Tác dụng chống màng sinh học và kích thích lành vết thương của băng gạc chứa bạc nitrat.

Cảm ơn bạn đã ghé thăm Nature.com. Phiên bản trình duyệt bạn đang sử dụng có hỗ trợ CSS hạn chế. Để có kết quả tốt nhất, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng phiên bản trình duyệt mới hơn (hoặc tắt Chế độ tương thích trong Internet Explorer). Trong thời gian chờ đợi, để đảm bảo hỗ trợ liên tục, chúng tôi đang hiển thị trang web mà không có kiểu dáng hoặc JavaScript.
Sự phát triển của vi khuẩn trong vết thương thường biểu hiện dưới dạng màng sinh học (biofilm), gây cản trở quá trình lành vết thương và rất khó loại bỏ. Các loại băng gạc bạc mới được quảng cáo là có khả năng chống nhiễm trùng vết thương, nhưng hiệu quả chống màng sinh học và tác dụng làm lành vết thương độc lập với nhiễm trùng của chúng nhìn chung vẫn chưa được biết rõ. Sử dụng mô hình màng sinh học trong ống nghiệm và trên động vật sống của Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa, chúng tôi báo cáo hiệu quả của các loại băng gạc tạo ion Ag1+; băng gạc Ag1+ chứa axit ethylenediaminetetraacetic và benzethonium chloride (Ag1+/EDTA/BC), và băng gạc chứa bạc nitrat (muối oxy hóa bạc), tạo ra các ion Ag1+, Ag2+ và Ag3+ để chống lại màng sinh học vết thương và ảnh hưởng của nó đến quá trình lành vết thương. Băng gạc Ag1+ có tác dụng tối thiểu đối với màng sinh học vết thương trong ống nghiệm và trên chuột (C57BL/6j). Ngược lại, muối bạc oxy hóa và băng gạc Ag1+/EDTA/BC làm giảm đáng kể số lượng vi khuẩn sống trong màng sinh học trong ống nghiệm và cho thấy sự giảm đáng kể các thành phần vi khuẩn và EPS trong màng sinh học vết thương ở chuột. Các loại băng gạc này có tác dụng khác nhau đối với quá trình lành vết thương bị nhiễm màng sinh học và vết thương không bị nhiễm màng sinh học, trong đó băng gạc muối oxy hóa có tác dụng có lợi hơn đối với quá trình tái tạo biểu mô, kích thước vết thương và tình trạng viêm so với các phương pháp điều trị đối chứng và các loại băng gạc bạc khác. Các đặc tính lý hóa khác nhau của băng gạc bạc có thể có tác động khác nhau đến màng sinh học của vết thương và quá trình lành vết thương, và điều này cần được xem xét khi lựa chọn băng gạc để điều trị vết thương bị nhiễm màng sinh học.
Vết thương mãn tính được định nghĩa là “những vết thương không trải qua các giai đoạn lành thương bình thường một cách có trật tự và kịp thời” 1. Vết thương mãn tính gây ra gánh nặng về tâm lý, xã hội và kinh tế cho bệnh nhân và hệ thống chăm sóc sức khỏe. Chi tiêu hàng năm của NHS cho việc điều trị vết thương và các bệnh kèm theo ước tính khoảng 8,3 tỷ bảng Anh trong giai đoạn 2017–20182. Vết thương mãn tính hiện cũng là một vấn đề cấp bách ở Hoa Kỳ, với Medicare ước tính chi phí hàng năm để điều trị bệnh nhân bị vết thương là từ 28,1 đến 96,8 tỷ đô la Mỹ3.
Nhiễm trùng là một yếu tố chính cản trở quá trình lành vết thương. Nhiễm trùng thường biểu hiện dưới dạng màng sinh học, có mặt trong 78% các vết thương mãn tính không lành. Màng sinh học hình thành khi vi sinh vật bám dính không thể tách rời vào các bề mặt, chẳng hạn như bề mặt vết thương, và có thể tập hợp lại để tạo thành các cộng đồng sản sinh ra polyme ngoại bào (EPS). Màng sinh học vết thương có liên quan đến phản ứng viêm gia tăng dẫn đến tổn thương mô, có thể làm chậm hoặc ngăn cản quá trình lành vết thương4. Sự gia tăng tổn thương mô có thể một phần là do hoạt động gia tăng của metalloproteinase ma trận, collagenase, elastase và các loại oxy phản ứng5. Hơn nữa, các tế bào viêm và màng sinh học tự chúng tiêu thụ nhiều oxy và do đó có thể gây ra tình trạng thiếu oxy cục bộ trong mô, làm cạn kiệt lượng oxy cần thiết cho quá trình sửa chữa mô hiệu quả6.
Màng sinh học trưởng thành có khả năng kháng thuốc kháng sinh rất cao, đòi hỏi các chiến lược mạnh mẽ để kiểm soát nhiễm trùng màng sinh học, chẳng hạn như xử lý cơ học sau đó là điều trị kháng sinh hiệu quả. Vì màng sinh học có thể tái tạo nhanh chóng, thuốc kháng sinh hiệu quả có thể làm giảm nguy cơ tái hình thành sau khi cắt bỏ mô hoại tử bằng phẫu thuật7.
Bạc ngày càng được sử dụng nhiều trong các loại băng gạc kháng khuẩn và thường được dùng làm phương pháp điều trị đầu tiên cho các vết thương nhiễm trùng mãn tính. Có rất nhiều loại băng gạc bạc được bán trên thị trường, mỗi loại chứa thành phần, nồng độ và chất nền bạc khác nhau. Những tiến bộ trong băng tay bạc đã dẫn đến sự phát triển của các loại băng tay bạc mới. Dạng kim loại của bạc (Ag0) là trơ; để đạt được hiệu quả kháng khuẩn, nó phải mất một electron để tạo thành bạc ion (Ag1+). Các loại băng gạc bạc truyền thống chứa các hợp chất bạc hoặc bạc kim loại, khi tiếp xúc với chất lỏng sẽ phân hủy tạo thành ion Ag1+. Các ion Ag1+ này phản ứng với tế bào vi khuẩn, loại bỏ electron khỏi các thành phần cấu trúc hoặc các quá trình quan trọng cần thiết cho sự sống còn. Công nghệ được cấp bằng sáng chế đã dẫn đến sự phát triển của một hợp chất bạc mới, muối oxit bạc (bạc nitrat, Ag7NO11), được đưa vào băng gạc vết thương. Không giống như bạc truyền thống, sự phân hủy của các muối chứa oxy tạo ra các trạng thái bạc có hóa trị cao hơn (Ag1+, Ag2+ và Ag3+). Các nghiên cứu trong ống nghiệm đã chỉ ra rằng nồng độ thấp của muối bạc oxy hóa có hiệu quả hơn so với bạc ion đơn (Ag1+) trong việc chống lại các vi khuẩn gây bệnh như Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus và Escherichia coli8,9. Một loại băng bạc mới khác bao gồm các thành phần bổ sung, cụ thể là axit ethylenediaminetetraacetic (EDTA) và benzethonium chloride (BC), được báo cáo là nhắm mục tiêu vào EPS của màng sinh học và do đó làm tăng khả năng thâm nhập của bạc vào màng sinh học. Những công nghệ bạc mới này cung cấp những cách thức mới để nhắm mục tiêu vào màng sinh học vết thương. Tuy nhiên, tác động của các chất kháng khuẩn này đối với môi trường vết thương và quá trình lành vết thương không phụ thuộc vào nhiễm trùng là rất quan trọng để đảm bảo rằng chúng không tạo ra môi trường vết thương bất lợi hoặc làm chậm quá trình lành vết thương. Đã có những lo ngại về độc tính của bạc trong ống nghiệm đối với một số loại băng bạc10,11. Tuy nhiên, độc tính trong ống nghiệm vẫn chưa chuyển thành độc tính trên cơ thể sống, và một số loại băng Ag1+ đã chứng minh được hồ sơ an toàn tốt12.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã điều tra hiệu quả của băng gạc carboxymethylcellulose chứa các công thức bạc mới chống lại màng sinh học vết thương trong điều kiện in vitro và in vivo. Ngoài ra, chúng tôi cũng đánh giá tác động của các loại băng gạc này lên phản ứng miễn dịch và quá trình lành vết thương, độc lập với nhiễm trùng.
Tất cả các loại băng gạc được sử dụng đều có bán sẵn trên thị trường. Băng gạc sợi gel 3M Kerracel (3M, Knutsford, Anh) là loại băng gạc sợi gel 100% carboxymethylcellulose (CMC) không kháng khuẩn, được sử dụng làm băng gạc đối chứng trong nghiên cứu này. Ba loại băng gạc CMC bạc kháng khuẩn đã được đánh giá, cụ thể là băng gạc 3M Kerracel Ag (3M, Knutsford, Anh), chứa 1,7% trọng lượng muối bạc oxy hóa (Ag7NO11) ở các ion bạc hóa trị cao hơn (Ag1+, Ag2+ và Ag3+). Trong quá trình phân hủy Ag7NO11, các ion Ag1+, Ag2+ và Ag3+ được hình thành theo tỷ lệ 1:2:4. Băng gạc Aquacel Ag Extra chứa 1,2% bạc clorua (Ag1+) (ConvaTec, Deeside, UK) 13 và băng gạc Aquacel Ag + Extra chứa 1,2% bạc clorua (Ag1+), EDTA và benzethonium clorua (ConvaTec, Deeside, UK) 14.
Các chủng vi khuẩn được sử dụng trong nghiên cứu này là Pseudomonas aeruginosa NCTC 10781 (Cơ quan Y tế Công cộng Anh, Salisbury) và Staphylococcus aureus NCTC 6571 (Cơ quan Y tế Công cộng Anh, Salisbury).
Vi khuẩn được nuôi cấy qua đêm trong môi trường Muller-Hinton (Oxoid, Altrincham, Anh). Sau đó, dịch nuôi cấy qua đêm được pha loãng 1:100 trong môi trường Mueller-Hinton và 200 µl được cấy lên màng lọc Whatman cyclopore vô trùng 0,2 µm (Whatman plc, Maidstone, Anh) trên đĩa thạch Mueller-Hinton (Sigma-Aldrich Company Ltd, Kent, Anh). Sự hình thành màng sinh học khuẩn lạc được quan sát ở 37°C trong 24 giờ. Các màng sinh học khuẩn lạc này được kiểm tra sự co rút theo cấp số nhân.
Cắt băng gạc thành các miếng vuông 3 cm² và làm ẩm trước bằng nước khử ion vô trùng. Đặt băng gạc lên trên màng sinh học của khuẩn lạc trên đĩa thạch. Cứ mỗi 24 ha màng sinh học được lấy ra, và số lượng vi khuẩn sống trong màng sinh học (CFU/ml) được định lượng bằng phương pháp pha loãng nối tiếp (10⁻¹ đến 10⁻⁷) trong môi trường trung hòa Day-Angle (Merck-Millipore). Sau 24 giờ ủ ở 37°C, tiến hành đếm khuẩn lạc trên đĩa thạch Mueller-Hinton. Mỗi phương pháp điều trị và thời điểm được thực hiện ba lần, và việc đếm khuẩn lạc được lặp lại cho mỗi độ pha loãng.
Da ba chỉ lợn được lấy từ lợn nái giống Large White trong vòng 15 phút sau khi giết mổ theo tiêu chuẩn xuất khẩu của Liên minh Châu Âu. Da được cạo lông và làm sạch bằng khăn tẩm cồn, sau đó đông lạnh ở -80°C trong 24 giờ để làm mất hoạt tính của da. Sau khi rã đông, các miếng da có kích thước 1 cm2 được rửa ba lần với dung dịch PBS, dung dịch natri hypoclorit 0,6% và cồn 70% trong 20 phút mỗi lần. Trước khi loại bỏ lớp biểu bì, loại bỏ hết lượng cồn còn sót lại bằng cách rửa 3 lần trong dung dịch PBS vô trùng. Da được nuôi cấy trong đĩa 6 giếng với màng nylon dày 0,45 μm (Merck-Millipore) ở trên và 3 miếng thấm hút (Merck-Millipore) chứa 3 ml huyết thanh bào thai bò (Sigma) bổ sung 10% môi trường Dulbecco's Modified Eagle (Dulbecco's Modified Eagle Medium – Aldrich Ltd.).
Màng sinh học khuẩn lạc được nuôi cấy như mô tả trong các nghiên cứu về sự tiếp xúc với màng sinh học. Sau khi nuôi cấy màng sinh học trên màng trong 72 giờ, màng sinh học được bôi lên bề mặt da bằng que cấy vô trùng và màng được gỡ bỏ. Sau đó, màng sinh học được ủ trên lớp hạ bì của lợn thêm 24 giờ ở 37°C để cho phép màng sinh học trưởng thành và bám dính vào da lợn. Sau khi màng sinh học đã trưởng thành và bám dính, một miếng băng gạc có diện tích 1,5 cm2, được làm ẩm trước bằng nước cất vô trùng, được đặt trực tiếp lên bề mặt da và ủ ở 37°C trong 24 giờ. Vi khuẩn sống được quan sát bằng cách nhuộm màu bằng cách bôi đều thuốc thử PrestoBlue (Invitrogen, Life Technologies, Paisley, UK) lên bề mặt đỉnh của mỗi mẫu cấy và ủ trong 5 phút. Sử dụng máy ảnh kỹ thuật số Leica DFC425 để chụp ảnh ngay lập tức trên kính hiển vi Leica MZ8. Các vùng được tô màu hồng được định lượng bằng phần mềm Image Pro phiên bản 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD Image-Pro (mediacy.com)). Kính hiển vi điện tử quét được thực hiện như mô tả bên dưới.
Vi khuẩn được nuôi cấy qua đêm được pha loãng 1:100 trong môi trường Mueller-Hinton. 200 μl dịch nuôi cấy được thêm vào màng lọc Whatman cyclopore vô trùng 0,2 μm (Whatman, Maidstone, Anh) và cấy trên thạch Mueller-Hinton. Các đĩa nuôi cấy màng sinh học được ủ ở 37°C trong 72 giờ để cho phép hình thành màng sinh học hoàn chỉnh.
Sau 3 ngày nuôi cấy màng sinh học, một miếng băng gạc hình vuông 3 cm2 được đặt trực tiếp lên màng sinh học và ủ ở 37°C trong 24 giờ. Sau khi gỡ bỏ băng gạc khỏi bề mặt màng sinh học, 1 ml thuốc thử PrestoBlue Cell Viability Reagent (Invitrogen, Waltham, MA) được nhỏ lên bề mặt mỗi màng sinh học trong 20 giây. Bề mặt được làm khô trước khi ghi lại sự thay đổi màu sắc bằng máy ảnh kỹ thuật số Nikon D2300 (Nikon UK Ltd., Kingston, UK).
Chuẩn bị nuôi cấy qua đêm trên thạch Mueller-Hinton, chuyển từng khuẩn lạc riêng lẻ vào 10 ml môi trường Mueller-Hinton và ủ trên máy lắc ở 37°C (100 vòng/phút). Sau khi ủ qua đêm, pha loãng dịch nuôi cấy 1:100 trong môi trường Mueller-Hinton và nhỏ 300 µl lên màng lọc Whatman cyclopore hình tròn 0,2 µm (Whatman International, Maidstone, Anh) trên thạch Mueller-Hinton và ủ ở 37°C trong vòng 72 giờ. Màng sinh học trưởng thành được bôi lên vết thương như mô tả bên dưới.
Tất cả các nghiên cứu trên động vật đều được thực hiện tại Đại học Manchester theo giấy phép dự án đã được Văn phòng Phúc lợi Động vật và Đánh giá Đạo đức (P8721BD27) phê duyệt và tuân thủ các hướng dẫn do Bộ Nội vụ ban hành theo Đạo luật ASPA sửa đổi năm 2012. Tất cả các tác giả đều tuân thủ các hướng dẫn khi tiếp nhận động vật. Chuột C57BL/6j 8 tuần tuổi (Envigo, Oxon, Anh) được sử dụng cho tất cả các nghiên cứu in vivo. Chuột được gây mê bằng isoflurane (Piramal Critical Care Ltd, West Drayton, Anh) và bề mặt lưng được cạo lông và làm sạch. Sau đó, mỗi con chuột được tạo một vết thương cắt bỏ kích thước 2 × 6 mm bằng dụng cụ bấm sinh thiết Stiefel (Schuco International, Hertfordshire, Anh). Đối với các vết thương bị nhiễm màng sinh học, hãy bôi màng sinh học nuôi cấy trong 72 giờ trên màng như mô tả ở trên lên lớp biểu bì của vết thương bằng que cấy vô trùng ngay sau khi gây thương tích và loại bỏ màng. Một centimet vuông băng gạc được làm ẩm trước bằng nước vô trùng để duy trì môi trường ẩm cho vết thương. Băng gạc được đặt trực tiếp lên từng vết thương và phủ bằng màng 3M Tegaderm (3M, Bracknell, Anh) và keo lỏng Mastisol (Eloquest Healthcare, Ferndale, MI) được bôi xung quanh các cạnh để tăng độ bám dính. Buprenorphine (Animalcare, York, Anh) được sử dụng với nồng độ 0,1 mg/kg để giảm đau. Giết mổ chuột ba ngày sau khi bị thương bằng phương pháp Lịch trình 1 và cắt bỏ, chia đôi, và bảo quản vùng vết thương khi cần thiết.
Nhuộm Hematoxylin (ThermoFisher Scientific) và eosin (ThermoFisher Scientific) được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Diện tích vết thương và quá trình tái tạo biểu mô được định lượng bằng phần mềm Image Pro phiên bản 10 (Media Cybernetics Inc, Rockville, MD).
Các lát cắt mô được khử sáp bằng xylene (ThermoFisher Scientific, Loughborough, Anh), tái hydrat hóa bằng ethanol nồng độ 100–50% và ngâm nhanh trong nước khử ion (ThermoFisher Scientific). Phương pháp nhuộm miễn dịch được thực hiện bằng bộ kit VectaStain Elite ABC PK-6104 (Vector Laboratories, Burlingame, CA) theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Kháng thể chính chống lại bạch cầu trung tính NIMP-R14 (Thermofisher Scientific) và đại thực bào Ms CD107b Pure M3/84 (BD Biosciences, Wokingham, Anh) được pha loãng 1:100 trong dung dịch chặn và thêm vào bề mặt cắt, tiếp theo là 2 kháng thể Anti-, VectaStain ABC và bộ kit chất nền Vector Nova Red Peroxidase (HRP) (Vector Laboratories, Burlingame, CA) và nhuộm đối chứng bằng hematoxylin. Các hình ảnh được thu thập bằng kính hiển vi Olympus BX43 và máy ảnh kỹ thuật số Olympus DP73 (Olympus, Southend-on-Sea, Anh).
Các mẫu da được cố định trong dung dịch glutaraldehyde 2,5% và formaldehyde 4% trong dung dịch HEPES 0,1 M (pH 7,4) trong 24 giờ ở 4°C. Các mẫu được khử nước bằng ethanol theo nồng độ tăng dần và sấy khô trong CO2 bằng máy sấy điểm tới hạn Quorum K850 (Quorum Technologies Ltd, Loughton, Anh) và phủ một lớp hợp kim vàng-palađi bằng hệ thống phun/phóng điện phát sáng mini Quorum SC7620. Các mẫu vật được chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử quét FEI Quanta 250 (ThermoFisher Scientific) để quan sát điểm trung tâm của vết thương.
Dung dịch Toto-1 iodide (2 μM) được bôi lên bề mặt vết thương đã cắt bỏ trên chuột và ủ trong 5 phút ở 37 °C (ThermoFisher Scientific), sau đó được xử lý bằng Syto-60 (10 μM) ở 37 °C (ThermoFisher Scientific). Hình ảnh Z-stack 15 phút được tạo ra bằng máy Leica TCS SP8.
Dữ liệu sinh học và kỹ thuật từ các lần lặp lại được lập bảng và phân tích bằng phần mềm Graphpad Prism V9 (GraphPad Software, La Jolla, CA). Phân tích phương sai một chiều với so sánh đa cặp sử dụng phép thử hậu kiểm Dunnett được dùng để kiểm tra sự khác biệt giữa mỗi phương pháp điều trị và băng gạc đối chứng không kháng khuẩn. Giá trị p < 0,05 được coi là có ý nghĩa thống kê.
Hiệu quả của băng gạc sợi gel bạc được đánh giá lần đầu tiên đối với các khuẩn lạc màng sinh học của Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa trong ống nghiệm. Băng gạc bạc chứa các công thức bạc khác nhau: băng gạc bạc truyền thống tạo ra ion Ag1+; băng gạc bạc có thể tạo ra ion Ag1+ sau khi thêm EDTA/BC, có thể phá hủy ma trận màng sinh học và làm cho vi khuẩn tiếp xúc với bạc dưới tác dụng kháng khuẩn của ion bạc15; và băng gạc chứa muối bạc oxy hóa tạo ra các ion Ag1+, Ag2+ và Ag3+. Hiệu quả của nó được so sánh với băng gạc đối chứng không kháng khuẩn được làm từ sợi gel. Số lượng vi khuẩn còn sống trong màng sinh học được đánh giá sau mỗi 24 giờ trong 8 ngày (Hình 1). Vào ngày thứ 5, màng sinh học được cấy lại với 3,85 × 105 S. Staphylococcus aureus hoặc 1,22 × 105 P. aeruginosa để đánh giá khả năng phục hồi của màng sinh học. So với băng gạc đối chứng không chứa chất kháng khuẩn, băng gạc Ag1+ có tác dụng tối thiểu đối với khả năng sống sót của vi khuẩn trong màng sinh học Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa trong 5 ngày. Ngược lại, băng gạc chứa Ag được oxy hóa và muối Ag1+ + EDTA/BC có hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn trong màng sinh học trong vòng 5 ngày. Sau khi cấy lại vi khuẩn dạng trôi nổi vào ngày thứ 5, không quan sát thấy sự phục hồi của màng sinh học (Hình 1).
Định lượng vi khuẩn sống trong màng sinh học Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa sau khi điều trị bằng băng gạc bạc. Các khuẩn lạc màng sinh học của Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa được điều trị bằng băng gạc bạc hoặc băng gạc đối chứng không kháng khuẩn, và số lượng vi khuẩn sống còn lại được xác định sau mỗi 24 giờ. Sau 5 ngày, màng sinh học được cấy lại với 3,85×10⁵ vi khuẩn Staphylococcus aureus hoặc 1,22×10⁵ khuẩn lạc Pseudomonas aeruginosa được hình thành riêng lẻ để đánh giá khả năng phục hồi của màng sinh học. Biểu đồ thể hiện giá trị trung bình +/- sai số chuẩn.
Để hình dung tác dụng của băng gạc bạc lên khả năng sống sót của màng sinh học, băng gạc được áp dụng lên màng sinh học trưởng thành phát triển trên da lợn ex vivo. Sau 24 giờ, băng gạc được gỡ bỏ và màng sinh học được nhuộm bằng thuốc nhuộm phản ứng màu xanh lam, được vi khuẩn sống chuyển hóa thành màu hồng. Màng sinh học được xử lý bằng băng gạc đối chứng có màu hồng, cho thấy sự hiện diện của vi khuẩn sống trong màng sinh học (Hình 2A). Ngược lại, màng sinh học được xử lý bằng băng gạc Ag oxysols chủ yếu có màu xanh lam, cho thấy rằng các vi khuẩn còn lại trên bề mặt da lợn là vi khuẩn không còn sống (Hình 2B). Màu xanh lam và hồng hỗn hợp được quan sát thấy trong màng sinh học được xử lý bằng băng gạc chứa Ag1+, cho thấy sự hiện diện của vi khuẩn sống và không sống trong màng sinh học (Hình 2C), trong khi băng gạc EDTA/BC chứa Ag1+ chủ yếu có màu xanh lam với một số đốm hồng, cho thấy các vùng không bị ảnh hưởng bởi băng gạc bạc (Hình 2D). Định lượng các vùng hoạt động (màu hồng) và không hoạt động (màu xanh lam) cho thấy miếng dán đối chứng hoạt động được 75% (Hình 2E). Băng gạc Ag1+ + EDTA/BC cho kết quả tương tự như băng gạc muối bạc được oxy hóa, với tỷ lệ sống sót lần lượt là 13% và 14%. Băng gạc Ag1+ cũng làm giảm khả năng sống sót của vi khuẩn xuống 21%. Các màng sinh học này sau đó được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). Sau khi điều trị bằng băng gạc đối chứng và băng gạc Ag1+, một lớp vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa được quan sát thấy bao phủ da lợn (Hình 2F,H), trong khi sau khi điều trị bằng băng gạc Ag1+, chỉ tìm thấy một vài tế bào vi khuẩn và một vài tế bào vi khuẩn khác nằm bên dưới. Các sợi collagen có thể được coi là cấu trúc mô của da lợn (Hình 2G). Sau khi điều trị bằng băng gạc Ag1+ + EDTA/BC, các mảng vi khuẩn và các mảng sợi collagen bên dưới có thể nhìn thấy được (Hình 2I).
Hình ảnh trực quan của màng sinh học Pseudomonas aeruginosa sau khi điều trị bằng băng gạc bạc. (A–D) Khả năng sống sót của vi khuẩn trong màng sinh học Pseudomonas aeruginosa phát triển trên da lợn được quan sát bằng thuốc nhuộm PrestoBlue sau 24 giờ điều trị bằng băng gạc bạc hoặc băng gạc đối chứng không kháng khuẩn. Vi khuẩn sống có màu hồng, vi khuẩn không sống và da lợn có màu xanh lam. (E) Định lượng màng sinh học Pseudomonas aeruginosa phát triển trên da lợn (chấm hồng) bằng kính hiển vi điện tử quét Image Pro phiên bản 10 (FI) và được xử lý bằng băng gạc bạc hoặc băng gạc đối chứng không kháng khuẩn trong 24 giờ. Thanh tỷ lệ SEM = 5 µm. (J–M) Màng sinh học dạng khuẩn lạc phát triển trên màng lọc và được nhuộm bằng thuốc nhuộm phản ứng PrestoBlue sau 24 giờ ủ với băng gạc bạc.
Để xác định xem sự tiếp xúc gần giữa băng gạc và màng sinh học có ảnh hưởng đến hiệu quả của băng gạc hay không, màng sinh học dạng khuẩn lạc được đặt trên bề mặt phẳng đã được xử lý bằng băng gạc trong 24 giờ và sau đó được nhuộm bằng thuốc nhuộm phản ứng. Màng sinh học không được xử lý có màu hồng đậm (Hình 2J). Ngược lại với màng sinh học được xử lý bằng băng gạc chứa muối Ag oxy hóa (Hình 2K), màng sinh học được xử lý bằng băng gạc chứa Ag1+ hoặc Ag1+ + EDTA/BC cho thấy các dải màu hồng (Hình 2L,M). Màu hồng này cho thấy sự hiện diện của vi khuẩn sống và liên quan đến vùng khâu bên trong băng gạc. Những vùng khâu này tạo ra các khoảng trống chết cho phép vi khuẩn trong màng sinh học tồn tại.
Để đánh giá hiệu quả của băng gạc bạc trên động vật sống, các vết thương cắt bỏ toàn bộ độ dày của chuột bị nhiễm màng sinh học S. aureus và P. aeruginosa trưởng thành đã được điều trị bằng băng gạc đối chứng không kháng khuẩn hoặc băng gạc bạc. Sau 3 ngày điều trị, phân tích hình ảnh vĩ mô cho thấy kích thước vết thương nhỏ hơn khi được điều trị bằng băng gạc muối oxy hóa so với băng gạc đối chứng không kháng khuẩn và các loại băng gạc bạc khác (Hình 3A-H). Để xác nhận những quan sát này, các vết thương đã được thu thập và diện tích vết thương cũng như quá trình tái tạo biểu mô được định lượng trên các lát cắt mô nhuộm hematoxylin và eosin bằng phần mềm Image Pro phiên bản 10 (Hình 3I-L).
Tác dụng của băng gạc bạc lên bề mặt vết thương và quá trình tái tạo biểu mô của các vết thương bị nhiễm màng sinh học. (A–H) Các tế bào nhỏ bị nhiễm màng sinh học của Pseudomonas aeruginosa (A–D) và Staphylococcus aureus (E–H) sau ba ngày điều trị bằng băng gạc đối chứng không kháng khuẩn, băng gạc muối bạc oxy hóa, băng gạc Ag1+ và băng gạc Ag1+. Hình ảnh vĩ mô đại diện. Vết thương của chuột được điều trị bằng băng gạc Ag1+ + EDTA/BC. (IL) Nhiễm trùng Pseudomonas aeruginosa đại diện, các lát cắt mô học được nhuộm bằng hematoxylin và eosin, được sử dụng để định lượng diện tích vết thương và sự tái tạo biểu mô. Định lượng diện tích vết thương (M, O) và tỷ lệ tái tạo biểu mô (N, P) của các vết thương bị nhiễm màng sinh học Pseudomonas aeruginosa (M, N) và Staphylococcus aureus (O, P) (mỗi nhóm điều trị n = 12). Biểu đồ thể hiện giá trị trung bình +/- sai số chuẩn. * nghĩa là p = < 0,05 ** nghĩa là p = < 0,01; Thang đo vĩ mô = 2,5 mm, thang đo mô học = 500 µm.
Định lượng diện tích vết thương bị nhiễm khuẩn màng sinh học Pseudomonas aeruginosa (Hình 3M) cho thấy các vết thương được điều trị bằng muối bạc oxy hóa có kích thước vết thương trung bình là 2,5 mm2, trong khi băng gạc đối chứng không kháng khuẩn có kích thước vết thương trung bình là 3,1 mm2, điều này không đúng. Sự khác biệt đạt ý nghĩa thống kê (Hình 3M). p = 0,423). Các vết thương được điều trị bằng Ag1+ hoặc Ag1+ + EDTA/BC không cho thấy sự giảm diện tích vết thương (lần lượt là 3,1 mm2 và 3,6 mm2). Điều trị bằng băng gạc muối bạc oxy hóa thúc đẩy quá trình tái tạo biểu mô ở mức độ lớn hơn so với băng gạc đối chứng không kháng khuẩn (lần lượt là 34% và 15%; p = 0,029) và Ag1+ hoặc Ag1+ + EDTA/BC (lần lượt là 10% và 11%) (Hình 3N).
Các xu hướng tương tự về diện tích vết thương và sự tái tạo biểu mô đã được quan sát thấy ở các vết thương bị nhiễm màng sinh học S. aureus (Hình 3O). Băng gạc chứa muối bạc oxy hóa làm giảm diện tích vết thương (2,0 mm2) xuống 23% so với băng gạc đối chứng không kháng khuẩn (2,6 mm2), mặc dù sự giảm này không có ý nghĩa thống kê (p = 0,304) (Hình 3O). Ngoài ra, diện tích vết thương trong nhóm điều trị Ag1+ giảm nhẹ (2,4 mm2), trong khi vết thương được điều trị bằng băng gạc Ag1+ + EDTA/BC không giảm diện tích vết thương (2,9 mm2). Muối oxy của Ag cũng thúc đẩy quá trình tái tạo biểu mô của các vết thương bị nhiễm màng sinh học S. aureus (31%) ở mức độ lớn hơn so với những vết thương được điều trị bằng băng gạc đối chứng không kháng khuẩn (12%, p = 0,003) (Hình 3P). Băng gạc Ag1+ (16%, p = 0,903) và băng gạc Ag+1 + EDTA/BC (14%, p = 0,965) cho thấy mức độ tái tạo biểu mô tương tự như nhóm đối chứng.
Để hình dung tác dụng của băng gạc bạc lên ma trận màng sinh học, phương pháp nhuộm iodua Toto 1 và Syto 60 đã được thực hiện (Hình 4). Iodua Toto 1 là thuốc nhuộm không thấm qua màng tế bào, có thể được sử dụng để hình dung chính xác các axit nucleic ngoại bào, vốn rất phong phú trong EPS của màng sinh học. Syto 60 là thuốc nhuộm thấm qua màng tế bào được sử dụng làm thuốc nhuộm bổ trợ¹⁶. Quan sát iodua Toto 1 và Syto 60 trên các vết thương được cấy màng sinh học của Pseudomonas aeruginosa (Hình 4A-D) và Staphylococcus aureus (Hình 4I-L) cho thấy sau 3 ngày điều trị bằng băng gạc, EPS trong màng sinh học đã giảm đáng kể. Băng gạc chứa muối oxy hóa Ag và Ag1+ + EDTA/BC. Băng gạc Ag1+ không có thêm thành phần chống màng sinh học làm giảm đáng kể DNA tự do trong tế bào ở các vết thương được cấy Pseudomonas aeruginosa nhưng kém hiệu quả hơn ở các vết thương được cấy Staphylococcus aureus.
Hình ảnh in vivo của màng sinh học vết thương sau 3 ngày điều trị bằng băng gạc đối chứng hoặc băng gạc bạc. Hình ảnh hiển vi confocal của Pseudomonas aeruginosa (A–D) và Staphylococcus aureus (I–L) được nhuộm bằng Toto 1 (màu xanh lá cây) để hình dung các axit nucleic ngoại bào, một thành phần của polyme màng sinh học ngoại bào. Để nhuộm các axit nucleic nội bào, hãy sử dụng Syto 60 (màu đỏ). P. Hình ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của các vết thương bị nhiễm màng sinh học Pseudomonas aeruginosa (E–H) và Staphylococcus aureus (M–P) sau 3 ngày điều trị bằng băng gạc đối chứng và băng gạc bạc. Thanh tỷ lệ SEM = 5 µm. Thanh tỷ lệ hình ảnh hiển vi confocal = 50 µm.
Kính hiển vi điện tử quét cho thấy những con chuột được cấy vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa (Hình 4E-H) và Staphylococcus aureus (Hình 4M-P) có số lượng vi khuẩn trong vết thương ít hơn đáng kể sau 3 ngày điều trị bằng băng gạc bạc.
Để đánh giá tác dụng của băng gạc bạc đối với tình trạng viêm vết thương ở chuột bị nhiễm màng sinh học, các lát cắt của vết thương bị nhiễm màng sinh học được điều trị bằng băng gạc đối chứng hoặc băng gạc bạc trong 3 ngày đã được nhuộm miễn dịch bằng kháng thể đặc hiệu cho bạch cầu trung tính và đại thực bào. Xác định định lượng bạch cầu trung tính và đại thực bào bên trong mô hạt (Hình 5). Tất cả các loại băng gạc bạc đều làm giảm số lượng bạch cầu trung tính và đại thực bào trong vết thương bị nhiễm Pseudomonas aeruginosa so với băng gạc đối chứng không kháng khuẩn sau ba ngày điều trị. Tuy nhiên, điều trị bằng băng gạc muối bạc oxy hóa dẫn đến giảm bạch cầu trung tính (p = <0,0001) và đại thực bào (p = <0,0001) nhiều hơn so với các loại băng gạc bạc khác được thử nghiệm (Hình 5I,J). Mặc dù Ag1+ + EDTA/BC có tác dụng mạnh hơn đối với màng sinh học vết thương, nhưng nó làm giảm mức độ bạch cầu trung tính và đại thực bào ở mức độ thấp hơn so với băng gạc Ag1+. Các vết thương mức độ trung bình bị nhiễm màng sinh học S. aureus cũng được quan sát thấy sau khi băng bó bằng oxisol Ag (p = <0,0001), Ag1+ (p = 0,0008) và Ag1++ EDTA/BC (p = 0,0043) so với nhóm đối chứng. Xu hướng tương tự cũng được quan sát thấy đối với tình trạng giảm bạch cầu trung tính. Tuy nhiên, chỉ có băng gạc muối Ag được oxy hóa mới cho thấy sự giảm đáng kể số lượng đại thực bào trong mô hạt so với nhóm đối chứng ở các vết thương bị nhiễm màng sinh học S. aureus (p = 0,0339) (Hình 5L).
Số lượng bạch cầu trung tính và đại thực bào được định lượng trong các vết thương nhiễm khuẩn màng sinh học Pseudomonas aeruginosa và Staphylococcus aureus sau 3 ngày điều trị bằng băng gạc không kháng khuẩn hoặc băng gạc bạc. Bạch cầu trung tính (AD) và đại thực bào (EH) được định lượng trong các lát cắt mô được nhuộm bằng kháng thể đặc hiệu cho bạch cầu trung tính hoặc đại thực bào. Định lượng bạch cầu trung tính (I và K) và đại thực bào (J và L) trong các vết thương nhiễm khuẩn màng sinh học Pseudomonas aeruginosa (I và J) và Staphylococcus aureus (K & L). N = 12 mỗi nhóm. Biểu đồ thể hiện giá trị trung bình +/- sai số chuẩn, giá trị ý nghĩa so với băng gạc đối chứng không kháng khuẩn, * có nghĩa là p = < 0,05, ** có nghĩa là p = < 0,01; *** có nghĩa là p = < 0,001; biểu thị p = <0,0001).
Tiếp theo, chúng tôi đánh giá tác dụng của băng gạc bạc đối với quá trình lành vết thương không nhiễm trùng. Các vết thương cắt bỏ không nhiễm trùng được điều trị bằng băng gạc đối chứng không kháng khuẩn hoặc băng gạc bạc trong 3 ngày (Hình 6). Trong số các loại băng gạc bạc được thử nghiệm, chỉ có các vết thương được điều trị bằng băng gạc muối oxy hóa có kích thước nhỏ hơn trên hình ảnh hiển vi so với các vết thương được điều trị bằng băng gạc đối chứng (Hình 6A-D). Định lượng diện tích vết thương bằng phân tích mô học cho thấy diện tích vết thương trung bình sau khi điều trị bằng băng gạc Ag oxysols là 2,35 mm2 so với 2,96 mm2 đối với các vết thương được điều trị bằng nhóm đối chứng, nhưng sự khác biệt này không đạt ý nghĩa thống kê (p = 0,488) (Hình 6I). Ngược lại, không quan sát thấy sự giảm diện tích vết thương sau khi điều trị bằng băng gạc Ag1+ (3,38 mm2, p = 0,757) hoặc Ag1+ + EDTA/BC (4,18 mm2, p = 0,054) so ​​với nhóm đối chứng. Quan sát thấy sự tái tạo biểu mô tăng lên khi sử dụng băng gạc Ag oxysol so với nhóm đối chứng (30% so với 22%), mặc dù sự khác biệt này không đạt mức ý nghĩa thống kê (p = 0,067), nhưng nó khá đáng kể và khẳng định các kết quả trước đó. Băng gạc chứa oxysol thúc đẩy quá trình tái tạo biểu mô. -Tái tạo biểu mô của vết thương không nhiễm trùng17. Ngược lại, điều trị bằng băng gạc Ag1+ hoặc Ag1+ + EDTA/BC không có tác dụng hoặc cho thấy sự tái tạo biểu mô giảm so với nhóm đối chứng.
Tác dụng của băng gạc bạc lên quá trình lành vết thương ở chuột không nhiễm trùng với phẫu thuật cắt bỏ hoàn toàn. (AD) Hình ảnh vĩ mô đại diện của vết thương sau ba ngày điều trị bằng băng gạc đối chứng không kháng khuẩn và băng gạc bạc. (EH) Các lát cắt vết thương đại diện được nhuộm bằng hematoxylin và eosin. Diện tích vết thương (I) và tỷ lệ tái tạo biểu mô (J) được tính toán từ các lát cắt mô học ở điểm giữa của vết thương bằng phần mềm phân tích hình ảnh (n = 11–12 mỗi nhóm điều trị). Biểu đồ thể hiện giá trị trung bình +/- sai số chuẩn. * có nghĩa là p = <0,05.
Bạc có lịch sử lâu đời được sử dụng như một liệu pháp kháng khuẩn trong điều trị vết thương, nhưng nhiều công thức và phương pháp phân phối khác nhau có thể dẫn đến sự khác biệt về hiệu quả kháng khuẩn 18. Hơn nữa, các đặc tính chống màng sinh học của các hệ thống phân phối bạc cụ thể vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Mặc dù phản ứng miễn dịch của vật chủ tương đối hiệu quả chống lại vi khuẩn dạng trôi nổi, nhưng nhìn chung nó kém hiệu quả hơn đối với màng sinh học 19. Vi khuẩn dạng trôi nổi dễ dàng bị thực bào bởi đại thực bào, nhưng trong màng sinh học, các tế bào kết tụ gây ra thêm vấn đề bằng cách hạn chế phản ứng của vật chủ đến mức các tế bào miễn dịch có thể trải qua quá trình chết tế bào theo chương trình và giải phóng các yếu tố gây viêm để tăng cường phản ứng miễn dịch 20. Người ta đã quan sát thấy rằng một số bạch cầu có thể xâm nhập vào màng sinh học 21 nhưng không thể thực bào vi khuẩn một khi hệ thống phòng thủ này bị suy yếu 22. Cần sử dụng một phương pháp tiếp cận toàn diện để hỗ trợ phản ứng miễn dịch của vật chủ chống lại nhiễm trùng màng sinh học vết thương. Việc loại bỏ mô hoại tử vết thương có thể phá vỡ màng sinh học về mặt vật lý và loại bỏ hầu hết gánh nặng vi sinh vật, nhưng phản ứng miễn dịch của vật chủ có thể không hiệu quả đối với màng sinh học còn lại, đặc biệt nếu phản ứng miễn dịch của vật chủ bị suy yếu. Do đó, các liệu pháp kháng khuẩn như băng gạc bạc có thể hỗ trợ phản ứng miễn dịch của vật chủ và loại bỏ nhiễm trùng màng sinh học. Thành phần, nồng độ, độ hòa tan và chất nền vận chuyển có thể ảnh hưởng đến hiệu quả kháng khuẩn của bạc. Trong những năm gần đây, những tiến bộ trong công nghệ xử lý bạc đã làm cho các loại băng gạc này hiệu quả hơn9,23. Khi công nghệ băng gạc bạc phát triển, điều quan trọng là phải hiểu được hiệu quả của các loại băng gạc này trong việc kiểm soát nhiễm trùng vết thương và, quan trọng hơn, tác động của các dạng bạc mạnh này đối với môi trường vết thương và quá trình lành vết thương.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã so sánh hiệu quả của hai loại băng gạc bạc tiên tiến với các loại băng gạc bạc thông thường tạo ra ion Ag1+ trong việc chống lại màng sinh học bằng cách sử dụng các mô hình in vitro và in vivo khác nhau. Chúng tôi cũng đánh giá tác động của các loại băng gạc này lên môi trường vết thương và khả năng lành vết thương không phụ thuộc vào nhiễm trùng. Để giảm thiểu ảnh hưởng của chất nền, tất cả các loại băng gạc bạc được thử nghiệm đều được cấu tạo từ carboxymethylcellulose.
Đánh giá sơ bộ của chúng tôi về các loại băng gạc bạc này chống lại màng sinh học khuẩn lạc của Pseudomonas aeruginosa và Staphylococcus aureus cho thấy rằng, không giống như các loại băng gạc Ag1+ truyền thống, hai loại băng gạc bạc tiên tiến, Ag1+ + EDTA/BC và muối bạc oxy hóa, có hiệu quả tiêu diệt vi khuẩn trong màng sinh học trong vòng vài ngày. Ngoài ra, các loại băng gạc này ngăn ngừa sự tái hình thành màng sinh học khi tiếp xúc nhiều lần với vi khuẩn dạng trôi nổi. Băng gạc Ag1+ chứa bạc clorua, cùng một hợp chất bạc và chất nền như Ag1+ + EDTA/BC, và có tác dụng hạn chế đối với khả năng sống sót của vi khuẩn trong màng sinh học trong cùng khoảng thời gian. Quan sát thấy rằng băng gạc Ag1+ + EDTA/BC hiệu quả hơn trong việc chống lại màng sinh học so với băng gạc Ag1+ bao gồm cùng một chất nền và hợp chất bạc hỗ trợ quan điểm rằng cần có thêm các thành phần để tăng hiệu quả của bạc clorua chống lại màng sinh học, như đã được báo cáo ở nơi khác15. Những kết quả này ủng hộ ý tưởng rằng BC và EDTA đóng vai trò bổ sung góp phần vào hiệu quả tổng thể của băng gạc và việc thiếu thành phần này trong băng gạc Ag1+ có thể đã góp phần vào việc không chứng minh được hiệu quả in vitro. Chúng tôi nhận thấy rằng băng gạc muối bạc được oxy hóa tạo ra các ion Ag2+ và Ag3+ thể hiện hiệu quả kháng khuẩn mạnh hơn Ag1+ và ở mức độ tương tự như Ag1+ + EDTA/BC. Tuy nhiên, do điện thế oxy hóa khử cao, chưa rõ các ion Ag3+ duy trì hoạt tính và hiệu quả chống lại màng sinh học vết thương trong bao lâu và do đó cần nghiên cứu thêm. Ngoài ra, có nhiều loại băng gạc khác nhau tạo ra ion Ag1+ mà không được thử nghiệm trong nghiên cứu này. Các loại băng gạc này được cấu tạo từ các hợp chất bạc, nồng độ và ma trận cơ bản khác nhau, có thể ảnh hưởng đến việc cung cấp ion Ag1+ và hiệu quả của chúng chống lại màng sinh học. Cũng cần lưu ý rằng có nhiều mô hình in vitro và in vivo khác nhau được sử dụng để đánh giá hiệu quả của băng gạc vết thương chống lại màng sinh học. Loại mô hình được sử dụng, cũng như hàm lượng muối và protein của môi trường được sử dụng trong các mô hình này, sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của băng gạc. Trong mô hình in vivo của chúng tôi, chúng tôi cho phép màng sinh học phát triển hoàn thiện trong ống nghiệm và sau đó chuyển nó lên bề mặt da của vết thương. Phản ứng miễn dịch của chuột chủ tương đối hiệu quả chống lại vi khuẩn dạng trôi nổi được đưa vào vết thương, do đó hình thành màng sinh học khi vết thương lành lại. Việc thêm màng sinh học trưởng thành vào vết thương hạn chế hiệu quả của phản ứng miễn dịch của vật chủ đối với sự hình thành màng sinh học bằng cách cho phép màng sinh học trưởng thành tự thiết lập trong vết thương trước khi quá trình lành vết thương bắt đầu. Do đó, mô hình của chúng tôi cho phép chúng tôi đánh giá hiệu quả của băng gạc kháng khuẩn đối với màng sinh học trưởng thành trước khi vết thương bắt đầu lành.
Chúng tôi cũng nhận thấy rằng độ vừa khít của băng gạc ảnh hưởng đến hiệu quả của băng gạc bạc trên màng sinh học được nuôi cấy trong ống nghiệm và trên da lợn. Tiếp xúc sát với vết thương được coi là yếu tố quan trọng đối với hiệu quả kháng khuẩn của băng gạc24,25. Băng gạc chứa muối Ag oxy hóa tiếp xúc sát với màng sinh học trưởng thành, dẫn đến giảm đáng kể số lượng vi khuẩn sống trong màng sinh học sau 24 giờ. Ngược lại, khi được điều trị bằng băng gạc Ag1+ và Ag1+ + EDTA/BC, một lượng đáng kể vi khuẩn sống vẫn còn tồn tại. Những loại băng gạc này có đường khâu dọc theo toàn bộ chiều dài của băng gạc, tạo ra các khoảng trống ngăn cản sự tiếp xúc sát với màng sinh học. Trong các nghiên cứu trong ống nghiệm của chúng tôi, những vùng không tiếp xúc này đã ngăn cản việc tiêu diệt vi khuẩn sống trong màng sinh học. Chúng tôi chỉ đánh giá khả năng sống sót của vi khuẩn sau 24 giờ điều trị; Theo thời gian, khi băng gạc trở nên bão hòa hơn, có thể sẽ có ít khoảng trống hơn, làm giảm diện tích cho các vi khuẩn sống này. Tuy nhiên, điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của thành phần của băng gạc, chứ không chỉ là loại bạc trong băng gạc.
Mặc dù các nghiên cứu trong ống nghiệm rất hữu ích để so sánh hiệu quả của các công nghệ bạc khác nhau, nhưng việc hiểu rõ tác động của các loại băng gạc này lên màng sinh học trong cơ thể sống cũng rất quan trọng, nơi mô chủ và phản ứng miễn dịch góp phần vào hiệu quả của băng gạc chống lại màng sinh học. Tác động của các loại băng gạc này lên màng sinh học vết thương được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét và nhuộm EPS của màng sinh học bằng thuốc nhuộm DNA nội bào và ngoại bào. Chúng tôi nhận thấy rằng sau 3 ngày điều trị, tất cả các loại băng gạc đều có hiệu quả trong việc giảm DNA tự do trong các vết thương bị nhiễm màng sinh học, nhưng băng gạc Ag1+ kém hiệu quả hơn đối với các vết thương bị nhiễm Staphylococcus aureus. Kính hiển vi điện tử quét cũng cho thấy số lượng vi khuẩn hiện diện trong các vết thương được điều trị bằng băng gạc bạc ít hơn đáng kể, mặc dù điều này rõ rệt hơn với băng gạc muối bạc oxy hóa và băng gạc Ag1+ + EDTA/BC so với băng gạc Ag1+. Những dữ liệu này cho thấy các loại băng gạc bạc được thử nghiệm có tác động khác nhau đến cấu trúc màng sinh học, nhưng không có loại băng gạc bạc nào có thể loại bỏ hoàn toàn màng sinh học, điều này ủng hộ sự cần thiết của một phương pháp tiếp cận toàn diện trong điều trị nhiễm trùng màng sinh học vết thương; Sử dụng băng tay bạc. Điều trị được thực hiện sau khi loại bỏ mô hoại tử bằng phương pháp vật lý để loại bỏ phần lớn màng sinh học.
Các vết thương mãn tính thường ở trong tình trạng viêm nhiễm nghiêm trọng, với lượng tế bào viêm dư thừa tồn tại trong mô vết thương trong một thời gian dài, gây tổn thương mô và làm cạn kiệt lượng oxy cần thiết cho quá trình trao đổi chất và chức năng tế bào hiệu quả trong vết thương26. Màng sinh học làm trầm trọng thêm môi trường vết thương bất lợi này bằng cách ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình lành vết thương theo nhiều cách, bao gồm ức chế sự tăng sinh và di chuyển của tế bào và kích hoạt các cytokine gây viêm27. Khi băng gạc bạc ngày càng hiệu quả hơn, điều quan trọng là phải hiểu được tác động của chúng đối với môi trường vết thương và quá trình lành vết thương.
Điều thú vị là, mặc dù tất cả các loại băng gạc bạc đều ảnh hưởng đến thành phần màng sinh học, nhưng chỉ có băng gạc muối bạc được oxy hóa mới làm tăng quá trình tái tạo biểu mô của các vết thương bị nhiễm trùng này. Dữ liệu này ủng hộ những phát hiện trước đây của chúng tôi17 và của Kalan et al. (2017)28, cho thấy hồ sơ an toàn và độc tính tốt của muối bạc được oxy hóa, vì nồng độ bạc thấp hơn đã có hiệu quả chống lại màng sinh học.
Nghiên cứu hiện tại của chúng tôi làm nổi bật sự khác biệt trong công nghệ bạc giữa các loại băng gạc bạc kháng khuẩn và tác động của công nghệ này lên môi trường vết thương và quá trình lành vết thương không phụ thuộc vào nhiễm trùng. Tuy nhiên, những kết quả này khác với các nghiên cứu trước đây cho thấy băng gạc Ag1+ + EDTA/BC đã cải thiện các thông số lành vết thương ở tai thỏ bị thương trên động vật sống. Tuy nhiên, điều này có thể là do sự khác biệt về mô hình động vật, thời gian đo và phương pháp ứng dụng vi khuẩn29. Trong trường hợp này, các phép đo vết thương được thực hiện 12 ngày sau khi bị thương để cho phép các thành phần hoạt tính của băng gạc tác động lên màng sinh học trong một khoảng thời gian dài hơn. Điều này được hỗ trợ bởi một nghiên cứu cho thấy rằng các vết loét chân bị nhiễm trùng lâm sàng được điều trị bằng Ag1+ + EDTA/BC ban đầu tăng kích thước sau một tuần điều trị, và sau đó trong 3 tuần điều trị tiếp theo bằng Ag1+ + EDTA/BC và trong vòng 4 tuần sử dụng thuốc không kháng khuẩn. Băng gạc CMC giúp giảm kích thước vết loét30.
Một số dạng và nồng độ bạc nhất định trước đây đã được chứng minh là có độc tính tế bào trong ống nghiệm 11, nhưng những kết quả trong ống nghiệm này không phải lúc nào cũng dẫn đến tác dụng phụ trên cơ thể sống. Ngoài ra, những tiến bộ trong công nghệ bạc và sự hiểu biết tốt hơn về các hợp chất và nồng độ bạc trong băng gạc đã dẫn đến sự phát triển của nhiều loại băng gạc bạc an toàn và hiệu quả. Tuy nhiên, khi công nghệ băng gạc bạc tiến bộ, điều quan trọng là phải hiểu được tác động của những loại băng gạc này đối với môi trường vết thương31,32,33. Trước đây, người ta đã báo cáo rằng tốc độ tái tạo biểu mô tăng lên tương ứng với tỷ lệ đại thực bào M2 chống viêm tăng lên so với kiểu hình M1 gây viêm. Điều này đã được ghi nhận trong một mô hình chuột trước đây, trong đó băng gạc vết thương hydrogel bạc được so sánh với bạc sulfadiazine và hydrogel không kháng khuẩn34.
Các vết thương mãn tính có thể biểu hiện tình trạng viêm quá mức và người ta đã quan sát thấy rằng sự hiện diện của lượng bạch cầu trung tính dư thừa có thể gây bất lợi cho quá trình lành vết thương35. Trong một nghiên cứu trên chuột bị thiếu bạch cầu trung tính, sự hiện diện của bạch cầu trung tính đã làm chậm quá trình tái tạo biểu mô. Sự hiện diện của lượng bạch cầu trung tính dư thừa dẫn đến nồng độ cao của protease và các loại oxy hoạt tính, chẳng hạn như superoxide và hydrogen peroxide, có liên quan đến các vết thương mãn tính và chậm lành37,38. Tương tự, sự gia tăng số lượng đại thực bào, nếu không được kiểm soát, có thể dẫn đến chậm lành vết thương39. Sự gia tăng này đặc biệt quan trọng nếu đại thực bào không thể chuyển đổi từ kiểu hình gây viêm sang kiểu hình thúc đẩy lành vết thương, dẫn đến vết thương không thể thoát khỏi giai đoạn viêm của quá trình lành vết thương40. Chúng tôi đã quan sát thấy sự giảm bạch cầu trung tính và đại thực bào trong các vết thương bị nhiễm màng sinh học sau 3 ngày điều trị bằng tất cả các loại băng gạc bạc, nhưng sự giảm này rõ rệt hơn với băng gạc muối oxy hóa. Sự giảm này có thể là kết quả trực tiếp của phản ứng miễn dịch với bạc, phản ứng với việc giảm tải lượng vi sinh vật, hoặc vết thương đang ở giai đoạn lành muộn hơn và do đó số lượng tế bào miễn dịch trong vết thương bị giảm. Việc giảm số lượng tế bào viêm trong vết thương có thể duy trì môi trường thuận lợi cho quá trình lành vết thương. Cơ chế hoạt động của các muối oxit bạc thúc đẩy quá trình lành vết thương không phụ thuộc vào nhiễm trùng vẫn chưa rõ ràng, nhưng khả năng của các muối oxit bạc trong việc tạo ra oxy và phá hủy nồng độ hydro peroxide có hại, một chất trung gian gây viêm, có thể giải thích điều này và cần được nghiên cứu thêm¹⁷.
Các vết thương nhiễm trùng mãn tính không lành là vấn đề nan giải cho cả bác sĩ và bệnh nhân. Mặc dù nhiều loại băng gạc tuyên bố có hiệu quả kháng khuẩn, nhưng nghiên cứu hiếm khi tập trung vào các yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến môi trường vi mô của vết thương. Nghiên cứu này cho thấy các công nghệ bạc khác nhau có hiệu quả kháng khuẩn khác nhau và, quan trọng hơn, có tác động khác nhau đến môi trường vết thương và quá trình lành vết thương, độc lập với tình trạng nhiễm trùng. Mặc dù các nghiên cứu trong ống nghiệm và trên động vật cho thấy hiệu quả của các loại băng gạc này trong điều trị nhiễm trùng vết thương và thúc đẩy quá trình lành vết thương, nhưng cần có các thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên có đối chứng để đánh giá hiệu quả của các loại băng gạc này trong thực tiễn lâm sàng.
Các bộ dữ liệu được sử dụng và/hoặc phân tích trong nghiên cứu hiện tại có sẵn từ tác giả liên hệ khi có yêu cầu hợp lý.