تأثير مضاد للأغشية الحيوية وتحفيز التئام ضمادات نترات الفضة

نشكركم على زيارة موقع Nature.com. يُعاني متصفحكم من محدودية دعم CSS. للحصول على أفضل النتائج، نوصي باستخدام إصدار أحدث من متصفحكم (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer). في هذه الأثناء، ولضمان استمرار الدعم، نعرض الموقع بدون تنسيق أو جافا سكريبت.
غالبًا ما يتجلى نمو الميكروبات في الجروح على شكل أغشية حيوية، تعيق عملية الشفاء ويصعب القضاء عليها. تدّعي الضمادات الفضية الحديثة قدرتها على مكافحة التهابات الجروح، إلا أن فعاليتها المضادة للأغشية الحيوية وتأثيراتها العلاجية المستقلة عن العدوى لا تزال غير معروفة. باستخدام نماذج الأغشية الحيوية في المختبر وفي الجسم الحي لبكتيريا المكورات العنقودية الذهبية والزائفة الزنجارية، نُقدم تقريرًا عن فعالية الضمادات المُولِّدة لأيونات الفضة (Ag1+)؛ ضمادات Ag1+ التي تحتوي على حمض الإيثيلين ديامين رباعي الأسيتيك وكلوريد البنزيثونيوم (Ag1+/EDTA/BC)، والضمادات التي تحتوي على نترات الفضة (أملاح الفضة المؤكسدة). تُنتج هذه الضمادات أيونات Ag1+ وAg2+ وAg3+ لمكافحة الأغشية الحيوية في الجروح وتأثيرها على الشفاء. أظهرت ضمادات Ag1+ تأثيرًا طفيفًا على الأغشية الحيوية في الجروح في المختبر وفي الفئران (C57BL/6j). على النقيض من ذلك، قللت أملاح الفضة المؤكسجة وضمادات Ag1+/EDTA/BC بشكل ملحوظ عدد البكتيريا الحية في الأغشية الحيوية في المختبر، وأظهرت انخفاضًا كبيرًا في مكونات البكتيريا والمادة البوليمرية خارج الخلية في الأغشية الحيوية لجروح الفئران. كان لهذه الضمادات تأثيرات مختلفة على التئام الجروح المصابة بالأغشية الحيوية وغير المصابة بها، حيث أظهرت ضمادات الأملاح المؤكسجة تأثيرات أكثر فائدة على إعادة تكوين الظهارة، وحجم الجرح، والالتهاب مقارنةً بالعلاجات الضابطة وضمادات الفضة الأخرى. قد يكون للخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة لضمادات الفضة تأثيرات متباينة على الأغشية الحيوية للجروح والتئامها، ويجب مراعاة ذلك عند اختيار الضمادة المناسبة لعلاج الجروح المصابة بالأغشية الحيوية.
تُعرَّف الجروح المزمنة بأنها "جروح لا تلتئم بشكل طبيعي وفي الوقت المناسب"¹. تُشكِّل الجروح المزمنة عبئًا نفسيًا واجتماعيًا واقتصاديًا على المرضى ونظام الرعاية الصحية. يُقدَّر الإنفاق السنوي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية (NHS) على علاج الجروح والأمراض المصاحبة لها بنحو 8.3 مليار جنيه إسترليني في الفترة 2017-2018². كما تُشكِّل الجروح المزمنة مشكلة ملحة في الولايات المتحدة حاليًا، حيث تُقدِّر مؤسسة الرعاية الطبية (Medicare) التكلفة السنوية لعلاج المرضى المصابين بالجروح بما يتراوح بين 28.1 و96.8 مليار دولار³.
تُعدّ العدوى عاملاً رئيسياً يُعيق التئام الجروح. غالباً ما تتجلى العدوى على شكل أغشية حيوية، والتي تتواجد في 78% من الجروح المزمنة التي لا تلتئم. تتشكل الأغشية الحيوية عندما تلتصق الكائنات الدقيقة بشكلٍ لا رجعة فيه بالأسطح، مثل أسطح الجروح، ويمكنها أن تتجمع لتُشكّل تجمعات تُنتج البوليمرات خارج الخلوية (EPS). يرتبط الغشاء الحيوي في الجروح بزيادة الاستجابة الالتهابية التي تؤدي إلى تلف الأنسجة، مما قد يُؤخر أو يمنع التئام الجروح.⁴ قد يعود ازدياد تلف الأنسجة جزئياً إلى زيادة نشاط إنزيمات الماتريكس المعدنية، والكولاجيناز، والإيلاستاز، وأنواع الأكسجين التفاعلية.⁵ علاوة على ذلك، تُعدّ الخلايا الالتهابية والأغشية الحيوية نفسها من مُستهلكي الأكسجين بكثرة، وبالتالي يُمكن أن تُسبب نقصاً موضعياً في أنسجتها، مما يُؤدي إلى استنزاف الأكسجين الحيوي اللازم لإصلاح الأنسجة بفعالية.⁶
تُعدّ الأغشية الحيوية الناضجة شديدة المقاومة للمضادات الحيوية، مما يستدعي اتباع استراتيجيات فعّالة للسيطرة على عدوى الأغشية الحيوية، كالمعالجة الميكانيكية متبوعةً بعلاج فعّال بالمضادات الحيوية. ولأنّ الأغشية الحيوية قادرة على التجدد بسرعة، فإنّ المضادات الحيوية الفعّالة تُقلّل من خطر إعادة تكوّنها بعد التنظيف الجراحي.
يُستخدم الفضة بشكل متزايد في الضمادات المضادة للميكروبات، وغالبًا ما يُستخدم كعلاج أولي للجروح المزمنة المصابة. تتوفر العديد من الضمادات الفضية تجاريًا، ولكل منها تركيبة وتركيز وقاعدة مختلفة من الفضة. وقد أدت التطورات في أساور الفضة إلى ابتكار أساور فضية جديدة. الفضة في صورتها المعدنية (Ag⁰) خاملة؛ ولتحقيق فعالية مضادة للميكروبات، يجب أن تفقد إلكترونًا لتكوين أيونات الفضة (Ag¹⁺). تحتوي الضمادات الفضية التقليدية على مركبات فضية أو فضة معدنية، والتي تتحلل عند تعرضها للسوائل لتكوين أيونات Ag¹⁺. تتفاعل هذه الأيونات مع الخلية البكتيرية، فتنزع الإلكترونات من مكوناتها البنيوية أو العمليات الحيوية الضرورية لبقائها. وقد أدت تقنية حاصلة على براءة اختراع إلى تطوير مركب فضي جديد، وهو أملاح الفضة المؤكسدة (نترات الفضة، Ag₇NO₁₁)، والذي يُضاف إلى ضمادات الجروح. على عكس الفضة التقليدية، ينتج عن تحلل الأملاح المحتوية على الأكسجين حالات من الفضة ذات تكافؤ أعلى (Ag¹⁺، Ag²⁺، وAg³⁺). أظهرت الدراسات المخبرية أن التركيزات المنخفضة من أملاح الفضة المؤكسجة أكثر فعالية من أيون الفضة الأحادي (Ag1+) ضد البكتيريا الممرضة مثل الزائفة الزنجارية، والمكورات العنقودية الذهبية، والإشريكية القولونية^8،9. ويحتوي نوع جديد آخر من ضمادات الفضة على مكونات إضافية، وهي حمض الإيثيلين ديامين رباعي الأسيتيك (EDTA) وكلوريد البنزيثونيوم (BC)، والتي يُذكر أنها تستهدف المادة البوليمرية خارج الخلية (EPS) للأغشية الحيوية، وبالتالي تزيد من اختراق الفضة لهذه الأغشية. وتوفر هذه التقنيات الجديدة للفضة طرقًا مبتكرة لاستهداف الأغشية الحيوية في الجروح. ومع ذلك، من المهم دراسة تأثير هذه المضادات الميكروبية على بيئة الجرح والشفاء غير المرتبط بالعدوى، لضمان عدم تسببها في بيئة غير مواتية للجرح أو تأخير الشفاء. وقد أُبلغ عن مخاوف بشأن سمية الفضة في المختبر مع العديد من ضمادات الفضة^10،11. إلا أن هذه السمية لم تُترجم بعد إلى سمية في الجسم الحي، وقد أظهرت العديد من ضمادات Ag1+ مستوى أمان جيدًا¹².
في هذه الدراسة، بحثنا فعالية ضمادات كربوكسي ميثيل السليلوز المحتوية على تركيبات فضية جديدة ضد الغشاء الحيوي للجروح في المختبر وفي الجسم الحي. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم تأثير هذه الضمادات على الاستجابات المناعية والتئام الجروح بمعزل عن العدوى.
جميع الضمادات المستخدمة كانت متوفرة تجاريًا. ضمادة 3M Kerracel Gel Fiber (3M، نوتسفورد، المملكة المتحدة) هي ضمادة ألياف هلامية غير مضادة للميكروبات مصنوعة من 100% من كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC)، وقد استُخدمت كضمادة مرجعية في هذه الدراسة. تم تقييم ثلاث ضمادات مضادة للميكروبات من الفضة المحتوية على كربوكسي ميثيل السليلوز، وهي ضمادة 3M Kerracel Ag (3M، نوتسفورد، المملكة المتحدة)، التي تحتوي على 1.7% وزنيًا من ملح الفضة المؤكسج (Ag7NO11) في أيونات الفضة ذات التكافؤ الأعلى (Ag1+، Ag2+، وAg3+). أثناء تحلل Ag7NO11، تتشكل أيونات Ag1+، Ag2+، وAg3+ بنسبة 1:2:4. ضمادة Aquacel Ag Extra التي تحتوي على 1.2٪ كلوريد الفضة (Ag1+) (ConvaTec، Deeside، المملكة المتحدة) 13 وضمادة Aquacel Ag + Extra التي تحتوي على 1.2٪ كلوريد الفضة (Ag1+)، و EDTA وكلوريد البنزيثونيوم (ConvaTec، Deeside، المملكة المتحدة) 14.
السلالات المستخدمة في هذه الدراسة هي Pseudomonas aeruginosa NCTC 10781 (Public Health England, Salisbury) و Staphylococcus aureus NCTC 6571 (Public Health England, Salisbury).
تمت زراعة البكتيريا طوال الليل في مرق مولر-هينتون (أوكسويد، ألترينشام، المملكة المتحدة). ثم خُففت المزرعة الليلية بنسبة 1:100 في مرق مولر-هينتون، ووُضع 200 ميكرولتر منها على أغشية واتمان سيكلوبور المعقمة بمسام 0.2 ميكرومتر (واتمان بي إل سي، ميدستون، المملكة المتحدة) على أطباق أجار مولر-هينتون (سيجما-ألدريتش كومباني ليمتد، كينت، بريطانيا العظمى). تم تكوين الأغشية الحيوية الاستعمارية عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. ثم اختُبرت هذه الأغشية الحيوية الاستعمارية من حيث الانكماش اللوغاريتمي.
قُطّع الضماد إلى قطع مربعة الشكل مساحتها 3 سم²، وبللها مسبقًا بماء منزوع الأيونات معقم. ضع الضماد فوق الغشاء الحيوي للمستعمرة على طبق الآجار. أُزيلت كل 24 هكتارًا من الغشاء الحيوي، وحُددت كمية البكتيريا الحية داخل الغشاء الحيوي (وحدة تكوين مستعمرة/مل) عن طريق التخفيف التسلسلي (من 10⁻¹ إلى 10⁻⁷) في مرق داي-أنجل المُعادل (ميرك-ميليبور). بعد 24 ساعة من الحضانة عند 37 درجة مئوية، أُجريت عمليات العد القياسية على أطباق آجار مولر-هينتون. أُجريت كل معالجة وكل نقطة زمنية ثلاث مرات، وكُررت عمليات العد لكل تخفيف.
يُستخلص جلد بطن الخنزير من إناث خنازير لارج وايت خلال 15 دقيقة من ذبحها، وفقًا لمعايير التصدير للاتحاد الأوروبي. يُحلق الجلد ويُنظف بمسحات كحولية، ثم يُجمد عند درجة حرارة -80 درجة مئوية لمدة 24 ساعة لإزالة حيويته. بعد إذابة التجميد، تُغسل قطع الجلد بمساحة 1 سم² ثلاث مرات بمحلول فوسفات ملحي (PBS)، ومحلول هيبوكلوريت الصوديوم بتركيز 0.6%، ومحلول إيثانول بتركيز 70%، لمدة 20 دقيقة في كل مرة. قبل إزالة البشرة، يُزال أي إيثانول متبقٍ بالغسل ثلاث مرات بمحلول فوسفات ملحي معقم. يُزرع الجلد في طبق بستة آبار، مع غشاء نايلون بسمك 0.45 ميكرومتر (Merck-Millipore) في الأعلى، وثلاث ضمادات ماصة (Merck-Millipore) تحتوي على 3 مل من مصل جنين البقر (Sigma) مُضافًا إليه 10% من وسط دولبيكو المعدل (Dulbecco's Modified Eagle Medium – Aldrich Ltd.).
تمت زراعة الأغشية الحيوية الاستعمارية وفقًا للطريقة الموصوفة في دراسات التعرض للأغشية الحيوية. بعد زراعة الغشاء الحيوي على الغشاء لمدة 72 ساعة، تم تطبيقه على سطح الجلد باستخدام حلقة تلقيح معقمة، ثم أُزيل الغشاء. بعد ذلك، حُضن الغشاء الحيوي على أدمة الخنزير لمدة 24 ساعة إضافية عند درجة حرارة 37 درجة مئوية للسماح له بالنضوج والالتصاق بجلد الخنزير. بعد نضوج الغشاء الحيوي والتصاقه، وُضع ضماد مساحته 1.5 سم²، مُبلل مسبقًا بماء مقطر معقم، مباشرةً على سطح الجلد وحُضن عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. تم تصوير البكتيريا الحية عن طريق التلوين بتطبيق كاشف PrestoBlue (Invitrogen، Life Technologies، بيزلي، المملكة المتحدة) بشكل متجانس على السطح القمي لكل عينة نسيجية وحُضن لمدة 5 دقائق. استخدم كاميرا Leica DFC425 الرقمية لالتقاط الصور فورًا على مجهر Leica MZ8. تم قياس المساحات الملونة باللون الوردي باستخدام برنامج Image Pro الإصدار 10 (شركة Media Cybernetics Inc، روكفيل، ماريلاند، Image-Pro (mediacy.com)). أُجري فحص المجهر الإلكتروني الماسح كما هو موضح أدناه.
خُفِّفت البكتيريا التي نُمت طوال الليل بنسبة 1:100 في مرق مولر-هينتون. أُضيف 200 ميكرولتر من المزرعة إلى غشاء واتمان سيكلوبور معقم بمسام 0.2 ميكرومتر (واتمان، ميدستون، المملكة المتحدة) وزُرعت على أجار مولر-هينتون. حُضنت أطباق الأغشية الحيوية عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 72 ساعة للسماح بتكوين غشاء حيوي ناضج.
بعد ثلاثة أيام من نضج الغشاء الحيوي، وُضِعَ ضمادٌ مربعٌ مساحته 3 سم² مباشرةً على الغشاء الحيوي وحُضِنَ عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. بعد إزالة الضماد عن سطح الغشاء الحيوي، أُضِيفَ 1 مل من كاشف بريستوبلو لتحديد حيوية الخلايا (إنفيتوجين، والتهام، ماساتشوستس) إلى سطح كل غشاء حيوي لمدة 20 ثانية. جُفِّفَت الأسطح قبل تسجيل تغيرات اللون باستخدام كاميرا رقمية من نوع نيكون D2300 (نيكون المملكة المتحدة المحدودة، كينغستون، المملكة المتحدة).
حضّر مزارع ليلية على أجار مولر-هينتون، وانقل كل مستعمرة على حدة إلى 10 مل من مرق مولر-هينتون، ثم حضّنها على جهاز هزاز عند درجة حرارة 37 درجة مئوية (100 دورة في الدقيقة). بعد التحضين الليلي، خُفّفت المزرعة بنسبة 1:100 في مرق مولر-هينتون، ووُضع 300 ميكرولتر منها على غشاء دائري من نوع واتمان سيكلوبور بمسام 0.2 ميكرومتر (واتمان إنترناشونال، ميدستون، المملكة المتحدة) على أجار مولر-هينتون، وحُضّنت عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 72 ساعة. وُضع الغشاء الحيوي الناضج على الجرح كما هو موضح أدناه.
أُجريت جميع التجارب على الحيوانات في جامعة مانشستر بموجب ترخيص مشروع معتمد من مكتب رعاية الحيوان والمراجعة الأخلاقية (P8721BD27)، ووفقًا للإرشادات الصادرة عن وزارة الداخلية بموجب قانون حماية الحيوانات من الإساءة (ASPA) المُعدَّل لعام 2012. والتزم جميع الباحثين بإرشادات الوصول. استُخدمت فئران من سلالة C57BL/6j بعمر ثمانية أسابيع (Envigo، أوكسون، المملكة المتحدة) في جميع الدراسات التي أُجريت على الحيوانات الحية. خُدِّرت الفئران باستخدام الإيزوفلوران (Piramal Critical Care Ltd، ويست درايتون، المملكة المتحدة)، وحُلق سطحها الظهري ونُظِّف. ثم أُحدث جرح استئصالي بأبعاد 2 × 6 مم في كل فأر باستخدام أداة خزعة ستيفل (Schuco International، هيرتفوردشاير، المملكة المتحدة). في حالة الجروح المصابة بالغشاء الحيوي، يُوضع غشاء حيوي مُستعمر، نُمت عليه البكتيريا لمدة 72 ساعة، على الغشاء الموصوف أعلاه، على طبقة الأدمة من الجرح باستخدام حلقة تلقيح معقمة فور الإصابة، ثم يُتخلص من الغشاء. يتم ترطيب سنتيمتر مربع واحد من الضمادة مسبقًا بالماء المعقم للحفاظ على بيئة رطبة للجرح. وُضعت الضمادات مباشرةً على كل جرح وغُطيت بغشاء 3M Tegaderm (شركة 3M، براكنيل، المملكة المتحدة) ولاصق سائل Mastisol (شركة Eloquest Healthcare، فيرنديل، ميشيغان) وُضع حول الحواف لتوفير التصاق إضافي. أُعطي البوبرينورفين (شركة Animalcare، يورك، المملكة المتحدة) بتركيز 0.1 ملغم/كغم كمسكن للألم. يتم التخلص من الفئران بعد ثلاثة أيام من الإصابة باستخدام طريقة الجدول 1، ثم تُزال منطقة الجرح وتُقسم إلى نصفين وتُخزن حسب الحاجة.
تم إجراء التلوين بالهيماتوكسيلين (ThermoFisher Scientific) والإيوسين (ThermoFisher Scientific) وفقًا لبروتوكول الشركة المصنعة. تم قياس مساحة الجرح وإعادة التغطية الظهارية باستخدام برنامج Image Pro الإصدار 10 (Media Cybernetics Inc، روكفيل، ماريلاند).
أُزيل الشمع من مقاطع الأنسجة باستخدام الزيلين (ThermoFisher Scientific، لوبورو، المملكة المتحدة)، ثم أُعيد ترطيبها باستخدام الإيثانول بتراكيز متدرجة من 100% إلى 50%، وغُمرت لفترة وجيزة في الماء منزوع الأيونات (ThermoFisher Scientific). أُجريَ التلوين المناعي النسيجي باستخدام مجموعة VectaStain Elite ABC PK-6104 (Vector Laboratories، بورلينغيم، كاليفورنيا) وفقًا لبروتوكول الشركة المصنعة. خُففت الأجسام المضادة الأولية للعدلات NIMP-R14 (ThermoFisher Scientific) والبلعميات Ms CD107b Pure M3/84 (BD Biosciences، ووكينغهام، المملكة المتحدة) بنسبة 1:100 في محلول حاجب، وأُضيفت إلى السطح المقطوع، ثم أُضيفت إليها مجموعتا الأجسام المضادة Anti- وVectaStain ABC وVector Nova Red Peroxidase (HRP) substrate kit (Vector Laboratories، بورلينغيم، كاليفورنيا)، ثم لُوّنت بصبغة الهيماتوكسيلين. تم الحصول على الصور باستخدام مجهر Olympus BX43 وكاميرا رقمية Olympus DP73 (Olympus، ساوثيند أون سي، المملكة المتحدة).
تم تثبيت عينات الجلد في محلول مكون من 2.5% غلوتارالدهيد و4% فورمالدهيد في محلول هيبس 0.1 مولار (الأس الهيدروجيني 7.4) لمدة 24 ساعة عند درجة حرارة 4 درجات مئوية. ثم جُففت العينات باستخدام تراكيز متدرجة من الإيثانول، ثم جُففت بثاني أكسيد الكربون باستخدام مجفف النقطة الحرجة Quorum K850 (شركة Quorum Technologies Ltd، لوتون، المملكة المتحدة)، ثم طُليت بطبقة رقيقة من سبيكة الذهب والبلاديوم باستخدام نظام الترسيب بالرش/التفريغ المتوهج Quorum SC7620. وتم تصوير العينات باستخدام مجهر المسح الإلكتروني FEI Quanta 250 (شركة ThermoFisher Scientific) لتحديد النقطة المركزية للجرح.
تم تطبيق يوديد توتو-1 (بتركيز 2 ميكرومولار) على سطح جرح الفأر المستأصل، وحُضن لمدة 5 دقائق عند درجة حرارة 37 درجة مئوية (من شركة ThermoFisher Scientific)، ثم عولج بـ Syto-60 (بتركيز 10 ميكرومولار) عند درجة حرارة 37 درجة مئوية (من شركة ThermoFisher Scientific). وتم إنشاء صور متسلسلة (Z-stack) لمدة 15 دقيقة باستخدام مجهر Leica TCS SP8.
تم تجميع بيانات التكرارات البيولوجية والتقنية وتحليلها باستخدام برنامج Graphpad Prism V9 (GraphPad Software، لا جولا، كاليفورنيا). واستُخدم تحليل التباين أحادي الاتجاه مع مقارنات متعددة باستخدام اختبار Dunnett اللاحق لاختبار الفروق بين كل معالجة وضمادة التحكم غير المضادة للميكروبات. واعتُبرت قيمة p < 0.05 دالة إحصائيًا.
تم تقييم فعالية الضمادات الليفية المصنوعة من جل الفضة مبدئيًا ضد مستعمرات الأغشية الحيوية لبكتيريا المكورات العنقودية الذهبية والزائفة الزنجارية في المختبر. تحتوي الضمادات الفضية على تركيبات مختلفة من الفضة: الضمادات الفضية التقليدية تُنتج أيونات Ag1+؛ والضمادات الفضية التي تُنتج أيونات Ag1+ بعد إضافة EDTA/BC، والتي تُدمر مصفوفة الغشاء الحيوي وتُعرّض البكتيريا للفضة بفضل تأثيرها المضاد للبكتيريا.¹⁵ أما الضمادات التي تحتوي على أملاح الفضة المؤكسدة فتُنتج أيونات Ag1+ وAg2+ وAg3+. وقد قورنت فعاليتها بضمادة تحكم غير مضادة للميكروبات مصنوعة من ألياف هلامية. تم تقييم البكتيريا الحية المتبقية داخل الغشاء الحيوي كل 24 ساعة لمدة 8 أيام (الشكل 1). في اليوم الخامس، أُعيد تلقيح الغشاء الحيوي بـ 3.85 × 10⁵ من المكورات العنقودية الذهبية أو 1.22 × 10⁵ من الزائفة الزنجارية لتقييم استعادة الغشاء الحيوي. بالمقارنة مع الضمادات الضابطة غير المضادة للميكروبات، كان لضمادات Ag1+ تأثير ضئيل على حيوية البكتيريا في الأغشية الحيوية لبكتيريا المكورات العنقودية الذهبية والزائفة الزنجارية على مدى 5 أيام. في المقابل، كانت الضمادات التي تحتوي على الفضة المؤكسجة وأملاح Ag1+ + EDTA/BC فعالة في قتل البكتيريا داخل الغشاء الحيوي خلال 5 أيام. بعد التلقيح المتكرر بالبكتيريا العائمة في اليوم الخامس، لم يُلاحظ أي ترميم للغشاء الحيوي (الشكل 1).
تم قياس كمية البكتيريا الحية في الأغشية الحيوية لبكتيريا المكورات العنقودية الذهبية والزائفة الزنجارية بعد معالجتها بضمادات الفضة. عولجت مستعمرات الأغشية الحيوية لبكتيريا المكورات العنقودية الذهبية والزائفة الزنجارية بضمادات الفضة أو بضمادات تحكم غير مضادة للميكروبات، وتم تحديد عدد البكتيريا الحية المتبقية كل 24 ساعة. بعد 5 أيام، أُعيد تلقيح الغشاء الحيوي بـ 3.85 × 10⁵ من بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية أو 1.22 × 10⁵ من بكتيريا الزائفة الزنجارية. شُكّلت مستعمرات فردية من البكتيريا العائمة لتقييم تعافي الغشاء الحيوي. تُظهر الرسوم البيانية المتوسط ​​± الخطأ المعياري.
لتوضيح تأثير الضمادات الفضية على حيوية الأغشية الحيوية، وُضعت الضمادات على أغشية حيوية ناضجة نامية على جلد خنزير خارج الجسم الحي. بعد 24 ساعة، أُزيلت الضمادة وصُبغت الأغشية الحيوية بصبغة زرقاء تفاعلية، تُستقلب بواسطة البكتيريا الحية إلى اللون الوردي. كانت الأغشية الحيوية المعالجة بالضمادات الضابطة وردية اللون، مما يشير إلى وجود بكتيريا حية داخل الغشاء الحيوي (الشكل 2أ). في المقابل، كان الغشاء الحيوي المعالج بضمادة أوكسيسول الفضة أزرق اللون في الغالب، مما يشير إلى أن البكتيريا المتبقية على سطح جلد الخنزير كانت بكتيريا غير حية (الشكل 2ب). لوحظ تلوين مختلط باللونين الأزرق والوردي في الأغشية الحيوية المعالجة بضمادات تحتوي على أيونات الفضة (Ag1+)، مما يشير إلى وجود بكتيريا حية وغير حية داخل الغشاء الحيوي (الشكل 2ج)، بينما كانت ضمادات EDTA/BC التي تحتوي على أيونات الفضة (Ag1+) زرقاء اللون في الغالب مع وجود بعض البقع الوردية، مما يشير إلى مناطق لم تتأثر بالضمادة الفضية (الشكل 2د). أظهر قياس المناطق النشطة (الوردية) وغير النشطة (الزرقاء) أن الرقعة الضابطة كانت نشطة بنسبة 75% (الشكل 2هـ). كان أداء ضمادات Ag1+ + EDTA/BC مماثلاً لضمادات أملاح الفضة المؤكسجة، حيث بلغت معدلات البقاء على قيد الحياة 13% و14% على التوالي. كما قللت ضمادة Ag1+ من حيوية البكتيريا بنسبة 21%. ثم تمت معاينة هذه الأغشية الحيوية باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). بعد المعالجة بالضمادة الضابطة وضمادة Ag1+، لوحظت طبقة من بكتيريا الزائفة الزنجارية تغطي جلد الخنزير (الشكل 2و، ح)، بينما بعد المعالجة بضمادة Ag1+، وُجد عدد قليل من الخلايا البكتيرية، وعدد قليل من الخلايا البكتيرية تحتها. يمكن اعتبار ألياف الكولاجين بمثابة بنية نسيج جلد الخنزير (الشكل 2ز). بعد المعالجة بضمادة Ag1+ + EDTA/BC، كانت لويحات البكتيريا ولويحات ألياف الكولاجين الموجودة تحتها مرئية (الشكل 2ط).
تصوير الغشاء الحيوي لبكتيريا الزائفة الزنجارية بعد المعالجة بضمادات الفضة. (أ-د) تم تصوير حيوية البكتيريا في الأغشية الحيوية لبكتيريا الزائفة الزنجارية النامية على جلد الخنزير باستخدام صبغة بريستو بلو الحيوية بعد 24 ساعة من المعالجة بضمادات الفضة أو ضمادات التحكم غير المضادة للميكروبات. البكتيريا الحية باللون الوردي، والبكتيريا غير الحية وجلد الخنزير باللون الأزرق. (هـ) قياس كمية الأغشية الحيوية لبكتيريا الزائفة الزنجارية النامية على جلد الخنزير (البقعة الوردية) باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح Image Pro الإصدار 10 (و-1) والمعالجة بضمادة الفضة أو ضمادة التحكم غير المضادة للميكروبات لمدة 24 ساعة. مقياس المجهر الإلكتروني الماسح = 5 ميكرومتر. (ي-م) نمت الأغشية الحيوية الاستعمارية على المرشحات وتم تلوينها بصبغة بريستو بلو التفاعلية بعد 24 ساعة من الحضانة مع ضمادات الفضة.
لتحديد ما إذا كان التلامس المباشر بين الضمادات والأغشية الحيوية يؤثر على فعالية الضمادات، عُولجت الأغشية الحيوية المستعمرة الموضوعة على سطح مستوٍ بالضمادات لمدة 24 ساعة، ثم صُبغت بأصباغ تفاعلية. كان لون الغشاء الحيوي غير المعالج ورديًا داكنًا (الشكل 2J). وعلى النقيض من الأغشية الحيوية المعالجة بضمادات تحتوي على أملاح الفضة المؤكسدة (الشكل 2K)، أظهرت الأغشية الحيوية المعالجة بضمادات تحتوي على أيونات الفضة (Ag1+) أو أيونات الفضة مع EDTA/BC نطاقات من التلوين الوردي (الشكل 2L، M). يشير هذا التلوين الوردي إلى وجود بكتيريا حية، ويرتبط بمنطقة الخياطة داخل الضمادة. تُنشئ هذه المناطق المخيطة فراغات ميتة تسمح للبكتيريا داخل الغشاء الحيوي بالبقاء.
لتقييم فعالية الضمادات الفضية في الجسم الحي، عُولجت جروح كاملة السماكة مستأصلة من فئران مصابة بأغشية حيوية ناضجة من المكورات العنقودية الذهبية والزائفة الزنجارية بضمادات تحكم غير مضادة للميكروبات أو بضمادات فضية. بعد ثلاثة أيام من العلاج، أظهر تحليل الصور المجهرية صغر حجم الجروح عند معالجتها بضمادات الملح المؤكسج مقارنةً بضمادات التحكم غير المضادة للميكروبات وضمادات الفضة الأخرى (الشكل 3أ-ح). ولتأكيد هذه الملاحظات، جُمعت الجروح، وقُيِّمَت مساحة الجرح وإعادة التئام الظهارة على مقاطع نسيجية مصبوغة بالهيماتوكسيلين والإيوسين باستخدام برنامج Image Pro الإصدار 10 (الشكل 3ط-ل).
تأثير الضمادات الفضية على سطح الجرح وإعادة تكوين الظهارة في الجروح المصابة بالأغشية الحيوية. (أ-ح) خلايا صغيرة مصابة بأغشية حيوية من بكتيريا الزائفة الزنجارية (أ-د) والمكورات العنقودية الذهبية (هـ-ح) بعد ثلاثة أيام من العلاج بضمادة تحكم غير مضادة للميكروبات، وضمادة ملح الفضة المؤكسج، وضمادة Ag1+، وضمادة Ag1+. صور مجهرية نموذجية. جروح فئران مع ضمادة Ag1+ + EDTA/BC. (ل) عدوى الزائفة الزنجارية النموذجية، مقاطع نسيجية مصبوغة بالهيماتوكسيلين والإيوسين، تُستخدم لتحديد مساحة الجرح وتجدد الظهارة. تحديد مساحة الجرح (م، ع) ونسبة إعادة تكوين الظهارة (ن، ف) للجروح المصابة بأغشية حيوية من بكتيريا الزائفة الزنجارية (م، ن) والمكورات العنقودية الذهبية (ع، ف) (لكل مجموعة علاج ن = ١٢). تُظهر الرسوم البيانية المتوسط ​​± الخطأ المعياري. * تعني أن قيمة p < 0.05، ** تعني أن قيمة p < 0.01؛ المقياس العياني = 2.5 مم، المقياس النسيجي = 500 ميكرومتر.
أظهر قياس مساحة الجروح المصابة بالغشاء الحيوي لبكتيريا الزائفة الزنجارية (الشكل 3م) أن متوسط ​​مساحة الجروح المعالجة بأملاح الفضة المؤكسدة يبلغ 2.5 مم²، بينما يبلغ متوسط ​​مساحة الجروح المعالجة بضمادة التحكم غير المضادة للميكروبات 3.1 مم²، وهو فرق غير دقيق إحصائيًا (الشكل 3م، p = 0.423). لم تُظهر الجروح المعالجة بـ Ag1+ أو Ag1+ + EDTA/BC أي انخفاض في مساحة الجرح (3.1 مم² و3.6 مم² على التوالي). عزز العلاج بضمادة أملاح الفضة المؤكسدة إعادة تكوين الظهارة بدرجة أكبر من ضمادة التحكم غير المضادة للميكروبات (34% و15% على التوالي؛ p = 0.029) وAg1+ أو Ag1+ + EDTA/BC (10% و11%) (الشكل 3ن).
لوحظت اتجاهات مماثلة في مساحة الجرح وتجدد الظهارة في الجروح المصابة بأغشية حيوية من بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية (الشكل 3O). قللت الضمادات المحتوية على أملاح الفضة المؤكسدة مساحة الجرح (2.0 مم²) بنسبة 23% مقارنةً بالضمادة الضابطة غير المضادة للميكروبات (2.6 مم²)، على الرغم من أن هذا الانخفاض لم يكن ذا دلالة إحصائية (p = 0.304) (الشكل 3O). بالإضافة إلى ذلك، انخفضت مساحة الجرح في مجموعة العلاج بـ Ag1+ انخفاضًا طفيفًا (2.4 مم²)، بينما لم يُلاحظ أي انخفاض في مساحة الجرح المعالج بضمادة Ag1+ + EDTA/BC (2.9 مم²). كما عززت أملاح الفضة المؤكسدة إعادة تكوين الظهارة في الجروح المصابة بأغشية حيوية من بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية (31%) بدرجة أكبر من تلك المعالجة بالضمادات الضابطة غير المضادة للميكروبات (12%، p = 0.003) (الشكل 3P). أظهرت ضمادة Ag1+ (16%، p = 0.903) وضمادة Ag+1 + EDTA/BC (14%، p = 0.965) مستويات من تجديد الخلايا الظهارية مماثلة للمجموعة الضابطة.
لتصوير تأثير الضمادات الفضية على مصفوفة الغشاء الحيوي، تم إجراء تلوين باستخدام يوديد توتو 1 وسيتو 60 (الشكل 4). يوديد توتو 1 هو صبغة غير منفذة للخلايا، ويمكن استخدامه لتصوير الأحماض النووية خارج الخلوية بدقة، وهي وفيرة في المادة البوليمرية خارج الخلوية للأغشية الحيوية. أما سيتو 60 فهو صبغة منفذة للخلايا تُستخدم كصبغة مضادة. أظهرت ملاحظات يوديد توتو 1 وسيتو 60 في الجروح الملقحة بأغشية حيوية من الزائفة الزنجارية (الشكل 4 أ-د) والمكورات العنقودية الذهبية (الشكل 4 ط-ل) أنه بعد 3 أيام من المعالجة بالضمادات، انخفضت المادة البوليمرية خارج الخلوية في الغشاء الحيوي بشكل ملحوظ. أدت الضمادات Ag1+ بدون مكونات إضافية مضادة للأغشية الحيوية إلى تقليل الحمض النووي الخالي من الخلايا بشكل كبير في الجروح التي تم تلقيحها ببكتيريا الزائفة الزنجارية، ولكنها كانت أقل فعالية في الجروح التي تم تلقيحها ببكتيريا المكورات العنقودية الذهبية.
التصوير الحيوي للغشاء الحيوي للجروح بعد 3 أيام من العلاج بضمادات عادية أو ضمادات فضية. صور مجهرية بؤرية لبكتيريا الزائفة الزنجارية (A–D) والمكورات العنقودية الذهبية (I–L) مصبوغة بصبغة Toto 1 (أخضر) لتصوير الأحماض النووية خارج الخلوية، وهي أحد مكونات بوليمرات الغشاء الحيوي خارج الخلوي. لصبغ الأحماض النووية داخل الخلوية، استخدم صبغة Syto 60 (أحمر). صور مجهرية إلكترونية ماسحة لجروح مصابة بأغشية حيوية من بكتيريا الزائفة الزنجارية (E–H) والمكورات العنقودية الذهبية (M–P) بعد 3 أيام من العلاج بضمادات عادية وضمادات فضية. مقياس المجهر الإلكتروني الماسح = 5 ميكرومتر. مقياس التصوير المجهري البؤري = 50 ميكرومتر.
أظهر الفحص المجهري الإلكتروني الماسح أن الفئران التي تم تلقيحها بمستعمرات الأغشية الحيوية من الزائفة الزنجارية (الشكل 4E-H) والمكورات العنقودية الذهبية (الشكل 4M-P) كان لديها عدد أقل بكثير من البكتيريا في جروحها بعد 3 أيام من العلاج بجميع الضمادات الفضية.
لتقييم تأثير الضمادات الفضية على التهاب الجروح في الفئران المصابة بالأغشية الحيوية، تم تلوين مقاطع من جروح مصابة بالأغشية الحيوية، عولجت بضمادات عادية أو ضمادات فضية لمدة ثلاثة أيام، باستخدام تقنية التلوين المناعي النسيجي، وذلك باستخدام أجسام مضادة نوعية للخلايا المتعادلة والبلعمية. تم تحديد عدد الخلايا المتعادلة والبلعمية كميًا داخل النسيج الحبيبي (الشكل 5). أدت جميع الضمادات الفضية إلى انخفاض عدد الخلايا المتعادلة والبلعمية في الجروح المصابة ببكتيريا الزائفة الزنجارية مقارنةً بالضمادات العادية غير المضادة للميكروبات بعد ثلاثة أيام من العلاج. ومع ذلك، أدى العلاج بضمادة ملح الفضة المؤكسج إلى انخفاض أكبر في عدد الخلايا المتعادلة (p < 0.0001) والبلعمية (p < 0.0001) مقارنةً بالضمادات الفضية الأخرى التي تم اختبارها (الشكل 5I، J). على الرغم من أن ضمادة Ag1+ + EDTA/BC كان لها تأثير أكبر على الغشاء الحيوي للجروح، إلا أنها خفضت مستويات العدلات والبلعميات بدرجة أقل من ضمادة Ag1+. كما لوحظت جروح متوسطة العدوى بالغشاء الحيوي لبكتيريا المكورات العنقودية الذهبية بعد استخدام ضمادات Ag (p < 0.0001)، وAg1+ (p = 0.0008)، وAg1++ EDTA/BC (p = 0.0043) مقارنةً بالمجموعة الضابطة. ولوحظت اتجاهات مماثلة فيما يتعلق بنقص العدلات. (الشكل 5K). مع ذلك، أظهرت ضمادة ملح الفضة المؤكسج فقط انخفاضًا ملحوظًا في عدد البلعميات في النسيج الحبيبي مقارنةً بالمجموعة الضابطة في الجروح المصابة بالأغشية الحيوية لبكتيريا المكورات العنقودية الذهبية (p = 0.0339) (الشكل 5L).
تم قياس عدد العدلات والبلعميات في الجروح المصابة بأغشية حيوية من بكتيريا الزائفة الزنجارية والمكورات العنقودية الذهبية بعد 3 أيام من العلاج بضمادات غير مضادة للميكروبات أو ضمادات فضية. تم قياس عدد العدلات (AD) والبلعميات (EH) في مقاطع نسيجية مصبوغة بأجسام مضادة خاصة بالعدلات أو البلعميات. يوضح الشكلان (I وK) و(J وL) قياس عدد العدلات والبلعميات في الجروح المصابة بأغشية حيوية من بكتيريا الزائفة الزنجارية (I وJ) والمكورات العنقودية الذهبية (K وL). عدد العينات في كل مجموعة = 12. تُظهر الرسوم البيانية المتوسط ​​± الخطأ المعياري، وقيم الدلالة الإحصائية مقارنةً بالضمادات غير المضادة للبكتيريا. * تعني p < 0.05، ** تعني p < 0.01، *** تعني p < 0.001. تشير إلى p < 0.0001.
ثم قمنا بتقييم تأثير الضمادات الفضية على التئام الجروح غير المرتبط بالعدوى. عولجت الجروح الاستئصالية غير المصابة بضمادة تحكم غير مضادة للميكروبات أو بضمادة فضية لمدة 3 أيام (الشكل 6). من بين الضمادات الفضية المختبرة، بدت الجروح المعالجة بضمادة الملح المؤكسج أصغر حجمًا في الصور المجهرية من الجروح المعالجة بضمادة التحكم (الشكل 6 أ-د). أظهر قياس مساحة الجرح باستخدام التحليل النسيجي أن متوسط ​​مساحة الجرح بعد المعالجة بضمادة أوكسيسول الفضة بلغ 2.35 مم² مقارنةً بـ 2.96 مم² للجروح المعالجة بضمادة التحكم، إلا أن هذا الفرق لم يكن ذا دلالة إحصائية (قيمة p = 0.488) (الشكل 6 ط). في المقابل، لم يُلاحظ أي انخفاض في مساحة الجرح بعد المعالجة بضمادات Ag1+ (3.38 مم²، قيمة p = 0.757) أو ضمادات Ag1+ + EDTA/BC (4.18 مم²، قيمة p = 0.054) مقارنةً بضمادة التحكم. لوحظ ازدياد في تجدد الظهارة مع ضمادة أوكسيسول الفضة مقارنةً بالمجموعة الضابطة (30% مقابل 22% على التوالي)، ورغم أن هذا الفرق لم يصل إلى مستوى الدلالة الإحصائية (p = 0.067)، إلا أنه يُعدّ ذا دلالة إحصائية ويؤكد النتائج السابقة. تعزز الضمادة المحتوية على الأوكسيسولات إعادة تكوين الظهارة. - إعادة تكوين الظهارة في الجروح غير المصابة¹⁷. في المقابل، لم يكن للعلاج بضمادات Ag1+ أو Ag1+ + EDTA/BC أي تأثير، أو أظهر انخفاضًا في إعادة تكوين الظهارة مقارنةً بالمجموعة الضابطة.
تأثير ضمادة الفضة على التئام الجروح في الفئران غير المصابة بعد استئصال كامل. (AD) صور مجهرية نموذجية للجروح بعد ثلاثة أيام من العلاج بضمادة تحكم غير مضادة للميكروبات وضمادة فضية. (EH) مقاطع نموذجية من الجروح مصبوغة بالهيماتوكسيلين والإيوسين. تم حساب مساحة الجرح (I) ونسبة إعادة التكوين الظهاري (J) من المقاطع النسيجية عند منتصف الجرح باستخدام برنامج تحليل الصور (n = 11-12 لكل مجموعة علاجية). تُظهر الرسوم البيانية المتوسط ​​± الخطأ المعياري. * تعني p < 0.05.
للفضة تاريخ طويل من الاستخدام كعلاج مضاد للميكروبات في التئام الجروح، إلا أن تعدد تركيباتها وطرق إيصالها قد يؤدي إلى اختلافات في فعاليتها المضادة للميكروبات¹⁸. علاوة على ذلك، فإن خصائص أنظمة إيصال الفضة المحددة المضادة للأغشية الحيوية غير مفهومة تمامًا. على الرغم من أن استجابة الجهاز المناعي للمضيف فعالة نسبيًا ضد البكتيريا العائمة، إلا أنها أقل فعالية بشكل عام ضد الأغشية الحيوية¹⁹. تُبتلع البكتيريا العائمة بسهولة بواسطة البلاعم، ولكن داخل الأغشية الحيوية، تُشكل الخلايا المتجمعة مشاكل إضافية من خلال الحد من استجابة المضيف إلى درجة أن الخلايا المناعية قد تخضع للاستماتة وتُطلق عوامل التهابية لتعزيز الاستجابة المناعية²⁰. وقد لوحظ أن بعض الكريات البيضاء يمكنها اختراق الأغشية الحيوية²¹ ولكنها غير قادرة على ابتلاع البكتيريا بمجرد إضعاف هذا الدفاع²². ينبغي استخدام نهج شامل لدعم استجابة الجهاز المناعي للمضيف ضد عدوى الأغشية الحيوية في الجروح. يمكن أن يؤدي تنظيف الجروح إلى تفكيك الغشاء الحيوي وإزالة معظم الحمل الحيوي، ولكن قد لا يكون استجابة الجهاز المناعي فعالة ضد ما تبقى من الغشاء الحيوي، خاصةً إذا كان الجهاز المناعي ضعيفًا. لذا، يمكن للعلاجات المضادة للميكروبات، مثل الضمادات الفضية، دعم استجابة الجهاز المناعي والقضاء على عدوى الغشاء الحيوي. يؤثر التركيب والتركيز والذوبان وركيزة التوصيل على فعالية الفضة كمضاد للميكروبات. في السنوات الأخيرة، ساهمت التطورات في تكنولوجيا معالجة الفضة في جعل هذه الضمادات أكثر فعالية. ومع تطور تكنولوجيا الضمادات الفضية، من المهم فهم فعالية هذه الضمادات في السيطرة على عدوى الجروح، والأهم من ذلك، تأثير هذه الأشكال الفعالة من الفضة على بيئة الجرح والتئامه.
في هذه الدراسة، قارنّا فعالية نوعين متطورين من الضمادات الفضية مع الضمادات الفضية التقليدية التي تُنتج أيونات الفضة (Ag1+) ضد الأغشية الحيوية باستخدام نماذج مختلفة في المختبر وفي الجسم الحي. كما قيّمنا تأثير هذه الضمادات على بيئة الجرح والشفاء غير المرتبط بالعدوى. ولتقليل تأثير مادة التوصيل، صُنعت جميع الضمادات الفضية المختبرة من كربوكسي ميثيل السليلوز.
أظهر تقييمنا الأولي لضمادات الفضة هذه ضد الأغشية الحيوية المستعمرة لبكتيريا الزائفة الزنجارية والمكورات العنقودية الذهبية، أنه على عكس ضمادات الفضة التقليدية (Ag1+)، فإن نوعين متطورين من ضمادات الفضة، وهما ضمادات الفضة مع EDTA/BC وأملاح الفضة المؤكسدة، فعالان في القضاء على بكتيريا الأغشية الحيوية في غضون أيام قليلة. إضافةً إلى ذلك، تمنع هذه الضمادات إعادة تكوين الأغشية الحيوية عند التعرض المتكرر للبكتيريا العائمة. احتوت ضمادة الفضة (Ag1+) على كلوريد الفضة، وهو نفس مركب الفضة والمادة الأساسية المستخدمة في ضمادة الفضة مع EDTA/BC، وكان تأثيرها محدودًا على حيوية البكتيريا داخل الغشاء الحيوي خلال نفس الفترة. إن ملاحظة أن ضمادة الفضة مع EDTA/BC كانت أكثر فعالية ضد الأغشية الحيوية من ضمادة الفضة (Ag1+) التي تتكون من نفس المادة الأساسية ومركب الفضة، تدعم فكرة الحاجة إلى مكونات إضافية لزيادة فعالية كلوريد الفضة ضد الأغشية الحيوية، كما ورد في دراسات أخرى. تدعم هذه النتائج فكرة أن مركبي BC وEDTA يلعبان دورًا إضافيًا في تعزيز فعالية الضمادات بشكل عام، وأن غياب هذا المكون في ضمادات Ag1+ قد يكون سببًا في عدم إثبات فعاليتها في المختبر. وقد وجدنا أن ضمادات أملاح الفضة المؤكسدة التي تُنتج أيونات Ag2+ وAg3+ أظهرت فعالية مضادة للبكتيريا أقوى من ضمادات Ag1+، وبمستويات مماثلة لضمادات Ag1+ + EDTA/BC. مع ذلك، ونظرًا لارتفاع جهد الأكسدة والاختزال، فإنه من غير الواضح إلى متى تبقى أيونات Ag3+ نشطة وفعالة ضد الأغشية الحيوية في الجروح، ولذا فهي تستحق المزيد من الدراسة. إضافةً إلى ذلك، توجد العديد من الضمادات المختلفة التي تُنتج أيونات Ag1+ والتي لم تُختبر في هذه الدراسة. تتكون هذه الضمادات من مركبات فضة وتركيزات وقواعد مختلفة، مما قد يؤثر على توصيل أيونات Ag1+ وفعاليتها ضد الأغشية الحيوية. ومن الجدير بالذكر أيضًا وجود العديد من النماذج المختلفة، سواءً في المختبر أو في الجسم الحي، المستخدمة لتقييم فعالية ضمادات الجروح ضد الأغشية الحيوية. يؤثر نوع النموذج المستخدم، بالإضافة إلى محتوى الملح والبروتين في الوسط المستخدم في هذه النماذج، على فعالية الضمادة. في نموذجنا الحيوي، سمحنا للغشاء الحيوي بالنضوج في المختبر ثم نقلناه إلى سطح جلد الجرح. يتميز جهاز المناعة لدى الفأر المضيف بفعاليته النسبية ضد البكتيريا العائمة الموضوعة على الجرح، مما يؤدي إلى تكوين غشاء حيوي أثناء التئام الجرح. يحد وجود الغشاء الحيوي الناضج في الجرح من فعالية استجابة جهاز المناعة المضيف لتكوين الغشاء الحيوي، وذلك بالسماح للغشاء الحيوي الناضج بالاستقرار داخل الجرح قبل بدء عملية الشفاء. وبالتالي، يتيح لنا نموذجنا تقييم فعالية الضمادات المضادة للميكروبات على الأغشية الحيوية الناضجة قبل بدء التئام الجروح.
وجدنا أيضًا أن ملاءمة الضمادة تؤثر على فعالية الضمادات الفضية على الأغشية الحيوية المزروعة في المختبر وعلى جلد الخنزير. يُعتبر التلامس المباشر مع الجرح عاملاً حاسمًا في فعالية الضمادة المضادة للميكروبات^24،25. تلامست الضمادات المحتوية على أملاح الفضة المؤكسدة بشكل مباشر مع الأغشية الحيوية الناضجة، مما أدى إلى انخفاض ملحوظ في عدد البكتيريا الحية داخل الغشاء الحيوي بعد 24 ساعة. في المقابل، عند استخدام ضمادات Ag¹⁺ وAg¹⁺ + EDTA/BC، بقي عدد كبير من البكتيريا الحية. تحتوي هذه الضمادات على خيوط جراحية على طولها، مما يُنشئ مساحات ميتة تمنع التلامس المباشر مع الغشاء الحيوي. في دراساتنا المخبرية، منعت هذه المناطق غير المتلامسة قتل البكتيريا الحية داخل الغشاء الحيوي. قمنا بتقييم حيوية البكتيريا بعد 24 ساعة فقط من العلاج؛ ومع مرور الوقت، ومع ازدياد تشبع الضمادة، قد تقل المساحات الميتة، مما يقلل من مساحة هذه البكتيريا الحية. ومع ذلك، فإن هذا يسلط الضوء على أهمية تركيبة الضمادة، وليس فقط نوع الفضة الموجودة فيها.
على الرغم من أن الدراسات المختبرية مفيدة لمقارنة فعالية تقنيات الفضة المختلفة، فمن المهم أيضًا فهم تأثير هذه الضمادات على الأغشية الحيوية داخل الجسم الحي، حيث تُسهم أنسجة المضيف والاستجابات المناعية في فعالية الضمادات ضد الأغشية الحيوية. تمت ملاحظة تأثير هذه الضمادات على الأغشية الحيوية في الجروح باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح وتلوين الغشاء الحيوي باستخدام أصباغ الحمض النووي داخل وخارج الخلايا. وجدنا أنه بعد 3 أيام من العلاج، كانت جميع الضمادات فعالة في تقليل الحمض النووي الخالي من الخلايا في الجروح المصابة بالأغشية الحيوية، ولكن ضمادة Ag1+ كانت أقل فعالية في الجروح المصابة ببكتيريا المكورات العنقودية الذهبية. أظهر المجهر الإلكتروني الماسح أيضًا وجود عدد أقل بكثير من البكتيريا في الجروح المعالجة بضمادات الفضة، على الرغم من أن هذا كان أكثر وضوحًا مع ضمادة ملح الفضة المؤكسج وضمادة Ag1+ + EDTA/BC مقارنةً بضمادة Ag1+. تُظهر هذه البيانات أن الضمادات الفضية التي تم اختبارها كان لها تأثير متفاوت على بنية الغشاء الحيوي، ولكن لم تتمكن أي منها من القضاء عليه تمامًا، مما يدعم الحاجة إلى اتباع نهج شامل لعلاج التهابات الغشاء الحيوي في الجروح، وذلك باستخدام أربطة فضية للذراع. ويسبق العلاج تنظيف جراحي لإزالة معظم الغشاء الحيوي.
غالبًا ما تكون الجروح المزمنة في حالة التهاب حاد، حيث تبقى خلايا التهابية زائدة في نسيج الجرح لفترة طويلة، مما يُسبب تلفًا في الأنسجة ويستنزف الأكسجين اللازم لعمليات الأيض الخلوي ووظائفها بكفاءة في الجرح.²⁶ وتُفاقم الأغشية الحيوية هذه البيئة العدائية للجرح من خلال التأثير سلبًا على عملية الشفاء بطرق متنوعة، بما في ذلك تثبيط تكاثر الخلايا وهجرتها وتنشيط السيتوكينات المُحفزة للالتهاب.²⁷ ومع ازدياد فعالية الضمادات الفضية، من المهم فهم تأثيرها على بيئة الجرح وعملية الشفاء.
ومن المثير للاهتمام، أنه على الرغم من أن جميع الضمادات الفضية أثرت على تكوين الأغشية الحيوية، إلا أن ضمادات أملاح الفضة المؤكسجة وحدها هي التي زادت من إعادة تكوين الظهارة في هذه الجروح المصابة. وتؤكد هذه البيانات نتائجنا السابقة¹⁷ ونتائج كالان وآخرون (2017)²⁸، والتي أظهرت سلامة أملاح الفضة المؤكسجة وانخفاض سميتها، حيث كانت التركيزات المنخفضة من الفضة فعالة ضد الأغشية الحيوية.
تُسلط دراستنا الحالية الضوء على الاختلافات في تقنية الفضة بين الضمادات الفضية المضادة للميكروبات، وتأثير هذه التقنية على بيئة الجرح والشفاء غير المرتبط بالعدوى. مع ذلك، تختلف هذه النتائج عن الدراسات السابقة التي أظهرت أن ضمادة Ag1+ + EDTA/BC حسّنت من معايير التئام آذان الأرانب المصابة في الجسم الحي. قد يُعزى هذا الاختلاف إلى تباين النماذج الحيوانية، وأوقات القياس، وطرق تطبيق البكتيريا²⁹. في هذه الحالة، أُجريت قياسات الجروح بعد 12 يومًا من الإصابة للسماح للمكونات الفعالة في الضمادة بالتأثير على الغشاء الحيوي لفترة أطول. يدعم هذا دراسة أظهرت أن قرح الساق المصابة سريريًا والمعالجة بضمادة Ag1+ + EDTA/BC ازداد حجمها مبدئيًا بعد أسبوع من العلاج، ثم ازداد خلال الأسابيع الثلاثة التالية من العلاج بضمادة Ag1+ + EDTA/BC، وخلال أربعة أسابيع من استخدام أدوية غير مضادة للميكروبات. كما استُخدمت ضمادات CMC لتقليل حجم القرح³⁰.
أظهرت دراسات سابقة أن بعض أشكال وتركيزات الفضة سامة للخلايا في المختبر¹¹، إلا أن هذه النتائج المخبرية لا تُترجم بالضرورة إلى آثار ضارة في الجسم الحي. إضافةً إلى ذلك، أدى التقدم في تكنولوجيا الفضة وفهم أفضل لمركباتها وتركيزاتها في الضمادات إلى تطوير العديد من الضمادات الفضية الآمنة والفعالة. مع ذلك، ومع تطور تكنولوجيا الضمادات الفضية، من المهم فهم تأثير هذه الضمادات على بيئة الجرح^31،32،33. وقد ذُكر سابقًا أن زيادة معدل إعادة التكوين الظهاري تتوافق مع زيادة نسبة الخلايا البلعمية M2 المضادة للالتهاب مقارنةً بالنمط الظاهري M1 المحفز للالتهاب. وقد لوحظ ذلك في نموذج سابق على الفئران، حيث قورنت ضمادات جروح الهيدروجيل الفضية مع ضمادات سلفاديازين الفضة والهيدروجيلات غير المضادة للميكروبات³⁴.
قد تُظهر الجروح المزمنة التهابًا مفرطًا، وقد لوحظ أن وجود فائض من العدلات قد يكون ضارًا بالتئام الجروح³⁵. في دراسة أُجريت على فئران مُستنفدة العدلات، أدى وجود العدلات إلى تأخير إعادة تكوين الظهارة. يؤدي وجود فائض من العدلات إلى ارتفاع مستويات البروتيازات وأنواع الأكسجين التفاعلية، مثل الأكسيد الفائق وبيروكسيد الهيدروجين، والتي ترتبط بالجروح المزمنة وبطيئة الالتئام^37،38. وبالمثل، فإن زيادة أعداد البلاعم، إذا لم يتم التحكم بها، يمكن أن تؤدي إلى تأخير التئام الجروح³⁹. وتُعد هذه الزيادة مهمة بشكل خاص إذا لم تتمكن البلاعم من الانتقال من النمط الظاهري المُحفز للالتهاب إلى النمط الظاهري المُحفز للشفاء، مما يؤدي إلى فشل الجروح في الخروج من المرحلة الالتهابية للشفاء⁴⁰. لاحظنا انخفاضًا في العدلات والبلاعم في الجروح المصابة بالأغشية الحيوية بعد 3 أيام من العلاج بجميع الضمادات الفضية، ولكن كان الانخفاض أكثر وضوحًا مع ضمادات الملح المؤكسج. قد يكون هذا الانخفاض نتيجة مباشرة للاستجابة المناعية للفضة، أو استجابة لانخفاض الحمل الجرثومي، أو لأن الجرح في مرحلة متأخرة من الشفاء، وبالتالي انخفاض عدد الخلايا المناعية فيه. قد يُسهم تقليل عدد الخلايا الالتهابية في الجرح في الحفاظ على بيئة مواتية لالتئام الجروح. لا تزال آلية عمل أملاح الفضة المؤكسدة في تعزيز الشفاء غير المرتبط بالعدوى غير واضحة، ولكن قدرة هذه الأملاح على إنتاج الأكسجين وتدمير المستويات الضارة من بيروكسيد الهيدروجين، وهو وسيط للالتهاب، قد تُفسر ذلك، الأمر الذي يستدعي مزيدًا من الدراسات.
تُشكل الجروح المزمنة غير الملتئمة والمصابة بالعدوى مشكلةً للأطباء والمرضى على حدٍ سواء. ورغم أن العديد من الضمادات تدّعي فعاليتها المضادة للميكروبات، إلا أن الأبحاث نادرًا ما تُركز على العوامل الرئيسية الأخرى المؤثرة على البيئة الدقيقة للجرح. تُظهر هذه الدراسة أن تقنيات الفضة المختلفة لها فعالية مضادة للميكروبات متفاوتة، والأهم من ذلك، تأثيرات مختلفة على بيئة الجرح والتئامه، بغض النظر عن وجود العدوى. ورغم أن هذه الدراسات المخبرية والسريرية تُظهر فعالية هذه الضمادات في علاج التهابات الجروح وتعزيز التئامها، إلا أن هناك حاجة إلى تجارب سريرية عشوائية مضبوطة لتقييم فعالية هذه الضمادات في الممارسة السريرية.
تتوفر مجموعات البيانات المستخدمة و/أو التي تم تحليلها خلال الدراسة الحالية من المؤلف المسؤول عند الطلب المعقول.