КОМПОЗИЦИЯ КОМПЛЕКСА СУКЦИНАТА ХИТОЗАНА И ДИОКСИДИНА С ХЛОРГЕКСИДИНОМ, ОБЛАДАЮЩАЯ АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫМ И РАНОЗАЖИВЛЯЮЩИМ ЭФФЕКТОМ
COMPLEX COMPOSITION OF CHITOSAN SUCCINATE AND CHLORHEXIDINE POSSESSING ANTIBACTERIAL AND WOUND HEALING EFFECT

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для лечения гнойных ран, полостей, остеомиелитических язв.
К известным антисептическим средствам, обладающим активностью в отношении анаэробной и смешанной инфекции, используемым в хирургической практике относится хлоргексидинбиглюконат (Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Медицина, 1993, т.2, стр.415), соли полигексаметиленгуанидина (Патент РФ №2143905, А61К 31/785, 2000) и другие.
Препараты хиноксалина эффективны при острых бактериальных инфекциях. К инъекционным антисептикам относится диоксидин (Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Медицина, 1993, т.2, стр.355-357), эффективный при инфекциях, спровоцированных вульгарным протеем, синегнойной палочкой, тигеллами, клебемеллами, сальмонеллами, стафилококками, патогенными анаэробами.
Известна антисептическая композиция «Хлордикс», в виде водного раствора, содержащая 0,05-0,5% хлоргексидина или его соли, 0,1-5% диоксидина при определенных соотношениях компонентов. Это обеспечивает более широкий спектр антисептической активности. Установлено, что появляется эффект потенцирования антибактериальной активности, не характерный для компонентов композиции, взятых по отдельности.
При использовании водного раствора хлоргексидина в диапазоне концентрацией 0,01-0,5% и водного раствора диоксидина в диапазоне концентраций 0,1-5%, при соотношении массовых долей каждого из компонентов в диапазоне от 10 до 90 мас.%, отмечена активность при действии на кислородоустойчивые формы бактерий, такие как Helicobacter pylori и Micobacterium tuberculosis (Патент РФ №2351365, A61L 2/18, 2009).
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является комплекс поливинилпирролидона (ПВП) с диоксидином, обладающий антибактериальной активностью по отношению к анаэробной и смешанной инфекции с пролонгированным эффектом. Подобные полимерные комплексы получают взаимодействием поливинилпирролидона с диоксидином в интервале весовых соотношений реагентов 10:1-6:1(1:0,05-1:0,09 моль) в водном растворе при температуре 20-25°С. Структура известного ПВП с диоксидином подтверждена результатами ИК-спектрального анализа.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение композиции, обладающей расширенным диапазоном антисептического действия и высокой ранозаживляющей активностью.
Указанный технический результат достигается тем, что используется композиция комплекса сукцината хитозана и диоксидина с хлоргексидином, обладающая антибактериальным и ранозаживляющим эффектом, при массовом соотношении сукцината хитозана с диоксидином 4,25-6:1 и хлоргексидином 60-85,0:1 соответственно.
Предложенная композиция представляет собой комплекс хитозана и диоксидина формулы
с хлоргексидином.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Указанную композицию получают при взаимодействии сукцината хитозана, представляющего собой N-сукциноилциклоимид аминогликана и Хлордикса (водный раствор, содержащий 0,5% диоксидина и 0,025% хлоргексидина). Для полимерной матрицы сукциноилциклоимида хитозана характерно наличие практически в каждом звене использованного аналога хитозана (при С2), структурного элемента (пятичленного цикла), несущего две карбонильные группировки. Фиксирование диоксидина в процессе иммобилизации на полимерную матрицу происходит путем образования координационных связей между первичными гидроксильными группами диоксидина и карбонильными функционалами в составе сукциноилциклоимида хитозана. Структура полученного комплекса диоксидина с полимерной матрицей подтверждена данными ИК-спектрального анализа. В составе спектров обнаружена полоса 1311 см, свидетельствующая о наличии незамещенных структурных элементов диоксидина (N→O), а также максимумы, соответствующие плоскостным колебаниям ароматического цикла диоксидина 1508 см, 1596 см, отмечены плоскостные колебания скелета С=С ароматического типа, 779 см - внеплоскостные колебания СН для ароматической структуры, 3074 см валентные колебания =С-Н в ароматическом цикле 970 см, колебания, характерные для 1,2-замещенных ароматических циклов. Приведенные данные свидетельствуют об образовании комплекса матрицы сукциноилциклоимида хитозана с диоксидином через координационные связи между карбонильными группами аналогов полимера и первичными гидроксильными группами диоксидина.
Иммобилизация присутствующего в составе Хлордикса хлоргексидина происходит за счет образования солевых связей между структурными элементами полимерной матрицы (циклоимидными группировками анионоактивного характера) и катионоактивными элементами структуры хлоргексидина.
-1
Наличие в составе композиции иммобилизованного хлоргексидина характеризуется частотными максимумами в составе ИК-спектра, наблюдаемыми для ароматических соединений, а также полосой 630-640 см, проявляющейся за счет наличия хлор-углеродных связей в составе хлоргексидина.
Пример 1
3
2,8 г (0,017 моль) хитозана [η] 18-29 дцл/г; 2% CHCOOH(Мср. = 400-650 кДа, со степенью деацетилирования >0,9) с гранулометрическим составом, соответствующим содержанию частиц с диаметром 0,1-0,2 мм (70%) и раствор 4,18 г (0,04 моль) янтарной кислоты (ХЧ) в 100 мл дистиллированной воды поместили в плоскодонную колбу емкостью 200 мл, снабженную обратным холодильником. Соотношения реагентов 1:2,4 (моль). Образовавшуюся суспензию термостатировали при 65-70°C и перемешивали на магнитной мешалке. В течение 120 минут гранулы полимера набухают и переходят в гелеобразное состояние.
Реакционная масса выдержана при 20°С в течение 120 минут. Получен однородный прозрачный водный раствор, окрашенный в желтый цвет.
Процесс комплексообразования сукцината хитозана с диоксидином и получения композиции с хлоргексидином проводили путем взаимодействия раствора сукцината хитозана и лекарственной формой препарата Хлордикс - водного раствора, содержащего 1% (мас.) диоксидина и 0,05% (мас.) хлоргексидина. В подготовленный раствор (100 мл) сукцината хитозана, содержащий избыток янтарной кислоты, вводили 100 мл раствора Хлордикса. Количество введенного в реакционную систему диоксидина 0,004 моль, количество введенного хлоргексидина 0,00009 моль. Массовое соотношение полимерной матрицы и лекарственных компонентов соответственно 4,25:1:85,0:1.
Реакционную смесь термостатировали (70°С) при механическом перемешивании в течение 160 минут и выдерживали в статическом состоянии в течение 24 часов. Получен слегка опалесцирующий водный раствор, окрашенный в слабо-желтый цвет. Показатель вязкости 19,5-20 дцл/г.
Для проведения аналитических исследований, в том числе ИК-спектрального анализа, синтезированную композицию комплекса сукцината хитозана с диоксидином и хлоргексидином выделяли из раствора путем удаления летучих компонентов в условиях термостатирования при 55-60°С в открытой системе. Раствор распределяли слоем толщиной 3,5-5,0 мм по стеклянной поверхности кристаллизатора. Процесс сушки продолжали до постоянной массы остатка. Продукт выделен в виде хрупкой полупрозрачной пленки, визуально отмечены образования макромолекулярных ассоциатов.
Полученной композиции комплекса сукцината хитозана с диоксидином и хлоргексидином присвоено краткое название «Хитохлордикс».
Для проведения биологических испытаний были использованы водные растворы композиций «Хлордикс» и «Хитохлордикс».
Регулирование концентраций компонентов этих растворов в условиях биологических тестов производилось двукратным и четырехкратным разбавлением первичных растворов дистиллированной водой.
Медико-биологические испытания
Исследования антибактериальной активности композиции комплекса сукцината хитозана с диоксидином и хлоргексидином («Хитохлордикса»)
В целях выявления антибактериальной активности «Хитохлордикса» наиболее часто встречающиеся в хирургической практике микроорганизмы, такие как Enterobacter SPP, Citobacter SPP, Klebsiella, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, были высеяны в питательные среды общепринятыми методами (см. «Основы микробиологии и иммунологии», учебник для студентов мед. училищ, Мастерство, 2007/SBN:5-284-00053-9, 224 с.).
В бактериологической лаборатории ГУЗ «Воронежская областная клиническая больница №1» проведено несколько серий опытов, в которых использован контрольный посев, без добавления к питательным средам антисептических средств, и опытные посевы с добавлением композиций Хлордикса и Хитохлордикса отражают антибактериальные свойства двух композиций при двукратном и четырехкратном разведении первичных растворов дистиллированной водой. В таблицах 1 и 2 рост и отсутствие роста штаммов микроорганизмов обозначены знаками «+» и «-» соответственно.
В таблице 1 приведены данные об антибактериальной активности Хлордикса. Отсутствие роста штаммов микроорганизмов наблюдается при концентрации в первичном водном растворе 1% диоксидина и 0,5% хлоргексидина (раствор 1). Рост наблюдается по двум видам микроорганизмов при концентрациях 0,5% раствор диоксидина и 0,025% раствор хлоргексидина (раствор 2) и по трем видам микроорганизмов при концентрациях 0,25% диоксидина и 0,0125% раствор хлоргексидина (раствор 3).
В таблице 2 приведены данные об антибактериальной активности Хитохлордикса. Приведенные данные демонстрируют более высокую антибактериальную активность Хитохлордикса. В первичном растворе Хитохлордикса содержится 2,13% сукцината хитозана (полимерного компонента), связанных 0,5% диоксидина и 0,025% хлоргексидина.
Массовая доля соотношения полимерного компонента композиции с диоксидином 4,25:1 и хлоргексидином 85,0:1 соответственно.
Полное отсутствие роста штаммов микроорганизмов наблюдается при использовании первичного раствора Хитохлордикса (раствор 1), в котором концентрации компонентов-антисептиков в два раза ниже по сравнению с Хлордиксом (раствор 1).
Рост штаммов микроорганизмов наблюдается по одному виду микроорганизмов для Хлордикса и отсутствие роста для Хитохлордикса, при использовании двукратно разведенного первичного раствора (раствор 2) и по трем видам микроорганизмов при использовании четырехкратно разведенного первичного раствора (раствор 3).
Таким образом, заявляемая композиция Хитохлордикс демонстрирует более высокую антибактериальную активность по сравнению с применяемыми в лечебной практике антимикробными средствами типа Хлордикс.
Комбинированное лечение ран у животных с использованием композиций комплекса Хитохлордикса и Хлордикса
Лечение инфицированных ран является одной из постоянных и актуальных задач клинической медицины. Большую проблему представляют хронические раны - венозные трофические язвы, ишемические, остеомиелитические язвы, «диабетическая стопа», пролежни. На протяжении нескольких десятилетий ведущей доктриной лечения инфицированных ран является их радикальная хирургическая обработка, основным этапом которой считается широкое иссечение краев раны с удалением нежизнеспособных и инфицированных участков. Следует отметить, что излишний радикализм при выполнении хирургической обработки приводит к значительным дефектам паравульнарных кожных покровов и требует в последующем выполнения реконструктивных пластических операций.
В связи с устойчивостью многих штаммов микроорганизмов к антибиотикам и соответственно недостаточной их эффективностью при проведении антибактериальной терапии, снижением иммунитета актуальным является поиск новых методов лечения гнойных ран. Результаты исследований отечественных ученых и зарубежный опыт получения широкого спектра лекарственных препаратов на основе хитозана свидетельствуют о наличии антивирусных (1), антибактериальных (2), антидотных (4), антикоагулянтных (7), антиоксидантных (5), адгезивных (6), иммунокорригирующих (3) свойств, что позволяет использовать его в хирургической практике.
В экспериментальных исследованиях на собаках было показано, что применение порошка хитозана в качестве сорбента стимулирует регенеративно-восстановительные процессы, ускоряет очищение ран от мертвых тканей, что способствует ускорению заживления ран в среднем на 5-6 дней. К настоящему времени в России накоплен огромный опыт применения хлоргексидина как бактерицидного и ранозаживляющего средства.
Ученые из США установили, что обработка операционного поля хлоргексидином и спиртом снижает на 41% частоту раневой инфекции. Уникальная способность к комплексообразованию хитозана позволяет на его основе создавать полимерные формы с лекарственными веществами, в частности с диоксидином и хлоргексидином.
Было решено испытать заявляемую композицию Хитохлордикс в качестве лекарственного средства для лечения гнойных ран.
Материал и методика
Опыт по изучению динамики заживления экспериментальных инфицированных кожно-мышечных ран проводился на 18-ти беспородных собаках обоего пола живой массой 10,0-12,0 кг, в возрасте 3-5 лет, разделенных на три равные группы по принципу приближенных аналогов по 6 голов в каждой.
У собак моделировали экспериментальные кожно-мышечные раны путем рассечения мягких тканей латеральной поверхности бедра длиной 10 см и глубиной 2 см. После остановки кровотечения ткани поверхности раны инфицировали марлевой салфеткой, смоченной взвесью суточной культуры золотистого стафилококка (штамм Р-209) и взвесью фекалий, которую фиксировали в ране провизорными швами на 48 часов.
В контрольной группе животных после удаления инфицированной салфетки и развития гнойного процесса в ране (3-4 сутки) лечение сводилось к промыванию полости раны раствором марганцевокислого калия (1:500) на фоне аппликации мази Вишневского в течение 7-10 дней.
В первой опытной группе с целью ускорения очищения ран от гнойного экссудата применяли порошок хитозана, который наносили на рану слоем 4-6 мм. Данные процедуры проводили один раз в день в течение 5-8 дней до очищения ран от гнойного экссудата и появления розовых грануляций.
Во второй опытной группе наносили порошок из компонентов заявляемой композиции Хитохлордикс методически, как в первой опытной группе.
Результаты исследований
В процессе исследований было установлено, что после санации раны по общепринятой методике у контрольных и опытных животных видимые различия в состоянии ран начинали проявляться на 3-5-е сутки с начала лечения.
У контрольных животных после развития гнойного процесса в ране отмечалась лихорадка, признаки угнетения, понижение пищевой возбудимости, болезненность и выраженная отечность вокруг раны, воспалительный отек удерживался более длительное время, болезненность была более выражена.
В контрольной группе животных, начиная с третьих суток раневого процесса, использовали дренаж с линиментом Вишневского.
Края и стенки ран у собак контрольной группы были покрыты фибрино-тканевым струпом темно-коричневого цвета, который был плотным, а его удаления сопровождались капиллярным кровотечением.
На 10-12 сутки раневого процесса края ран у собак контрольной группы оставались гиперемированными, болезненными с небольшим количеством гнойно-некротических масс.
В таблице 3 представлены данные по срокам заживления экспериментальных гнойных ран у собак (X±S λ; n=8).
2
Площадь ран у животных на 12-й день наблюдений уменьшилась до 7,80±0,14 см. Мягкие ткани в этот период продолжали быть отечными, болезненными, из раневой полости наблюдалось выделение гнойного экссудата.
На 14-16-й день отмечалось уменьшение воспаления, постепенное заполнение ран грануляционной тканью и развитие эпителизации. Полное заживление и эпителизация ран в контрольной группе завершилось в среднем на 24,4±2,2 день (таблица 3).
У животных первой опытной группы на 5-7 сутки уже после 4-5-тикратной обработки ран порошком хитозана существенным образом улучшилось общее состояние. Температура тела была в границах нормы, собаки были достаточно активными, хорошо поедали корм. На 10-е сутки уменьшилось количество раневого экссудата, значительно снизилась гиперемия и отек тканей вокруг ран и их зияние. Процесс биологического очищения ран от остатков некротизированных тканей шел более интенсивно.
2
Площадь ран у животных опытной группы на 12-й день наблюдений уменьшилась до 6,70±0,08 см или на 65,00%.
Некротизированные ткани превращались в кашицеобразную массу и легко удалялись при промывании антисептиком.
Количество густого гнойного экссудата желтовато-зеленоватого цвета было небольшим. Такой характер очищения гнойных ран является ярким признаком активных дренажных свойств хитозана и свидетельствует об активных репаративных процессах в ране за счет улучшения микроциркуляции и снижения эндогенной интоксикации продуктами распада тканей и микрофлоры.
На 10 сутки раны у собак первой опытной группы почти полностью очистились от нежизнеспособных тканей, имели незначительную припухлость краев, со стороны которых был ярко выражен эпителиальный ободок, и грануляционная ткань интенсивно покрылась молодым эпителием. К этому времени у ран значительно уменьшилось зияние стенки, и дно ран было покрыто розовой грануляционной тканью. На 17-19 сутки раневого процесса в опытной группе раны у собак были полностью покрыты эпителием, заживление было полностью завершено и животные выглядели клинически здоровыми.
2
У животных второй опытной группы, как и в первой, процесс заживления ран и общее состояние животных также существенно отличалось от контрольной группы в лучшую сторону. Течение раневого процесса, общее состояние животных после 3-4-кратной обработки ран порошком хитозана-хлордикс существенным образом улучшилось. Температура тела была в границах нормы, собаки были также активными, хорошо поедали корм. Площадь ран на 10 день 6,5±1 см. Процесс заживления полностью завершался так же на 16-19 сутки.
2
У животных третьей опытной группы, как в первой и второй, процесс заживления ран, общее состояние животных также существенно отличалось от контрольной группы в лучшую сторону. Течение раневого процесса, общее состояние животных после 3-4-кратной обработки ран раствором композиции Хитохлордикс существенным образом улучшилось. Температура тела была в границах нормы, собаки были также активными, хорошо поедали корм. Площадь ран на 10 день 4,8±0,8 см. Процесс заживления полностью завершился на 13-15 сутки.
Клинический случай: больной К., 54 года, история болезни №7162, находился на лечении с 29.12.2010 г. по 18.02.2011 г. по поводу первично-хронического послеоперационного остеомиелита правой большеберцовой кости.
Из анамнеза: в 2004 году получил травму - закрытый перелом обеих лодыжек правой голени со смещением отломков. Выполнена операция: открытая репозиция, металлоостеосинтез отломков. В послеоперационном периоде развился остеомиелит. Неоднократно лечился в различных лечебных учреждениях, за 9 лет выполнено 11 операций, в том числе артродез правого голеностопного сустава. Гнойная полость занимала весь диафиз большеберцовой кости, имелся свищ с гнойным отделяемым и остеомиелитической язвой в средней трети правой голени. Венная недостаточность, лимфостаз. 01.12.2010 года выполнена операция: радикальная хирургическая обработка остеомиелитического очага, миопластика дефекта большеберцовой кости медиальной головкой икроножной мышцы, кроссэктомия v.Saphena. В послеоперационном периоде произошел некроз краев послеоперационной раны размером 20,0×10,0 см, грозивший некрозом подлежащих тканей (мышечного аутотрансплантата). С информационного согласия пациента участок некроза обрабатывали композицией Хитохлордикс (раствор 1). После второй перевязки отмечается отсутствие микрофлоры в ране. Влажные некротизированные края раны переведены в сухой струп, который при перевязках удалялся частями по периметру, а под ним формировалась грануляционная ткань с «ползущей» на нее эпителизацией. Применение заявленной композиции позволило нивелировать последствия некроза послеоперационной раны, избежав аутодермопластики и трансмиопластики, сохранить миотрансплантат, купировать течение хронического остеомиелита.
Заключение. Местное применение композиции Хитохлордикс стимулирует регенеративно-восстановительные процессы, ускоряют очищение ран от мертвых тканей, что способствует ускорению заживления ран в среднем на 5-6 дней по сравнению с контролем.
Предложенная композиция обладает более высокой антибактериальной активностью по сравнению с традиционно применяемыми в хирургической практике антисептическими препаратами типа «Хлордикс» и проявляет выраженный ранозаживляющий эффект, который проявляется в быстром очищении гнойной раны и интенсивном протекании репаративных процессов.
Таблица 1
Хлордикс. Концентрация компонентов
Штаммы микроорганизмов
1% диоксидина + 0,05% раствор хлоргексидина
0,5% диоксидина + 0,025% раствор хлоргексидина
0,25% диоксидина + 0,0125% раствор хлоргексидина
(раствор 1)
(раствор 2)
(раствор 3)
Enterobacter SPP
-
-
+
Citobacter SPP
-
-
+
Klebsiella
-
-
-
E.coli
-
-
-
Pseudomonas aeruginosa
-
+
-
Staphylococcus aureus
-
+
+
Таблица 2
Хитохлордикс
Штаммы микроорганизмов
2,13% раствор сукцината хитозана, связанных 0,5% диоксидина,
2-кратное разведение
4-кратное разведение
0,025% раствор хлоргексидина
(раствор 2)
(раствор 3)
(раствор 1)
Enterobacter SPP
-
-
+
Citobacter SPP
-
-
-
Klebsiella
-
-
-
E.coli
-
-
-
Pseudomonas aeruginosa
-
-
-
Staphylococcus aureus
-
-
+
Таблица 3
Группы животных
Препараты
Сроки заживления ран, дни
Контрольная
Промывание раны раствором марганцевокислого калия (1:500) + мазь Вишневского 7-10 дней
26,4±2,2
Опытная 1
Промывание раны раствором марганцевокислого калия (1:500) + хитозан
19,6±23,4
Опытная 2
Промывание раны раствором марганцевокислого калия (1:500) + хитозан
16,5±2,1
Опытная 3
Промывание раны водным раствором Хитохлордикса
14,0±1,0