D) Bakteriële lewensvatbaarheid in Pseudomonas aeruginosa-biofilms wat op varkensvel gekweek is, is 24 uur na behandeling met silwer verbande of nie-antimikrobiese kontrole-verbande gevisualiseer. Lewende bakterieë is pienk, nie-lewensvatbare bakterieë en varkvel is blou. (E) Kwantifisering van Pseudomonas aeruginosa-biofilms wat op varkensvel (pienk spot) gekweek word met behulp van skande-elektronmikroskopie-beeld Pro weergawe 10 (FI) en behandel met 'n silwer verband of 'n nie-antimikrobiese kontrole-verband vir 24 uur. SEM -skaalbalk = 5 µm. (J - M) Koloniale biofilms het op filters gegroei en is gekleur met prestoblue reaktiewe kleurstof na 24 uur inkubasie met silwer verbande.
Om te bepaal of noue kontak tussen die verbande en die biofilms die effektiwiteit van die verbande beïnvloed het, is koloniale biofilms wat op 'n plat oppervlak geplaas is, 24 uur lank met die verbande behandel en dan met reaktiewe kleurstowwe gekleur. Die onbehandelde biofilm was donkerpienk van kleur (Figuur 2J). In teenstelling met biofilms wat behandel is met verbande wat suurstofhoudende AG -soute bevat (Figuur 2K), het biofilms behandel met verbande wat AG1+ of AG1++ EDTA/BC bevat, en het bande van pienk kleuring getoon (Figuur 2L, M). Hierdie pienk kleur dui op die teenwoordigheid van lewensvatbare bakterieë en word geassosieer met die hegtingsarea binne die verband. Hierdie ingewerkte gebiede skep dooie ruimtes waarmee bakterieë binne die biofilm kan oorleef.
Om die effektiwiteit van silwer verbande in vivo te evalueer, is die wonde van muise wat met volwasse S. aureus en P. aeruginosa-biofilms besmet is, met 'n volledige dikte van muise wat besmet is, behandel met nie-antimikrobiese beheer of silwer verbande. Na 3 dae van die behandeling het makroskopiese beeldanalise kleiner wondgroottes getoon as dit met suurstofhoudende soutverbande behandel is in vergelyking met nie-antimikrobiese kontrole-verbande en ander silwer verbande (Figuur 3A-H). Om hierdie waarnemings te bevestig, is wonde geoes en die wondarea en reepithelialisering is op hematoksilien en eosienbevlekte weefselafdelings gekwantifiseer met behulp van Image Pro-sagteware weergawe 10 (Figuur 3i-L).
Die effek van silwer verbande op die wondoppervlak en die herepiteel van wonde wat met biofilms besmet is. (A - H) Klein selle wat besmet is met biofilms van Pseudomonas aeruginosa (A - D) en Staphylococcus aureus (E - H) na drie dae van behandeling met 'n nie -antimikrobiese kontrole -verband, 'n suurstofhoudende Ag -soutverband, 'n Ag1+ verband, en 'n Ag1+ aantrek. Verteenwoordigende makroskopiese beelde. Wonde van muise met AG1 + + EDTA/BC -verband. (IL) Verteenwoordigende Pseudomonas aeruginosa -infeksie, histologiese gedeeltes gekleur met hematoksilien en eosien, wat gebruik word om die wondarea en epiteelregenerasie te kwantifiseer. Kwantifisering van die wondarea (M, O) en persentasie reepithelialisering (N, P) van wonde besmet met Pseudomonas aeruginosa (M, N) en Staphylococcus aureus (O, P) biofilms (per behandelingsgroep n = 12). Grafieke toon gemiddelde +/- standaardfout. * beteken p = <0,05 ** beteken p = <0,01; Makroskopiese skaal = 2,5 mm, histologiese skaal = 500 µm.
Kwantifisering van die wondarea in wonde besmet met Pseudomonas aeruginosa biofilm (Figuur 3M) het getoon dat wonde wat met Ag-oksysalts behandel is, 'n gemiddelde wondgrootte van 2,5 mm2 gehad het, terwyl die nie-antimikrobiese kontrole-verband 'n gemiddelde wondgrootte van 3,1 mm2 gehad het, wat nie is nie waar. statistiese betekenis bereik (Figuur 3M). P = 0.423). Wonde behandel met AG1+ of AG1++ EDTA/BC het geen vermindering in die wondarea getoon nie (onderskeidelik 3,1 mm2 en 3,6 mm2). Behandeling met suurstofhoudende Ag-soutverbinding het in 'n groter mate her-epiteel bevorder as die nie-antimikrobiese kontrole-verband (onderskeidelik 34% en 15%; p = 0,029) en Ag1+ of Ag1++ EDTA/BC (10% en 11%) ( Figuur 3n). . , onderskeidelik).
Soortgelyke neigings in wondgebied en epiteelregenerasie is waargeneem in wonde wat met S. aureus biofilms besmet is (Figuur 3O). Dit is verbande wat suurstofhoudende silwer soute bevat, die wondarea (2,0 mm2) met 23% verminder in vergelyking met die kontrole-nie-antimikrobiese verband (2,6 mm2), hoewel hierdie vermindering nie beduidend was nie (P = 0,304) (Fig. 3O). Daarbenewens is die wondarea in die AG1+ -behandelingsgroep effens verminder (2,4 mm2), terwyl die wond wat met AG1++ EDTA/BC -verband behandel is, nie die wondarea verminder het nie (2,9 mm2). Suurstofsoute van Ag het ook die herepiteel van wonde wat met S. aureus biofilm (31%) besmet is, bevorder in 'n groter mate as dié wat behandel is met nie-antimikrobiese kontrole-verbande (12%, P = 0,003) (Figuur 3P). AG1+ verband (16%, p = 0,903) en Ag+ 1+ EDTA/BC -verband (14%, p = 0,965) het vlakke van epiteelregenerasie getoon soortgelyk aan kontrole.
Om die effek van silwer verbande op die biofilmmatriks te visualiseer, is Toto 1 en Syto 60 jodiedkleuring uitgevoer (Fig. 4). TOTO 1 jodied is 'n sel-verwarrende kleurstof wat gebruik kan word om ekstrasellulêre nukleïensure akkuraat te visualiseer, wat volop is in die EPS van biofilms. SYTO 60 is 'n deurlaatbare kleurstof wat as 'n Counterstain16 gebruik word. Waarnemings van TOTO 1 en SYTO 60 Jodied in wonde wat met biofilms van Pseudomonas aeruginosa (Figuur 4A-D) en Staphylococcus aureus (Figuur 4i-L) geënt is, het getoon dat EPS na 3 dae van die behandeling na 3 dae beduidend verminder is. Bevat suurstofhoudende soute AG en AG1 + + EDTA/BC. AG1+ verbande sonder addisionele antibiofilmkomponente het die selvrye DNA beduidend verminder in wonde wat met pseudomonas aeruginosa geënt is, maar was minder effektief in wonde wat met Staphylococcus aureus geïnokuleer is.
In vivo beelding van wondbiofilm na 3 dae van behandeling met beheer of silwer verbande. Konfokale beelde van Pseudomonas aeruginosa (A - D) en Staphylococcus aureus (I - L) is gekleur met Toto 1 (groen) om ekstrasellulêre nukleïensure te visualiseer, 'n komponent van ekstrasellulêre biofilmpolimere. Gebruik SYTO 60 (rooi) om intrasellulêre nukleïensure te vlek. sure. P. Skandeer elektronmikroskopie van wonde besmet met Pseudomonas aeruginosa (E - H) en Staphylococcus aureus (M - P) biofilms na 3 dae van behandeling met beheer en silwer verbande. SEM -skaalbalk = 5 µm. Konfokale beeldvormingskaalbalk = 50 µm.
Skandeer elektronmikroskopie het getoon dat muise wat met biofilm-kolonies van Pseudomonas aeruginosa (Figuur 4E-H) en Staphylococcus aureus (Figuur 4M-P) geënt is, aansienlik minder bakterieë in hul wonde gehad het na 3 dae van behandeling met alle silwer verbande.
Om die effek van silwer verbande op wondontsteking by biofilm-geïnfekteerde muise te evalueer, is dele van biofilm-besmette wonde wat drie dae lank met kontrole of silwer verbande behandel is, immunohistochemies gekleur met behulp van teenliggaampies wat spesifiek vir neutrofiele en makrofage was. Kwantitatiewe bepaling van neutrofiele en makrofage intern. granulasieweefsel. Figuur 5). Alle silwer verbande het die aantal neutrofiele en makrofage verminder in wonde wat met Pseudomonas aeruginosa besmet is, in vergelyking met nie-antimikrobiese beheerskleed na drie dae van behandeling. Behandeling met die suurstofhoudende silwer soutverband het egter gelei tot 'n groter vermindering in neutrofiele (p = <0,0001) en makrofage (p = <0,0001) in vergelyking met ander silwer verbande wat getoets is (Figuur 5i, j). Alhoewel Ag1++ EDTA/BC 'n groter effek op die wondbiofilm gehad het, het dit neutrofiele en makrofagvlakke in 'n mindere mate verlaag as die Ag1+ -skakeling. Matige wonde wat met S. aureus biofilm besmet is, is ook waargeneem na aantrek met Ag (P = <0,0001), Ag1+ (p = 0,0008) en Ag1 ++ EDTA/BC (P = 0,0043) oksisole in vergelyking met kontrole. Soortgelyke neigings word waargeneem vir neutropenie. verband (Fig. 5K). Slegs die suurstofhoudende Ag -soutbedekking het egter 'n beduidende vermindering in die aantal makrofage in korrelweefsel getoon in vergelyking met kontrole in wonde wat met S. aureus biofilms besmet is (P = 0,0339) (Figuur 5L).
Neutrofiele en makrofage is gekwantifiseer in wonde wat besmet is met Pseudomonas aeruginosa en Staphylococcus aureus biofilms na 3 dae van behandeling met nie-antimikrobiese beheer of silwer verbande. Neutrofiele (AD) en makrofage (EH) is in weefselgedeeltes gekwantifiseer met teenliggaampies wat spesifiek vir neutrofiele of makrofage was. Kwantifisering van neutrofiele (I en K) en makrofage (J en L) in wonde besmet met Pseudomonas aeruginosa (I en J) en Staphylococcus aureus (K&L) biofilms. N = 12 per groep. Grafieke toon gemiddelde +/- standaardfout, betekeniswaardes in vergelyking met nie-antibakteriese kontrole-verband, * beteken p = <0,05, ** beteken p = <0,01; *** beteken p = <0,001; Dui p = <0.0001 aan).
Daarna het ons die effek van silwer verbande op infeksie-onafhanklike genesing beoordeel. Nie-besmette eksisie-wonde is behandel met 'n nie-antimikrobiese kontrole-verband of 'n silwer verband vir 3 dae (Figuur 6). Onder die silwer verbande wat getoets is, het slegs wonde wat met die suurstofhoudende soutverbinding behandel is, kleiner op makroskopiese beelde gelyk as wonde wat met die kontrole behandel is (Figuur 6A-D). Kwantifisering van die wondarea met behulp van histologiese analise het getoon dat die gemiddelde wondarea na behandeling met die Ag -oksisole -verband 2,35 mm2 was in vergelyking met 2,96 mm2 vir wonde wat met die kontrolegroep behandel is, maar hierdie verskil het nie statistiese belang bereik nie (p = 0.488) (FIG . In teenstelling hiermee is geen vermindering in die wondarea waargeneem na behandeling met Ag1+ (3,38 mm2, p = 0,757) of Ag1++ EDTA/BC (4,18 mm2, p = 0,054) verbande in vergelyking met die kontrolegroep nie. Verhoogde epiteelregenerasie is waargeneem met die Ag -oksisol -verband in vergelyking met die kontrolegroep (onderskeidelik 30% teenoor 22%), hoewel dit nie betekenis bereik het nie (p = 0,067), is dit redelik beduidend en bevestig dit vorige resultate. 'N verband met oksisole bevorder herepiteel. -Epithelisering van onbesmette wonde17. In teenstelling hiermee het behandeling met AG1+ of AG1++ EDTA/BC-verbande geen effek gehad nie of het dit 'n verminderde herepiteelisering getoon in vergelyking met kontrole.
Effek van silwer wondverband op wondgenesing by onbesmette muise met volledige reseksie. (AD) Verteenwoordigende makroskopiese beelde van wonde na drie dae van behandeling met 'n nie-antimikrobiese kontrole-verband en 'n silwer verband. (EH) Verteenwoordigende wondgedeeltes gekleur met hematoksilien en eosien. Kwantifisering van die wondarea (I) en persentasie reepithelialisering (J) is bereken uit histologiese afdelings op die middelpunt van die wond met behulp van beeldanalise -sagteware (n = 11-12 per behandelingsgroep). Grafieke toon gemiddelde +/- standaardfout. * beteken p = <0,05.
Silwer het 'n lang geskiedenis van gebruik as 'n antimikrobiese terapie in wondgenesing, maar die baie verskillende formulerings en afleweringsmetodes kan lei tot verskille in antimikrobiese effektiwiteit 18. Boonop word die antibiofilm -eienskappe van spesifieke silwerafleweringstelsels nie ten volle verstaan nie. Alhoewel die immuunrespons van die gasheer relatief effektief is teen planktoniese bakterieë, is dit oor die algemeen minder effektief teen biofilms19. Planktoniese bakterieë word maklik deur makrofage gefagositeer, maar binne biofilms is saamgevoegde selle addisionele probleme deur die gasheerrespons te beperk in die mate dat immuunselle apoptose kan ondergaan en proinflammatoriese faktore kan vrystel om die immuunrespons20 te verbeter. Daar is waargeneem dat sommige leukosiete biofilms21 kan binnedring, maar nie in staat is om fagositose -bakterieë te wees sodra hierdie verdediging in die gedrang kom nie22. 'N Holistiese benadering moet gebruik word om die gasheer immuunrespons teen wondbiofilminfeksie te ondersteun. Wondontduiking kan die biofilm fisies ontwrig en die grootste deel van die bioburden verwyder, maar die immuunrespons van die gasheer kan ondoeltreffend wees teen die oorblywende biofilm, veral as die immuunrespons van die gasheer in die gedrang kom. Antimikrobiese terapieë soos silwer verbande kan dus die immuunrespons van die gasheer ondersteun en biofilminfeksies uitskakel. Samestelling, konsentrasie, oplosbaarheid en aflewering substraat kan die antimikrobiese effektiwiteit van silwer beïnvloed. In onlangse jare het die vooruitgang in silwerverwerkingstegnologie hierdie verbande meer effektief gemaak .9,23. Namate die vordering van die silwer aantrek, is dit belangrik om die effektiwiteit van hierdie verbande in die beheer van wondinfeksie te verstaan, en, nog belangriker, die impak van hierdie kragtige vorme van silwer op die wondomgewing en genesing.
In hierdie studie het ons die doeltreffendheid van twee gevorderde silwer verbande met konvensionele silwer verbande vergelyk wat AG1+ -ione teen biofilms produseer met behulp van verskillende in vitro en in vivo -modelle. Ons het ook die effek van hierdie verbande op die wondomgewing en infeksie-onafhanklike genesing beoordeel. Om die invloed van die afleweringsmatriks te minimaliseer, is alle silwer verbande wat getoets is, bestaan uit karboksimetielcellulose.
Ons voorlopige evaluering van hierdie silwer verbande teen koloniale biofilms van Pseudomonas aeruginosa en Staphylococcus aureus toon dat, in teenstelling met tradisionele AG1+ verbande, twee gevorderde silwer verbande, AG1++ EDTA/BC en suurstofhoudende AG -soute, effektief is om biofilm -bakterie binne binne binne binne te maak 'n paar dae. Boonop verhoed hierdie verbande die hervorming van biofilm by herhaalde blootstelling aan planktoniese bakterieë. Die AG1+ -verband bevat silwerchloried, dieselfde silwerverbinding en basismatriks as AG1++ EDTA/BC, en het 'n beperkte effek op die bakteriële lewensvatbaarheid binne die biofilm oor dieselfde periode gehad. Die waarneming dat 'n AG1++ EDTA/BC -verband meer effektief was teen biofilm as 'n AG1+ -verband wat uit dieselfde matriks bestaan, en 'n silwer verbinding ondersteun die idee dat addisionele bestanddele nodig is om die effektiwiteit van silwerchloried teen biofilm te verhoog, soos aangemeld is, soos aangemeld is elders15. Hierdie resultate ondersteun die idee dat BC en EDTA 'n addisionele rol speel wat bydra tot die algehele effektiwiteit van die verband en dat die afwesigheid van hierdie komponent in AG1+ -verbande moontlik daartoe bygedra het dat dit nie in vitro -effektiwiteit getoon is nie. Ons het gevind dat suurstofhoudende Ag soutverbande wat Ag2+ en Ag3+ -ione produseer, sterker antibakteriese effektiwiteit vertoon het as AG1+ en op vlakke soortgelyk aan AG1++ EDTA/BC. Vanweë die hoë redokspotensiaal is dit egter onduidelik hoe lank AG3+ -ione aktief en effektief bly teen wondbiofilms en daarom verdere studie verdien. Daarbenewens is daar baie verskillende verbande wat AG1+ -ione genereer wat nie in hierdie studie getoets is nie. Hierdie verbande bestaan uit verskillende silwerverbindings, konsentrasies en basismatrikse, wat die aflewering van Ag1+ -ione en die effektiwiteit daarvan teen biofilms kan beïnvloed. Dit is ook opmerklik dat daar baie verskillende in vitro en in vivo -modelle is wat gebruik word om die effektiwiteit van wondverbande teen biofilms te evalueer. Die tipe model wat gebruik word, sowel as die sout- en proteïeninhoud van die media wat in hierdie modelle gebruik word, sal die effektiwiteit van die verband beïnvloed. In ons in vivo -model het ons toegelaat dat die biofilm in vitro volwasse word en dit dan na die dermale oppervlak van die wond oorgedra het. Die immuunrespons van die gasheermuis is relatief effektief teen planktoniese bakterieë wat op die wond toegepas word, en vorm sodoende 'n biofilm soos die wond genees. Die toevoeging van volwasse biofilm aan 'n wond beperk die effektiwiteit van die gasheer immuunrespons op biofilmvorming deur die volwasse biofilm in die wond te laat vestig voordat genesing kan begin. Ons model stel ons dus in staat om die effektiwiteit van antimikrobiese verbande op volwasse biofilms te evalueer voordat wonde begin genees.
Ons het ook gevind dat die aanpassing van die verband die effektiwiteit van silwer verbande op in vitro-gekweekte biofilms en varkensvel beïnvloed het. Noukeurige kontak met die wond word as krities beskou vir die antimikrobiese effektiwiteit van die verband24,25. Dit was in noue kontak met volwasse biofilms, wat 'n beduidende vermindering in die aantal lewensvatbare bakterieë binne die biofilm na 24 uur gehad het. In teenstelling hiermee, as dit met AG1+ en AG1++ EDTA/BC -verbande behandel word, het beduidende getalle lewensvatbare bakterieë oorgebly. Hierdie verbande bevat hegtings oor die hele lengte van die verband, wat dooie ruimtes skep wat noue kontak met die biofilm voorkom. In ons in vitro-studies het hierdie nie-kontakareas die dood van lewensvatbare bakterieë binne die biofilm verhoed. Ons het bakteriële lewensvatbaarheid eers na 24 uur se behandeling beoordeel; Namate die verband meer versadig word, kan daar mettertyd minder dooie ruimte wees, wat die gebied vir hierdie lewensvatbare bakterieë verminder. Dit beklemtoon egter die belangrikheid van die samestelling van die verband, nie net die tipe silwer in die verband nie.
Alhoewel in vitro -studies nuttig is om die effektiwiteit van verskillende silwertegnologieë te vergelyk, is dit ook belangrik om die gevolge van hierdie verbande op biofilms in vivo te verstaan, waar gasheerweefsel en immuunrespons bydra tot die effektiwiteit van die verbande teen biofilms. Die effek van hierdie verbande op wondbiofilms is waargeneem met behulp van skande -elektronmikroskopie en EPS -kleuring van die biofilm met behulp van intrasellulêre en ekstrasellulêre DNA -kleurstowwe. Ons het gevind dat alle verbande na 3 dae van behandeling effektief was om selvrye DNA in biofilm-besmette wonde te verminder, maar die AG1+ -verband was minder effektief in Staphylococcus aureus-besmette wonde. Skandeer elektronmikroskopie het ook getoon dat daar aansienlik minder bakterieë teenwoordig was in wonde wat met die silwer verbande behandel is, hoewel dit meer uitgesproke was met die suurstofhoudende Ag soutverband en die AG1++ EDTA/BC -verband in vergelyking met die AG1+ -skakeling. Hierdie gegewens toon dat die silwer verbande wat getoets is, verskillende mate van impak op die biofilmstruktuur gehad het, maar nie een van die silwer verbande kon die biofilm uitroei nie, wat die behoefte aan 'n holistiese benadering tot die behandeling van wondbiofilminfeksies ondersteun; Gebruik van silwer armbande. Behandeling word voorafgegaan deur fisiese debridement om die grootste deel van die biofilm te verwyder.
Chroniese wonde is dikwels in 'n toestand van ernstige inflammasie, met oortollige inflammatoriese selle wat vir 'n lang tyd in die wondweefsel oorbly, wat weefselskade veroorsaak en die suurstof wat nodig is vir doeltreffende sellulêre metabolisme en funksie in die wond26 veroorsaak. Biofilms vererger hierdie vyandige wondomgewing deur genesing op verskillende maniere negatief te beïnvloed, insluitend die remming van selproliferasie en migrasie en aktivering van proinflammatoriese sitokiene27. Namate silwer verbande doeltreffender word, is dit belangrik om die impak wat dit op die wondomgewing en genesing het, te verstaan.
Interessant genoeg, hoewel alle silwer verbande die biofilmsamestelling beïnvloed het, het slegs suurstofhoudende silwer soutverbande die herepiteel van hierdie besmette wonde verhoog. Hierdie data ondersteun ons vorige bevindings17 en dié van Kalan et al. (2017) 28, wat goeie veiligheids- en toksisiteitsprofiele van suurstofhoudende silwer soute getoon het, aangesien laer konsentrasies silwer effektief was teen biofilms.
Ons huidige studie beklemtoon die verskille in silwer tegnologie tussen antimikrobiese silwer verbande en die impak van hierdie tegnologie op die wondomgewing en infeksie-onafhanklike genesing. Hierdie resultate verskil egter van vorige studies wat toon dat AG1 + + EDTA/BC -verband verbeterde genesingsparameters van beseerde konyn ore in vivo verbeter het. Dit kan egter te wyte wees aan verskille in dieremodelle, metingstye en bakteriële toepassingsmetodes29. In hierdie geval is wondmetings 12 dae na 'n besering geneem om die aktiewe bestanddele van die verband oor 'n langer tydperk op die biofilm op te tree. Dit word ondersteun deur 'n studie wat getoon het dat klinies besmette bene -ulkusse wat met AG1 + + EDTA/BC behandel is, aanvanklik in grootte toegeneem het na een week van behandeling, en daarna oor die volgende 3 weke van behandeling met AG1 + + EDTA/BC en binne 4 weke na Gebruik van nie-antimikrobiese middels. dwelms. CMC -verbande om die grootte van ULCERS30 te verminder.
Daar is voorheen getoon dat sekere vorme en konsentrasies silwer in vitro 11 sitotoksies is, maar hierdie in vitro -resultate lei nie altyd tot nadelige gevolge in vivo nie. Daarbenewens het die vooruitgang in silwer tegnologie en 'n beter begrip van silwerverbindings en konsentrasies in verbande gelei tot die ontwikkeling van baie veilige en effektiewe silwer verbande. Namate die vordering van silwer aantrek, is dit egter belangrik om die impak van hierdie verbande op die wondomgewing 31,32,33 te verstaan. Daar is voorheen berig dat die verhoogde tempo van herepitelisering ooreenstem met 'n verhoogde deel van die anti-inflammatoriese M2-makrofage in vergelyking met die pro-inflammatoriese M1-fenotipe. Dit is opgemerk in 'n vorige muismodel waar silwer hidrogelwondverbande vergelyk is met silwer sulfadiazine en nie-antimikrobiese hydrogels34.
Chroniese wonde kan oormatige ontsteking toon en daar is waargeneem dat die teenwoordigheid van oortollige neutrofiele nadelig vir wondgenesing kan wees35. In 'n studie in muise wat neutrofiel uitgeput is, het die teenwoordigheid van neutrofiele die herepitelisering vertraag. Die teenwoordigheid van oortollige neutrofiele lei tot hoë vlakke van proteases en reaktiewe suurstofspesies, soos superoksied en waterstofperoksied, wat verband hou met chroniese en stadig genesende wonde37,38. Net so kan 'n toename in makrofaggetalle, indien onbeheerd, lei tot vertraagde wondgenesing39. Hierdie toename is veral belangrik as makrofage nie van 'n pro-inflammatoriese fenotipe na 'n pro-genesende fenotipe kan oorgaan nie, wat daartoe lei dat wonde nie die inflammatoriese fase van genesing 40 verlaat nie. Ons het 'n afname in neutrofiele en makrofage in biofilm-besmette wonde waargeneem na 3 dae se behandeling met alle silwer verbande, maar die afname was meer uitgespreek met suurstofhoudende soutverbande. Hierdie afname kan 'n direkte gevolg wees van die immuunrespons op silwer, 'n reaksie op verminderde bioburden, of die wond is in 'n latere stadium van genesing en daarom word immuunselle in die wond verminder. Die vermindering van die aantal inflammatoriese selle in die wond kan 'n omgewing handhaaf wat bevorderlik is vir wondgenesing. Die werkingsmeganisme van hoe Ag-oksysalts infeksie-onafhanklike genesing bevorder, is onduidelik, maar die vermoë van Ag-oksysalts om suurstof te produseer en skadelike vlakke van waterstofperoksied, 'n bemiddelaar van inflammasie, te vernietig, kan dit verklaar en benodig verdere studie17.
Chroniese nie-genesende besmette wonde is 'n probleem vir beide dokters en pasiënte. Alhoewel baie verbande antimikrobiese effektiwiteit beweer, fokus navorsing selde op ander sleutelfaktore wat die wondmikro -omgewing beïnvloed. Hierdie studie toon dat verskillende silwertegnologieë verskillende antimikrobiese effektiwiteit het, en, belangrik, verskillende effekte op die wondomgewing en genesing, onafhanklik van infeksie. Alhoewel hierdie in vitro- en in vivo -studies die doeltreffendheid van hierdie verbande in die behandeling van wondinfeksies en die bevordering van genesing toon, is gerandomiseerde gekontroleerde proewe nodig om die effektiwiteit van hierdie verbande in die kliniek te evalueer.
Die datastelle wat tydens die huidige studie gebruik en/of geanaliseer is, is op redelike versoek van die ooreenstemmende skrywer beskikbaar.
Postyd: Jul-15-2024