Кудрявцева Юлия Александровна - доктор биологических наук, заведующая отделом экспериментальной медицины.
650002, Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6
Yuliya A. Kudryavtseva - DSc (Biol), Head of the Department of Experimental Medicine, Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases.
6, Sosnovy Boulevard, Kemerovo, 650002
Каноныкина Анастасия Юрьевна - младший научный сотрудник, лаборатория молекулярной, трансляционной и цифровой медицины.
650002, Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6
Anastasia Yu. Kanonykina - Junior Research Scientist, Laboratory of Molecular, Translational and Digital Medicine, Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases.
6, Sosnovy Boulevard, Kemerovo, 650002
Ефремова Наталья Александровна - врач-бактериолог, лаборатория клинической диагностики.
650002, Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6
Natalia A. Efremova - MD, bacteriologist, clinical diagnostic laboratory, Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases.
6, Sosnovy Boulevard, Kemerovo, 650002
Кошелев Владислав Александрович - младший научный сотрудник, лаборатория молекулярной, трансляционной и цифровой медицины.
650002, Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6
Vladislav A. Koshelev - Junior Research Scientist, Laboratory of Molecular, Translational and Digital Medicine, Scientific Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases.
6, Sosnovy Boulevard, Kemerovo, 650002
При проведении операций на органах брюшной и грудной полости основная доля послеоперационных осложнений представлена образованием спаек или развитием инфекционного процесса, что приводит к снижению качества жизни пациентов, необходимости проведения повторной операции и нередко служат причиной летальных исходов. Решением данной проблемы может стать применение интраоперационно биодеградируемых противоспаечных мембран, обладающих собственной антибактериальной активностью.
Цель. Разработка полимерных противоспаечных мембран с собственной противовоспалительной и антибактериальной активностью, оценка их биосовместимости и биодеградации в экспериментах in vivo.
Материалы и методы. Мембраны изготовлены методом электроспиннинга из композиции биодеградируемых полимеров: сополимер полилактид-со-гликолид (50:50) и полилактид-со-гликолид (85:15). Для придания мембране антибактериальных свойств в раствор полимеров добавляли антибиотик Тигацил в различной дозировке - 0,125; 0,25 и 0,5 мг/мл полимерного раствора. Оценивали антибактериальную активность мембран in vivo. Изучали физико-механические свойства и оценивали структуру поверхности мембран при помощи сканирующего электронного микроскопа. Биосовместимость и динамику биодеградации оценивали in vivo путем имплантации лабораторным животным (крысы) на сроки 14 суток, 1, 2 и 3 месяца с последующим гистологическим изучением эксплантированных образцов.
Результаты. Полимерные мембраны, изготовленные методом электроспиннинга, без включения Тигацила состоят из нитей, толщина которых составила 1,63 мкм (1,42-2,85 мкм), при включении в состав волокна Тигацила, толщина волокна снижается до 1,2 мкм (0,977 - 1,89 мкм), при этом нити более плотно и упорядоченно расположены. Прочность и модуль упругости мембран с Тигацилом почти в 2 раза выше, чем у образцов без включения препарата. Максимальный антибактериальный эффект был достигнут при дозировке Тигацила 0,5 мг/мл - зона подавления Staphylococcus aureus при концентрации Тигацила 0,125 мг/мл составила 146%, 0,25 мг/ мл - 152% и при концентрации 0,5 мг/мл -11,5 мм 177%. Включение Тигацила привело к снижению темпов биодеградация образцов in vivo. Образцы подвергались биодеградации без признаков острого и хронического воспаления.
Заключение. Включение Тигацила в состав мембраны придает ей антибактериальные свойства, при этом оптимальная концентрация Тигацила составила 0,5 мг/мл полимерного раствора. Включение Тигацила в состав полимерной композиции оказывает влияние на морфологию мембран, увеличивает прочность и модуль упругости, что привело к снижению темпов деградации при имплантации подкожно крысам. Отсутствие признаков воспаления подтверждает биосовместимость разработанных мембран.
When performing operations on the abdominal and thoracic organs, the main share of postoperative complications is represented by the formation of adhesions or the development of an infectious process, which leads to a decrease in the quality of life of patients, the need for reoperation and often causes deaths. A solution to this problem can be the use of intraoperative biodegradable anti-adhesion membranes that have their own antibacterial activity.
Aim. Development of polymer anti-adhesion membranes with their own anti-inflammatory and antibacterial activity, assessment of their biocompatibility and biodegradation in in vivo experiments
Materials and Methods. The membranes are made by electrospinning from a composition of biodegradable polymers: polylactide-co-glycolide copolymer (50:50) and polylactide-co-glycolide (85:15). To impart antibacterial properties to the membrane, the antibiotic Tigacil was added to the polymer solution in various dosages - 0.125; 0.25 and 0.5 mg/ml polymer solution. The antibacterial activity of the membranes in vivo was assessed. The physical and mechanical properties were studied and the surface structure of the membranes was assessed using a scanning electron microscope. Biocompatibility and dynamics of biodegradation were assessed in vivo by implantation into laboratory animals (rats) for periods of 14 days, 1, 2 and 3 months, followed by histological examination of explanted samples.
Results. Polymer membranes made by electrospinning, without the inclusion of Tigacil, consist of threads whose thickness was 1.63 microns (1.422.85 microns); when Tigacil is included in the fiber composition, the fiber thickness decreases to 1.2 microns (0.977 - 1.89 pm), while the threads are more densely and orderly located. The strength and elasticity modulus of membranes with Tigacil are almost 2 times higher than those of samples without the inclusion of the drug. The maximum antibacterial effect was achieved at a Tigacil dosage of 0.5 mg/ml - the zone of inhibition of Staphylococcus aureus at a Tigacil concentration of 0.125 mg/ ml was 146%, 0.25 mg/ml - 152% and at a concentration of 0.5 mg/ml - 11 .5 mm 177%. The inclusion of Tigacil led to a decrease in the rate of biodegradation of samples in vivo. The samples underwent biodegradation without signs of acute and chronic inflammation.
Conclusion. The inclusion of Tigacil in the membrane gives it antibacterial properties, and the optimal concentration of Tigacil was 0.5 mg/ml of the polymer solution. The inclusion of Tigacil in the polymer composition affects the morphology of the membranes, increases the strength and elastic modulus, which led to a decrease in the rate of degradation when implanted subcutaneously in rats. The absence of signs of inflammation confirms the biocompatibility of the developed membranes.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.