АНТИМИКРОБНЫЙ ГЕЛЬ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ИНФИЦИРОВАННЫХ РАН, ОЖОГОВ И ТРОФИЧЕСКИХ ЯЗВ
ANTIMICROBIAL GEL FOR THE TREATMENT OF INFECTED WOUNDS, BURNS AND TROPHIC ULCERS

Изобретение относится к медицине, а именно к лекарственным средствам, применяемым для лечения инфицированных ран, ожогов и трофических язв.
Стремительный рост устойчивости микроорганизмов к современным противомикробным препаратам является на сегодняшний день одной и ключевых проблем медицины. Высокая резистентность микроорганизмов приводит к снижению эффективности лечения, смертельным осложнениям и повышению финансовых затрат на лечение [Fair R.J., Tor Y. Antibiotics and bacterial resistance in the 21st century. // Perspect. Medicin. Chem. 2014. Vol.6. P. 25-64]. Проблема антибиотикорезистентности особенно ярко проявляется у пациентов, страдающих синдромом диабетической стопы. Рост заболеваемости сахарным диабетом приводит к росту заболеваемости синдромом диабетической стопы. Около 10% больных сахарным диабетом страдают синдромом диабетической стопы, а 50% входят в группу повышенного риска. В связи с ростом распространенности нозокомиальных инфекций, устойчивых к современным антибиотикам, возрастает частота случаев инфицирования язв, что приводит к увеличению количества ампутаций и увеличению затрат на лечение. Также следует учитывать, что нарушения микроциркуляции у больных сахарным диабетом снижают эффективность системных антибактериальных препаратов [Park Т.Н., Anand A. Management of diabetic foot: Brief synopsis for busy orthopedist // J. Clin. Orthop.trauma. Elsevier, 2015. Vol. 6, №1. P. 24-29].
Из 27 миллионов пациентов, подвергающихся хирургическим операциям ежегодно, как минимум у 5% наблюдается инфицирование на месте проведения хирургического вмешательства. В России послеоперационные инфекции занимают второе место в структуре внутрибольничных инфекций. Согласно официальным данным, частота внутрибольничных инфекций составляет 7,7-7,2 на 100 операций. Хирургические раневые инфекции увеличивают продолжительность госпитализации на 6-8 дней, требуют дополнительных затрат на диагностику и лечение, увеличивают заболеваемость и летальность [Кукош М.В., Колесников Д.Л., Цыбусова Т.Н., Трухалев В.А. Периоперационная антибиотикопрофилактика // Вестник экспериментальной и клинической хирургии. Воронеж, 2012. Т. 5. №2. С. 464-469; Plowman R., Graves N., Griffin M.A. The rate and cost of hospital-acquired infections occurring in patients admitted to selected specialties of a district general hospital in England and the national burden imposed. J. Hosp Infect. 2001. P. 198-209].
Уже только на основании вышеперечисленных фактов можно сделать вывод, что существует большая потребность в новых антибактериальных препаратах, способных эффективно бороться с инфекционными агентами, реализуя свое действие без неблагоприятных последствий. Отличными кандидатами на роль новых, безопасных и эффективных антибиотиков являются естественные антибактериальные пептиды - дефензины.
Дефензины представляют собой пептиды, которые синтезируются клетками, которые непосредственно контактируют с патогенными микроорганизмами. Существуют два класса дефензинов: альфа-дефензины и бета-дефензины [Wang G. Human Antimicrobial Peptides and Proteins // Pharmaceuticals. 2014. Vol. 7, №5. P. 545-594].
Альфа-дефензины экспрессируются в большей степени нейтрофилами, а также клетками Панета, NK-клетками, макрофагами/моноцитами, В-лимфоцитами и эпителиальными клетками. К альфа-дефензинам относятся HNP-1, HNP-2, HNP-3, HNP-4 (Human Neutrophils Peptide - человеческие нейтрофильные пептиды) и HD-5, HD-6 (Human Defensin - дефензин человека).
Бета-дефензины продуцируются эпителиальными клетками почек, урогенитального, респираторного, желудочно-кишечного трактов, кератиноцитами и т.д. К бета-дефензинами относят hBD-1, hBD-2, hBD-3, hBD-4, hBD-5, hBD-6 (Human Beta Defensin - человеческий бета-дефензин) [Wang G. Human Antimicrobial Peptides and Proteins // Pharmaceuticals. 2014. Vol. 7, №5. P. 545-594].
Дефензины обладают широким спектром действия на различные бактерии (как грамположительные, так и грамотрицательные) и грибы. Механизм действия дефензинов основан на порообразовании в клеточной стенке патогенов с их последующим лизисом, а также на антиметаболическом действии на микроорганизмы. Кроме того, дефензины ускоряют заживление ран и обладают иммуномодулирующим действием [Peters В.М., Shirtliff М.Е., Jabra-Rizk М.А. Antimicrobial Peptides: Primeval Molecules or Future Drugs? // PLoS Pathog. 2010. Vol. 6, №10. P. e1001067].
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является альфа-дефензин-1 (HNP-1), обладающий бактерицидным действием в отношении большинства бактерий и грибов [Ericksen В. et al. Antibacterial Activity and Specificity of the Antibacterial Activity and Specificity of the Six Human α-Defensins // Antimicrob. Agents Chemother. 2005. Vol. 49, № 1. P. 8-15]. HNP-1 представляет собой полипептид, состоящий из 30 аминокислотных остатков. Аминокислотная последовательность: ACYCRIPACIAGERRYGTCIYQGRLWAFCC [данные из международной базы данных по антимикробным пептидам - The Antimicrobial Peptide Database - http://aps.unmc.edu/AP/database/query_output.php?ID=00176]. Механизм действия HNP-1 связан с непосредственным воздействием на мембрану микробной клетки - образование пор, утечка клеточного содержимого и последующий лизис бактерии. Считается, что специфическое разрушение микробной стенки обусловлено электростатическим притяжением положительно заряженного HNP-1 и отрицательно заряженной мембраны [Kagan B.L. et al. Antimicrobial defensin peptides form voltage-dependent ion-permeable channels in planar lipid bilayer membranes // Proc Natl Acad Sci USA. National Academy of Sciences, 1990. Vol. 87, № January. P. 210-214].
Однако применение нативных дефензинов in vivo приводит к их быстрой инактивации и, как следствие, короткому периоду действия.
Поставлена задача повышения эффективности лечения, сокращения сроков заживления инфицированных ран, ожогов, трофических язв.
Поставленная задача достигается использованием геля многонаправленного действия для лечения инфицированных ран, ожогов, трофических язв, в том числе и при синдроме диабетической стопы, содержащем ниосомы - кремнийорганические наноконтейнеры, доставляющие активные субстанции в глубокие слои кожи, способствующие снижению воспаления, улучшению микроциркуляции и уничтожению бактерий и грибов.
Способ осуществляется следующим образом.
В качестве поверхностно-активного соединения для формирования ниосом используют ПЭГ-12 диметикон. Предварительно точную навеску 50 мг, из расчета 0,05 мг HNP-1 в 1 мл фармацевтического геля, растворяют при перемешивании в воде для инъекций. В полученный раствор для формирования ниосом поэтапно добавляют 100 мл ПЭГ-12 диметикона и 400 мл воды. Начальный процесс образования ниосом и инкапсулирования в них HNP-1 проводят при комнатной температуре и интенсивном механическом встряхивании на шейкере в течение 5 минут. Стадия формирования ниосом более мелких размеров происходит при интенсивном механическом перемешивании смеси с использованием гомогенизатора APV.
Формирование ниосом с размерами 100-140 нм проводят следующим образом. Предварительно полученную дисперсию ниосом с инкапсулированным лекарственным веществом помещают в сосуд для ультразвуковой обработки. Режим озвучивания: частота - 20 кГц, мощность - 200 Вт. Для экспозиции используют временные интервалы в 15, 30 и 45 минут. В результате повышается эффективность включения HNP-1 в ниосомы. Для того, чтобы физико-химические характеристики ниосом были постоянными, используют 50 мл гелеобразователя Covacryl MV 60 в жидком виде, который образует трехмерную объемную «сетку» при добавлении 20 мл триэтаноламина. Общий объем геля доводят до 1000 мл очищенной водой.
Состав геля:
HNP-1
0.00005 г
ПЭГ 12 диметикон
100 мл
Гелеобразователь
50 мл
Триэтаноламин
20 мл
Вода очищенная
до 1000,0 мл
Лечение полученным антимикробным гелем осуществляют следующим образом. Гель в количестве 2-3 см выдавливают на чистый шпатель и наносят на пораженный участок кожи. Показаниями к назначению препарата являются воспалительные, язвенно-некротические, инфекционные, ожоговые, трофические поражения кожи, в том числе при синдроме диабетической стопы, а также послеоперационные раны. Препарат быстро всасывается, а благодаря трансдермальной основе обеспечивает высокий процент доставки и длительную продолжительность действия альфа-дефензина-1. Гель наносят на пораженный участок 2 раза в сутки. Применение геля осуществляют до заживления поражения.
Примеры выполнения
Экспериментально было доказано, что полученный гель ускоряет скорость заживления инфицированных ран: для моделирования экспериментальной раны использовались лабораторные крысы Wistar, рану наносили с помощью инструментов для панч-биопсии (диаметр - 8 мм) на предварительно выбритую поверхность спины, рану инфицировали добавлением 2 мл суспензии клинических штаммов Staphylococcus aureus (стандарт мутности 0,5 по МакФарланду), площадь раны оценивали с помощью программного обеспечения Lesion Meter. Опытная группа (n=6) получала антимикробный гель по 1 мл 2 раза в сутки. Контрольная группа (n=6) получала плацебо - гель без HNP-1. Через 7 суток с момента начала лечения средняя площадь ран в опытной группе составила 0,66 квадратных сантиметров. Средняя площадь ран в контрольной группе составила 1,55 квадратных сантиметров.
Пациент К., возраст 58 лет, с диагнозом: Сахарный диабет 2 типа, синдром диабетической стопы, нейроишемическая форма, трофическая язва I пальца правой стопы. Для участия в эксперименте было получено добровольное информированное согласие. Площадь язвы при обследовании 4,7 квадратных сантиметров. В стационаре пациент системно получал стандартную терапию (противомикробные средства, сосудистые препараты) и антимикробный гель с HNP-1 - 2 раза в сутки по 2-3 см геля. После выписки продолжил использовать антимикробный гель с HNP-1 2 раза в сутки по 2-3 см. Общий курс лечения антимикробным гелем составил 30 дней. Через 17 суток после начала лечения площадь язвы уменьшилась и составила 2,8 квадратных сантиметров. Через 30 суток площадь язвы составила 1,3 квадратных сантиметров.
Пациентка З., возраст 64 года, с диагнозом: Сахарный диабет 2 типа, синдром диабетической стопы, нейроишемическая форма, трофическая язва правой пятки. Для участия в эксперименте было получено добровольное информированное согласие. Площадь язвы при обследовании 5,6 квадратных сантиметров. В стационаре пациентка системно получала стандартную терапию (противомикробные средства, сосудистые препараты) и антимикробный гель с HNP-1 - 2 раза в сутки по 2-3 см геля. После выписки продолжила использовать антимикробный гель с HNP-1 2 раза в сутки по 2-3 см. Общий курс лечения антимикробным гелем составил 30 дней. Через 20 суток после начала лечения площадь язвы уменьшилась и составила 3,8 квадратных сантиметров. Через 30 суток площадь язвы составила 2,9 квадратных сантиметров.
Предлагаемый антимикробный гель позволяет не только уничтожать патогенные бактерии в ране, но и ускорять скорость заживления ран. Ниосомы, полученные из ПЭГ-12 диметикона с включенным во внутренний объем HNP-1, представляют собой полноценные мультиламеллярные везикулы стандартного размера от 100 до 140 нм, включающие высокий процент иммобилизованных активных субстанций, стабильные при хранении. Использование кремнийорганических наноконтейнеров - ниосом позволяет доставить активные субстанции в глубокие слои кожи, снижать воспаление, улучшать микроциркуляцию, уничтожать бактерии и грибы.