Инновационные повязки на основе органических полимеров и наночастиц серебра, стимулирующих заживление диабетических язв и хронических ран, удалось создать научному коллективу ученых НИТУ «МИСиС» и ИЦИГ СО РАН. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Pharmaceutics.
При сахарном диабете уровень глюкозы в крови остается высоким, это ухудшает работу лейкоцитов – они не могут нормально функционировать, как следствие, организм становится особо уязвим для инфекций. Кроме того, диабет влияет на кровообращение, затрудняя доставку питательных веществ. Это приводит к медленному заживлению ран, а также повышает вероятность развития осложнений в виде присоединения инфекции. Хронические раны также наблюдаются у пациентов с другими нарушениями обмена веществ (заболеваниями почек и печени, туберкулезом, ВИЧ/СПИД и др.)
Для успешного заживления хронических ран или диабетических осложнений необходимо обеспечить нескольких условий: удаление чрезмерного экссудата (жидкости, выделяющейся в ткани при повреждениях), обеспечение доступа необходимого количества кислорода к ране, создание влажной среды, соблюдение стерильности.
Обеспечить совокупность этих условий современными средствами удается плохо: согласно статистике 85% хирургических ампутаций являлись результатом диабетической язвы стопы. В большинстве случаев терапия заключается просто в замене повязок, из новых подходов эффективными считаются гидрогелевые патчи.
Для решения этой комплексной задачи коллектив материаловедов из НИТУ «МИСиС» использовал вещества из класса полисахаридов – органических полимеров, которые могут поглощать и удерживать водные растворы, в сотни раз превышающие их собственный сухой вес.
«За основу мы взяли два вещества. Хитозан — хорошо известный углеводный полимер, получаемый из хитинового покрова ракообразных, который имеет множество потенциальных клинических применений благодаря своим антибактериальным, антикоагулянтным, противоопухолевым и гемостатическим свойствам. Курдлан представляет собой гомополисахарид из разряда β-глюканов и проявляет положительное влияние на иммунную систему человека, оказывая противоопухолевое и антимикробное действие», – рассказала автор исследования, научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Елизавета Пермякова.
Варьируя температуру, время нагрева и концентрацию полисахаридов, можно получать биоматериалы различной прочности. В своем исследовании разработчики синтезировали на основе хитозана и курдлана терапевтическое средство в виде пены. Она была получена путем лиофилизации – мягкой сушки растворенной смеси, при которой высушиваемый препарат замораживался, а потом помещался в вакуумную камеру, где происходило удаление растворителя.
«Для усиления антибактериальных свойств и стимулирования иммунной системы в смесь курдлан/хитозан в процессе полимеризации мы добавляли раствор нитрата серебра, который впоследствии восстанавливался до наночастиц серебра под действием УФ-облучения. Тесты in vivo на мышах с генетически детерминированным сахарным диабетом 2 типа выявили повышенный эффект пены, модифицированной серебром: она значительно ускоряет процесс регенерации по сравнению с чистой пеной и контрольной группой», — добавила Елизавета Пермякова.
По словам авторов, полученное пенистое вещество обладает антибактериальными и супер-абсорбирующими свойствами, позволяющими локализовать экссудат в виде геля, обеспечивает хорошую оксигенацию поверхности раны и предотвращает бактериальную инфекцию. Кроме того, наночастицы серебра в составе стимулируют иммунную систему, что ускоряет процесс заживления.
В настоящее время коллектив завершает испытания полученного материала в рамках доклинических исследований in vivo.