Перспективы применения антимикробных биодеградируемых раневых покрытий для лечения гнойных ран

Введение. В связи с ростом числа полиантибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов все большую актуальность в хирургии набирает вопрос совершенствования тактики местного лечения ран мягких тканей без использования антибактериальной терапии.
Цель. Изучить зависимость антисептического эффекта раневых покрытий на основе хитозана от степени их биодеградации и оценить перспективы применения подобных покрытий для лечения гнойных ран.
Материалы и методы. Объектом исследования стали раневые покрытия с инкорпорированным антисептиком полигексанидом (PH) на основе хитозана двух типов: нестабилизированного (Ch-H-PH) и стабилизированного путем сшивки с глутаровым альдегидом (Ch-H-GA-PH). Исследование спектра антимикробной активности проведено in vitro при помощи диско-диффузионного метода с использованием тест-культур Staphylococcus aureus и Escherichia coli. Направленность биодеградации изучали путем проведения сканирующей электронной микроскопии.
Результаты и обсуждение. Стабилизированные образцы Ch-H-GA-PH в силу более длительных сроков биодеградации обладали пролонгированным антимикробным действием (max – 36–48 ч; p ≤ 0,05), в то время как образцы Ch-H-PH по причине высокой гидрофильности материала биодеградировали в ранние сроки и реализовывали весь антимикробный потенциал в срок до 24 ч (max – 12 ч; p ≤ 0,05). Полученные результаты коррелировали с данными, представленными в работах зарубежных исследователей по изучению свойств биополимерных материалов в качестве матриц-носителей для лекарственных средств, а также в области поиска путей преодоления полиантибиотикорезистентности в хирургической практике.
Выводы. Применение раневых покрытий антисептического типа действия на основе хитозана с различными параметрами биодеградации позволит осуществить программируемый подход к лечению гнойных ран мягких тканей персонифицированно в зависимости от конкретной клинической ситуации.

1. Wang W, Meng Q, Li Q, Liu J, Zhou M, Jin Z, Zhao K. Chitosan Derivatives and Their Application in Biomedicine. Int J Mol Sci. 2020;21(2):487. https://doi.org/10.3390/ijms21020487.

2. Abd El-Hack ME, El-Saadony MT, Shafi ME, Zabermawi NM, Arif M, Batiha GE et al. Antimicrobial and antioxidant properties of chitosan and its derivatives and their applications: A review. Int J Biol Macromol. 2020;164:2726–2744. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.08.153.

3. Matica MA, Aachmann FL, Tøndervik A, Sletta H, Ostafe V. Chitosan as a Wound Dressing Starting Material: Antimicrobial Properties and Mode of Action. Int J Mol Sci. 2019;20(23):5889. https://doi.org/10.3390/ijms20235889.

4. Wang X, Song R, Johnson M, A S, Shen P, Zhang N et al. Chitosan-Based Hydrogels for Infected Wound Treatment. Macromol Biosci. 2023;23(9):e2300094. https://doi.org/10.1002/mabi.202300094.

5. Khan F, Pham D. TN, Oloketuyi SF, Manivasagan P, Oh J, Kim YM. Chitosan and their derivatives: Antibiofilm drugs against pathogenic bacteria. Colloids Surf B Biointerfaces. 2020;185:185. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2019.110627.

6. Peng W, Li D, Dai K, Wang Y, Song P, Li H et al. Recent progress of collagen, chitosan, alginate and other hydrogels in skin repair and wound dressing applications. Int J Biol Macromol. 2022;208:400–408. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.03.002.

7. Kou SG, Peters L, Mucalo M. Chitosan: A review of molecular structure, bioactivities and interactions with the human body and microorganisms. Carbohydr Polym. 2022;282:282. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.119132.

8. Liu R, Gong Z. Effect of chitosan-based gel dressing on wound infection, synechia, and granulations after endoscopic sinus surgery of nasal polyps: A meta-analysis. Int Wound J. 2022;19(8):2146–2153. https://doi.org/10.1111/iwj.13820.

9. Tsai HC, Sheng C, Chang LS, Wen ZH, Ho CY, Chen CM. Chitosan-microencapsulated rhEGF in promoting wound healing. J Wound Care. 2021;30:10–20. https://doi.org/10.12968/jowc.2021.30.Sup9a.IX.

10. Gheorghiță D, Moldovan H, Robu A, Bița AI, Grosu E, Antoniac A et al. Chitosan-Based Biomaterials for Hemostatic Applications: A Review of Recent Advances. Int J Mol Sci. 2023;24(13):1–16. https://doi.org/10.3390/ijms241310540.

11. Li A, Ma B, Hua S, Ping R, Ding L, Tian B, Zhang X. Chitosan-based injectable hydrogel with multifunction for wound healing: A critical review. Carbohydr Polym. 2023;333:333–354. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.121952.

12. Гуменюк СЕ, Качанова ОА, Ушмаров ДИ, Гуменюк АС, Шокель ОЮ, Исянова ДР и др. Комплексная оценка эффективности раневых покрытий на основе хитозана в комбинации с различными антисептиками. Инновационная медицина Кубани. 2024;9(2):78–86. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2024-9-2-78-86.

13. Liu F, Wang L, Zhai X, Ji S, Ye J, Zhu Z et al. A multi-functional double cross-linked chitosan hydrogel with tunable mechanical and antibacterial properties for skin wound dressing. Carbohydr Polym. 2023;322:322. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121344.

14. Russo C, Piccioni M, Lorenzini M. L, Catalano C, Ambrogi V, Pagiotti R, Pietrella D. Bud-Poplar-Extract-Embedded Chitosan Films as Multifunctional Wound Healing Dressing. Molecules (Basel, Switzerland). 2022;27(22):1–21. https://doi.org/10.3390/molecules27227757.

15. Yi Z, Luo X, Zhao L. Research Advances in Chitosan Oligosaccharides: From Multiple Biological Activities to Clinical Applications. Curr Med Chem. 2020;27(30):5037–5055. https://doi.org/10.2174/0929867326666190712180147.

16. Wang CH, Cherng JH, Liu CC, Fang TJ, Hong ZJ, Chang SJ et al. Procoagulant and Antimicrobial Effects of Chitosan in Wound Healing. Int J Mol Sci. 2021;22(13):1–13. https://doi.org/10.3390/ijms22137067.

17. Deng P, Yao L, Chen J, Tang Z, Zhou J. Chitosan-based hydrogels with injectable, self-healing and antibacterial properties for wound healing. Carbohydr Polym. 2022;276:276. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118718.

18. Xu G, Xu N, Ren T, Chen C, Li J, Ding L et al. Multifunctional chitosan/silver/tannic acid cryogels for hemostasis and wound healing. Int J Biol Macromol. 2022;208:760–771. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.03.174.

19. Zhao WY, Fang QQ, Wang XF, Wang XW, Zhang T, Shi BH et al. Chitosan-calcium alginate dressing promotes wound healing: A preliminary study. Wound Repair Regen. 2020;28(3):326–337. https://doi.org/10.1111/wrr.12789.

20. Ушмаров ДИ, Гуменюк СЕ, Гуменюк АС, Гайворонская ТВ, Караблина СЯ, Поморцев АВ и др. Сравнительная оценка многофункциональных раневых покрытий на основе хитозана: многоэтапное рандомизированное контролируемое экспериментальное исследование. Кубанский научный медицинский вестник. 2021;28(3):78–96. https://doi.org/10.25207/1608-6228-2021-28-3-78-96.

21. Zhao Y, Liu X, Peng X, Zheng Y, Cheng Z, Sun S et al. A poloxamer/hyaluronic acid/chitosan-based thermosensitive hydrogel that releases dihydromyricetin to promote wound healing. Int J Biol Macromol. 2022;216:475–486. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.06.210.

22. Liu J, Shen H. Clinical efficacy of chitosan-based hydrocolloid dressing in the treatment of chronic refractory wounds. Int Wound J. 2022;19(8):2012–2018. https://doi.org/10.1111/iwj.13801.

23. Pandian M, Kumar VA, Jayakumar R. Antiseptic chitosan bandage for preventing topical skin infections. Int J Biol Macromol. 2021; 193:653–1658. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.11.002.

24. Petrov L, Stoilova O, Pramatarov G, Kanzova H, Tsvetanova E, Andreeva M et al. Effect of Chitosan-Diosgenin Combination on Wound Healing. Int J Mol Sci. 2023;24(5):5049. https://doi.org/10.3390/ijms24055049.

25. Vaz LM, Branco R, Morais PV, Guiomar AJ. Sterilized Polyhexanide-Releasing Chitosan Membranes with Potential for Use in Antimicrobial Wound Dressings. Membranes (Basel). 2023;13(11):877. https://doi.org/10.3390/membranes13110877.

26. Zhang Z, Weng B, Hu Z, Si Z, Li L, Yang Z, Cheng Y. Chitosan-iodine complexes: Preparation, characterization, and antibacterial activity. Int J Biol Macromol. 2024;260(2):260. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129598.

27. Zhang L, Zhang Z, Li C, Hu Z, Liang Y, Yang Z et al. Preparation and characterization of amphiphilic chitosan/iodine composite film as antimicrobial material. Int J Biol Macromol. 2022;222:2426–2438. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.10.028.

28. Cao Y, Yin J, Shi Y, Cheng J, Fang Y, Huang C et al. Starch and chitosan-based antibacterial dressing for infected wound treatment via self-activated NO release strategy. Int J Biol Macromol. 2022;220:1177–1187. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.08.152.

29. Гуменюк СЕ, Ушмаров ДИ, Шокель ОЮ, Гуменюк АС, Матосян МА, Шевченко ЕА и др. Применение раневых покрытий на основе хитозана при местном лечении ранений паренхиматозных органов: доклиническое экспериментальное исследование. Кубанский научный медицинский вестник. 2023;30(6):41–55. https://doi.org/10.25207/1608-6228-2023-30-6-41-55.

30. Li D, Liu P, Hao F, Lv Y, Xiong W, Yan C et al. Preparation and application of silver/chitosan-sepiolite materials with antimicrobial activities and low cytotoxicity. Int J Biol Macromol. 2022;210:337–349. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.05.015.

31. Stanescu PO, Radu IC, Leu Alexa R, Hudita A, Tanasa E, Ghitman J et al. Novel chitosan and bacterial cellulose biocomposites tailored with polymeric nanoparticles for modern wound dressing development. Drug Deliv. 2021;28(1):1932–1950. https://doi.org/10.1080/10717544.2021.1977423.

32. Notario-Pérez F, Martín-Illana A, Cazorla-Luna R, Ruiz-Caro R, Veiga MD. Applications of Chitosan in Surgical and Post-Surgical Materials. Mar Drugs. 2022;20(6):396. https://doi.org/10.3390/md20060396.