Антисептик олимп отзывы: Антисептик OLIMP Ультрасепт 10 л купить по цене 789.0 руб. в ОБИ

Содержание

ОЛИМП Омикрон-Гель – Декоративно-защитный гель. Антисептик для защиты древесины с воском и двойным УФ-фильтром.

Шелковисто-матовый гель применяется в качестве долговечной защитной пропитки для дерева и финишной отделки поверхности строганой, пиленой и ранее пропитанной древесины ­снаружи и внутри помещений. Образует полупрозрачное защитное покрытие древесины. Антисептик проникает глубоко в структуру древесины и обеспечивает максимальную защиту древесины от атмосферного воздействия, выцветания, влаги, биопоражения. Усилен воском и двойным УФ-фильтром.

НАЗНАЧЕНИЕ

Применяется для защиты древесины от гниения и финишной отделки бревенчатых и обшитых отделочной доской фасадов, окон, перил, оград, дверей, садовой мебели, а также стен и потолков внутри помещений. Антисептик защищает древесину от воздействия атмосферы, УФ-излучения солнца, влажности, плесени, синевы, грибков, гнили и насекомых-древоточцев.

ОСОБЕННОСТИ

  • Антисептик для древесины обладает геле­образной густой консистенцией
  • Антисептик для дерева усилен воском и двойным УФ-фильтром
  • Применяется для защиты древесины снаружи и внутри помещений.
  • Обеспечивает эффективную защиту древесины от воздействия атмосферы, влажности и УФ-излучения солнца не менее 7 лет
  • Хорошо наносится на пиленую, строганую и ранее пропитанную древесину

ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ

Для более экономичного расхода и увеличения срока слубжы, рекомендуется обработка биозащитной грунтовкой для дерева «ОЛИМП Омикрон-Грунт».

 

ЦВЕТ

Прозрачная бесцветная «база T» (колеруется в полупрозрачные тона) + 10 готовых цветов 
СТЕПЕНЬ БЛЕСКА
Полуматовая 
КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПОДБОР ЦВЕТА
Бесцветный состав колеруется по системе DEKART Color, каталогам TROX, COLTEC WOOD. 
РАСХОД
Пиленая древесина: 1 л на 6-8 кв. м; Строганая древесина: 1 л на 9-12 кв. м 
ОСНОВА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ
Древесина 
СРОК ГОДНОСТИ

24 месяца 
ФАСОВКА
0.9л, 2.7л, 9л 

Антисептик ХМ-11 5л консервирующий | Экономстрой

Описание

ХМ-11 по ГОСТ 20022.0-93

Антисептик ХМ-11 под торговой маркой «Ярославский антисептик» производится по ГОСТ 23787.8-80 «Растворы антисептического препарата ХМ-11» и предназначен для биологической защиты древесины от грибов (гниения, плесени, синевы) и насекомых-древоточцев при постоянном прямом контакте дерева с водой и грунтом. ХМ-11 особенно эффективен против почвенных грибов.

 Объекты защиты

Мосты, причалы и пирсы, дорожные и заборные столбы, шпалы, опоры линий электропередач и связи, сваи, основания теплиц и другие деревянные сооружения и элементы, полностью или частично утопленные в грунт и воду.

 Свойства антисептика для дерева

  • Консервирующий антисептик для дерева
  • Усиленная защита в особо тяжелых условиях IX-XIII классов службы в соответствии с ГОСТ 20022.2-80
  • Продлевает срок эксплуатации деревянных конструкций до 50 лет согласно ГОСТ 20022.0-93
  • Образует химические связи с древесиной и не поддается вымыванию
  • Не имеет запаха
  • Сохраняет структуру и свойства дерева
  • Не создает поверхностной пленки и не нарушает воздухообмен
  • Тонирует дерево в бурый цвет с сохранением текстуры
  • Может использоваться как защитная основа перед склеиванием и обработкой лакокрасочными материалами
  • IV класс опасности (малоопасное вещество), не горюч и взрывобезопасен

 Нанесение и расход

Наносить кистью, валиком, опрыскиванием (2-3 обработки с интервалом на просушку каждого слоя 1-2 часа), погружением, под давлением в специальном оборудовании. Обеспечить защиту обработанной поверхности от увлажнения в течение 3-5 дней для прочного закрепления препарата в древесине.
Общий расход антисептика для обеспечения максимальной и продолжительной защиты составляет не менее 500 г/м² без учета потерь.

 Состав антисептика ХМ-11

Натрий двухромовокислый, сульфат меди, вода.

 Упаковка

  • Евроканистра 5 и 10 литров
  • Канистра 21 кг

На каждую емкость ХМ-11 нанесена фирменная этикетка «Ярославский антисептик», каждая партия сопровождается паспортом качества. Срок хранения по гарантии – 1 год с даты изготовления, срок годности не ограничен. Сохраняет свойства после размораживания и перемешивания.

Пропитка для камня (гидрофобизатор) OLIMP Бесцветная

Пропитка для камня

ПРИМЕНЕНИЕ

ОЛИМП Пропитка для камня — это бесцветная силиконовая водоотталкивающая пропитка для защиты минеральных поверхностей от атмосферного воздействия и влаги. Применяется для отделки поверхностей из: природного камня искусственного камня кирпича клинкерного кирпича натуральной черепицы цементно-волокнистых плит бетона всех марок

СВОЙСТВА

Пропитка для камня (гидрофобизатор) ОЛИМП при нанесении на пористые поверхности глубоко проникает в обрабатываемый материал, блокируя поры и капилляры. Гидрофобизатор не меняет цвет основания и сохраняет его естественную красоту. Не образует на поверхности пленки и не препятствует воздухообмену. Увеличивает морозостойкость и предотвращает образование грибка и солевых пятен. Пропитка для камня (гидрофобизатор) ОЛИМП является финишным покрытием, не требующим нанесения дополнительных отделочных материалов. Допускается последующая окраска обработанной поверхности.

ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ

Поверхность должна быть сухой, очищенной от грязи, пыли и масляных загрязнений. При необходимости следы извести, цемента и штукатурки удалить Смывкой цемента ОЛИМП. Выступившие на поверхность солевые пятна удалить при помощи Смывки высолов ОЛИМП. 

НАНЕСЕНИЕ

Пропитка для камня (гидрофобизатор) ОЛИМП готова к применению. Перед применением гидрофобизатор тщательно перемешать. Наносить гидрофобизатор в один слой кистью или валиком. При обработке сильно впитывающих поверхностей рекомендуется разбавить водой в соотношении 1:1 по объему. Не работать при температуре ниже +5°С.

ВЫСЫХАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ

При температуре воздуха +20°С и нормальной влажности воздуха время высыхания поверхности от пыли 1-2 часа.

РАСХОД

Примерно 5-7 кв. м. /литр в один слой по гладкой, подготовленной поверхности.

РАСТВОРИТЕЛЬ

Инструменты сразу после окончания работ промыть растворителем.

СОСТАВ

Силиконовая эмульсия, антисептик, вода.

ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВКА

Гидрофобизатор хранить и перевозить в герметично закрытой таре при температуре от +5°C до +40°С. Не замораживать! Не подвергать воздействию прямых солнечных лучей. Не складировать близко от работающих нагревательных элементов.

СРОК ГОДНОСТИ

Срок годности пропитки для камня при соблюдении условий хранения — 12 месяцев с даты, указанной на упаковке.

УТИЛИЗАЦИЯ

Остатки продукта не сливать в канализацию, водоемы. Использованную упаковку с полностью высохшими остатками продукта утилизировать как бытовой или строительный мусор.

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ

Пропитка имеет щелочную реакцию. Применение распылителя нежелательно. При применении необходимо использовать защитные очки, резиновые перчатки и фартук. При попадании в глаза и на кожу промыть большим количеством воды. Если неприятные проявления (жжение, покраснение) остаются длительное время – обратиться к врачу. Беречь от детей!

Тестируем дорогие и дешёвые антисептики для дерева | Зимница

В таком случае важно обработать сруб хорошим антисептическим средством для сохранности. Идея эксперимента зрела уже давно, но только недавно была реализована. Итак, закуплено 12 образцов антисептиков разных ценовых категорий. Представлены как иностранные средства, так и их отечественные аналоги. Этот эксперимент призван помочь застройщику определиться с выбором антисептического средства приемлемого качества в рамках заданного бюджета.

Далее приводим список отобранных нами претендентов:

  1. Pinotex Base
  2. Lignofix Stabil Extra
  3. Prosept 46
  4. Dufa Wood Protect
  5. Tikkurila Valtti Primer
  6. Husky Siberian
  7. Огнебиозащита древесины Олимп
  8. Gnature Schutz Grund-Ol
  9. Teknos Woodex base
  10. Антисептик для наружных работ Теремок
  11. Wood Fabritex Profi
  12. Axil 2000

Назначение антисептика для дерева — защита свежесрубленного дерева от грибковых поражений (обычно называют плесенью и синевой). Плесень, как правило, образуется в пазах, так как это закрытые участки с плохой вентиляцией.

Бревно разделили на 11 частей, на каждую нанесли антисептик под соответствующим номером. Образцы 12 и 13 нанесены на отдельные доски за неимением места на основном образце. Все антисептики были нанесены на древесину летней заготовки с двух сторон для того, чтобы химические средства проявили себя в полной мере.

Ход эксперимента

Все обработанные образцы высыхали в течение двух дней, а затем были помещены в траву. В таком случае древесина подверглась большему действию влажности, чем могла бы подвергнуться на любом другом открытом участке. Дата начала эксперимента – 20 сентября. Предполагалось, что время экспозиции составит 1,5-2 месяца. Поэтому образцы были осмотрены спустя 2 месяца, на дереве плесени не обнаружено. Возможно, это связано с температурой воздуха во время проведения эксперимента. Если температура падает ниже +7С, грибок на дереве не растёт. Поэтому все образцы в настоящее время перемещены на тёплый склад, где их ждёт повышенная влажность и упаковка в плёнку. Это будет способствовать ускорению процесса роста грибка.

Эксперимент будет продолжаться ещё как минимум в течение 3-4 месяцев. Объективность результатов гарантируем. Продолжение следует!

Пропитки для дерева: какую выбрать? Обзор антисептиков

Дерево – традиционный и самый любимый строительный материал в нашей стране. Оно ценится за свою экологичность, благородную фактуру и хорошие гигиенические свойства, однако недолговечность древесины накладывает существенные ограничения в ее использовании. Современные пропитки значительно расширяют область применения дерева и продлевают его жизнь, сохраняя эстетические характеристики материала.

Что такое пропитка и для чего она нужна

Пропитками принято назвать жидкие смеси, предназначенные для защиты древесины от пагубного влияния влаги, солнечных лучей, перепадов температур, а также вредоносных насекомых и других организмов (грибка, плесени).

Первые пропитки появились достаточно давно. Люди, использующие дерево в качестве строительного материала, всегда искали способы его защиты от неблагоприятных погодных условий и различных вредителей. Так, на Руси долгое время древесину покрывали льняным маслом, вощили пчелиным воском или покрывали дегтем. Промасленная порода становилась менее подверженной гниению, однако продолжала требовать регулярного ухода и обновления защитного слоя.

Современные составы чаще всего изготавливаются на основе сложных химических соединений и рассчитаны на 18 различных классов эксплуатации. Они достаточно легко впитываются, действуют длительный срок и не меняют внешний вид и фактуру дерева (за исключением случаев, когда перед пропиткой ставят декоративные задачи). Несмотря на свое синтетическое происхождение, сегодняшние средства достаточно экологичны и безопасны. При правильном подборе они в полной мере справляются с комплексной задачей защиты различных пород и, кроме прочего, способны уберечь материал от огня, а также сделать внешний вид древесины еще более привлекательным и эффектным.

Виды пропиток для дерева

Возможности современных технологий позволяют создавать самые разнообразные защитные смеси. Активное развитие этого направления позволяет производителям предлагать огнеупорные пропитки (антипирены), антисептики, влагоотталкивающие и атмосферостойкие средства, био защиту и декоративные составы. Чаще всего выбор средства делается исходя из главных задач, которые он решает. В ряде случаев, пропитки удачно комбинируются между собой и оберегают хрупкую древесину сообща. Классификация пропитки также может зависеть как от ее назначения, так и от состава. Наиболее простой систематизацией считается разделение на покрытие для внутренних и внешних работ.

Стоит учитывать, что разниться может и тип воздействия вещества, подразумевающий глубину применения. В поверхностном случае пропитка бережет от огня и действует как легкий антисептик. Основательная обработка глубинных слоев может уберечь от всех видов разрушающего воздействия, но чаще всего сложна в нанесении. Лучшим способом защиты всей структуры древесины, считается промышленное внедрение пропитки под давлением (консервирование).

В зависимости от химической основы все средства делятся на несколько видов:

  • Солевые пропитки — предназначены, в большей степени, для защиты от огня. Кристаллы соли в смеси, плотно обволакивают полотно и действуют как антипирены. Состав не гарантирует 100%-ю огнезащиту, но существенно повышает порог противопожарной безопасности.
  • Водные составы — обязаны своей популярностью легкости применения, хорошим показателям гигиеничности и многофункциональности. Эта группа пропиток одна из самых больших, так как может решить большинство поставленных перед нею задач. При этом она хорошо «работает» как самостоятельно, так и в тандеме с другими средствами.
  • Масляные покрытия — ценятся за высокую проникающую способность. В отличие от водных смесей, они подходят даже для старой и пересушенной древесины. Главная задача — декоративная и водоотталкивающая. Чтобы средство успешно справлялось со своей функцией, в зависимости от условий содержания древесной конструкции, ее поверхность необходимо периодически вновь обрабатывать.
  • Средства на основе растворителей — агрессивное поведение данной пропитки позволяет хорошо защищать и даже лечить структуру дерева, однако плохо подходит для внутренних работ. Смесь отлично впитывается и максимально быстро проникает в глубокие слои материала, где комплексно противодействует влаге, УФ-лучам, живым организмам и огню.
  • Лаки и воски, обеспечивают высокую декоративность и неплохие антисептические свойства. Их долговечность снижает частоту необходимой обработки, но для всесторонней защиты рекомендовано комбинирование с другими препаратами.

Особенности пропиток для внешних и внутренних работ

Перед пропиткой для внешних и внутренних работ в целом ставятся одинаковые задачи. К нюансам, отличающим составы друг от друга, относятся возможность их применения при низких температурных режимах, экологичность, устойчивость воздействия к ультрафиолету.

Так, средства для обработки внутренних помещений и в особенности жилой площади должны повышать устойчивость полотна к повышенной влажности и, как следствие, гниению и не образовывать пленку, препятствующую естественному воздухообмену материала. Антисептические свойства обязаны препятствовать развитию грибка, а био защита – оберегать от появления насекомых. К комплексу задач внутренней пропитки также относят необходимость декоративного облагораживания. Смеси активно работают над сохранением эстетичности фактуры и, при необходимости, равномерно изменяют цвет или тонируют породу.

Поскольку все функции должны выполняться с минимальным вредом для здоровья человека, в основу пропитки входят наиболее натуральные компоненты: вода, воски, масла и щадящие красители. Особое внимание здесь обращается на выделение вредных веществ и появление неприятных запахов.

От пропитки для внешней отделки требуется более активная защита, включающая не только протекцию от вредителей, возгораний и водоотталкивающие свойства. К объемному перечню задач также относится сопротивление солнечному излучению, перепадам атмосферного давления и температур, в том числе устойчивости к промерзанию. Полноценная защита и комплексное взаимодействие способны продлить эксплуатацию дерева на десятки лет.

Сложность предъявляемых к уличной пропитке требований обуславливает ее активность и агрессивность, поэтому длительный прямой контакт человека с ней крайне нежелателен.

Назначение и основные задачи пропиток

Живая фактура дерева обуславливает его капризность и требует внимательного подхода. Поскольку постоянное соблюдение оптимальных условий влажности, температуры и атмосферного давления невозможно при выборе защиты необходимо учитывать породу древесины и назначение пропитки:

Влажность (грибок, гниение и т. д.)

Главная проблема деревянных строений, способная за несколько лет привести их в негодность, поэтому решить ее может только качественная пропитка.

Одним из лучших вариантов для борьбы с высокой влажностью уличных строений считается отечественный консервирующий антисептик ХМ -11. Он может применяться как в промышленных условиях, так и при ручной обработке. Даже при многослойном нанесении покрытие не образует воздухонепроницаемой пленки. В обоих случаях не нарушается структура древесины. Смесь не вымывается и обеспечивает повышенную защиту от гнили и грибка. Полностью соответствует ГОСТу и подходит для заглубленного, контактирующего с почвой материала.

 

Похожие товары

Огнебиозащитные

Позволяют решить как минимум 2 проблемы и противостоят появлению и размножению вредоносных микроорганизмов и насекомых, поддерживая противопожарную безопасность.

Хорошие показатели защиты от плесени и жуков древоточцев показал антисептик Neomid 450-1. Его активное антисептическое действие без обновления слоя распространяется на срок до 10 лет, а защита от возгораний – до 7 лет. Аналогично предшественнику он может применяться при промышленном погружении и наноситься кистью или валиком в 2-4 слоя, с промежутком для высыхания. Удобная жидкая форма обеспечивает экономичный расход, а оптимальный температурный режим работы начинается при +5°С.

 

Похожие товары

Neomid 450-1

Огнебиозащита дерева 1-ой группы

Насекомые/жуки

Составы для избавления от них могут иметь как предупредительных характер, так и устранять уже появившихся вредителей.

Ярославский антисептик «Жук» зарекомендовал себя как эффективное биоцидное средство по борьбе с жуками-древоточцами и их личинками, а также защиты от грибка, синевы и плесени. Активный инсектицид, входящий в состав смеси, безвреден для человека и домашних животных, поэтому может использоваться для внутренних работ. Будучи бесцветным, он не меняет структуру и оттенок дерева. Может наноситься кистью, валиком или распылителем.

 

Похожие товары

StopЖук

Защита деревянных поверхностей

Атмосферостойкие

 

Защищают от изменений атмосферного давления и предупреждают возможную деформацию строений, увеличивая срок их эксплуатации.

Атмосферостойкий антисептик известного финского бренда Tikkurila Euro Valtti Log не только оберегает бревна от влияния резких перепадов давления, но и имеет приятный декоративный эффект. Пропитка отличается традиционным европейским качеством и в течение 5 лет обеспечивает защиту от био поражений, сохраняя структуру и внешний вид древесины. Не требует заводской обработки и равномерно наносится самостоятельными силами, не образуя плотной пленки.

 

Похожие товары

Tikkurila Euro Valtti Log

Специальный атмосферостойкий антисептик для обработки бревен

Универсальные

Предупреждающие несколько основных видов проблем одновременно и нередко подходящие как для внутренней, так и внешней отделки.

К наиболее удачным примерам комплексной защиты относится еще один продукт ярославского производителя универсальный антисептик ХМФ-БФ. Универсальный антисептик хорошо защищает от всех видов осадков и повышенной влажности и препятствует размножению и распространению плесени, грибка, жуков и их личинок. Имеет декоративный окрашивающий эффект, но не препятствует естественной циркуляции воздуха благодаря равномерному распределению и отсутствию пленки на поверхности. Средний срок службы древесины обработанной ХМФ-БФ достигает 45 лет.

Похожие товары

Neomid 430 Eco

Антисептик консервант невымываемый

Декоративные

Надолго сохраняющие привлекательную и естественную фактуру древесины, и придающие ей желаемый оттенок.

Классическим примером декоративно-защитной пропитки для внешних работ служит состав Pinotex Classic. Достаточно плотное покрытие надежно противостоит всем видам осадков, разрушающему воздействию атмосферного давления и солнечных лучей. Полученная пленка эффектно подчеркивает древесный узор, а уровень глянца варьируется от количества нанесенных слоев. Pinotex Classic незаменим для работы с пиленой или строганой древесиной.

 

Похожие товары

Belinka Exterier

Лазурь на водной основе с УФ защитой

OER Pro | Олимп Америка

Быстрое время обработки

OER-Pro может одновременно обрабатывать два гибких эндоскопа за 26–29 минут*.

Обработка двумя эндоскопами**
OER-Pro может одновременно обрабатывать два гибких эндоскопа

Ультразвуковая очистка и ламинарный поток под высоким давлением
Сочетание передовой технологии со специально разработанным моющим средством поддерживает общий процесс очистки

Автоматическая дезинфекция эндоскопических клапанов
Высокоуровневая дезинфекция эндоскопических клапанов Olympus достигается с помощью OER-Pro

Автоматическая промывка спиртом и продувка каналов воздухом
Полностью автоматическая промывка спиртом увеличивает время высыхания эндоскопа

*На основе условий водоснабжения, установленных Olympus.Фактическая производительность может варьироваться в зависимости от местных условий
**Одновременная повторная обработка двух эндоскопов может быть невозможна в некоторых конфигурациях эндоскопов.

«Мы выбрали OER-Pro из-за небольшой занимаемой площади,
в нем используется надуксусная кислота, меньшее воздействие на наших сотрудников и
также быстрое время смены…»
‐ Центр амбулаторной хирургии

Компактный и продуманный дизайн

Имея ширину всего 18 дюймов, OER-Pro имеет интеллектуальную конструкцию, занимающую менее 90 005 места, что вдвое меньше, чем у прежних репроцессоров эндоскопов.

Раковина из нержавеющей стали
Высокотехнологичная чаша из нержавеющей стали исключает дорогостоящие замены
из-за растрескивания

Визуальное обнаружение

Оператор может визуально убедиться в наличии потока жидкости к эндоскопу
разъем канала

Удобная педаль
Крышку раковины можно открыть, нажав на удобную педаль.
В целях безопасности крышка OER-Pro остается запертой во время работы, чтобы предотвратить
случайное воздействие, проливание или разбрызгивание

История документа
Принтер упрощает контроль качества, отслеживание и повторную обработку
соответствия.Подробные записи о повторной обработке можно распечатать или сохранить в электронном виде

«Почти сразу же мы обнаружили, что у наших специалистов по переработке появилось дополнительное
время, которого у них никогда не было раньше. Это неизменное число
уменьшило потребность в добавлении персонала в расписание в наши напряженные дни».
– Лучшая больница желудочно-кишечного тракта

Модифицированный поток ручной очистки

Модифицированный поток ручной очистки позволяет быстрее и проще проводить повторную обработку

за счет исключения 7 из 11 этапов ручной очистки,
включая наиболее трудоемкую и изменчивую часть процесса: ручную промывку каналов эндоскопа моющим средством
, водой , и воздух .

«… Никаких проблем и простой в использовании. OER-Pro не требует технического обслуживания b ».
— IDN-клиент

a См. инструкции по эксплуатации, прилагаемые к эндоскопу, для получения подробных инструкций по обработке.
b Компания Olympus рекомендует проводить ежегодное профилактическое обслуживание.

Автоматизированная система идентификации прицелов

OER-Pro оснащен простой в использовании системой управления радиочастотной идентификацией
(RFID), которая автоматически записывает серийный номер прицела и номер модели
, идентификатор оператора и время повторной обработки.Этот позволяет избежать человеческой ошибки
и устраняет громоздкий ручной ввод информации с помощью клавиатуры

или штрих-кода.

Решения для управления данными
Решения по управлению данными OER-Pro можно масштабировать до
операций предприятия и соответствовать местным и многопрофильным стандартам хранения документации

OER-Pro можно использовать с одним из двух специальных химикатов по вашему выбору. Оба химических вещества были протестированы и одобрены Olympus
на совместимость с эндоскопами Olympus

. Acecide-C: дезинфицирующее и стерилизующее средство высокого уровня
  • Дезинфекция высокого уровня за 7 минут при комнатной температуре
  • Единственное проверенное решение Olympus PAA для эндоскопов Olympus
  • Экономит время и силы благодаря безопасному и простому дезинфицирующему средству

 

 

Оценка тканевой токсичности антисептиков с помощью теста куриного яйца на хориоаллантоисной мембране (HETCAM)

Eur J Med Res.2010 г.; 15(5): 204–209.

, # # 1 , # 2 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 2 , 6 , 6 , 6 , 6 , 5 , # , # 8 и # 2 C Marquardt

1 Департамент общей и висцеральной хирургии, Klinikum Ludwigsburg, Германия

C Matuschek

2

2

2 Департамент радиоинкологии, университетская больница Дюссельдорф, Германия

E Bölke

2

2 Департамент радиоинкологии, университетская больница Düsseldorf, Германия

PA Gerber

3 Физиология и биофизика, колледж Медицина, Калифорнийский университет, Ирвин, США

M Peiper

4 Отделение хирургии, университетская клиника Дюссельдорфа, Германия

Jv Seydlitz-Kurzbach

5 Институт гигиены и биотехнологии, исследовательских институтов Hohenstein, Boennigheim, Германия

BA BUHREN

6

6

6 Департамент дерматологии, университетская больница Дюссельдорф, Германия

м Ван Гринсенс

7 Ludwig Bultzmann Институт экспериментальных и Клиническая травматология, Исследовательский центр AUVA, Австрийский кластер регенерации тканей, Вена, Австрия

W Budach

2 Отделение радиоонкологии, университетская клиника Дюссельдорфа, Германия

M Hassan

6 , отделение дерматологии Университета Дюссельдорф, Германия

г Кукова

6 Департамент дерматологии, университетская больница Дюссельдорф, Германия

0 R MOTA

6 Департамент дерматологии, университетская больница Дюссельдорф, Германия

D Höfer

5 Институт для Гигиена и биотехнология, Hohenste В исследовательских институтах, Boennigheim, Германия

K ORth

8 Департамент хирургии, Krankenhaus Hannover, Германия

W Fleischmann

2 Департамент радиоинкологии, университетская больница Дюссельдорф, Германия

1 отдел Общая и висцеральная хирургия, Клиника Людвигсбурга, Германия

2 Отделение радиоонкологии, Университетская клиника Дюссельдорфа, Германия

3 Физиология и биофизика, Медицинский колледж, Калифорнийский университет, Ирвин, США

9 Отделение хирургии, Университетская клиника Дюссельдорфа, Германия

5 Институт гигиены и биотехнологии, Исследовательский институт Хоэнштайна, Беннигхайм, Германия

6 Отделение дерматологии, Университетская клиника Дюссельдорфа, Германия

9 Экспериментальный институт имени Больвигмана 900 и клиническая травматология, исследования Центр AUVA, Австрийский кластер регенерации тканей, Вена, Австрия

8 Отделение хирургии, Кранкенхаус Ганновер, Германия

Автор, ответственный за переписку.

# Внесли поровну.

Поступила в редакцию 8 февраля 2010 г .; Принято 9 марта 2010 г.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

Background

Антисептики часто используются для профилактики и лечения местных инфекций хронических ран. В то время как местные антисептики в целом оказывают положительное влияние на заживление ран, некритическое применение может ухудшить заживление ран из-за токсических побочных эффектов.

Цель

Мы стремились оценить потенциал раздражения сосудов различными антисептическими растворами и мазями, обычно используемыми для краткосрочного и долгосрочного применения в качестве меры тканевой токсичности.

Метод

Раздражение сосудов оценивали с помощью теста с куриным яйцом (НЕТ) на хориоаллантоисной мембране (САМ). Воздействие на сосуды слизистой оболочки непосредственно оценивали путем стереомикроскопического наблюдения in vivo.

Результаты

Сильное раздражение САМ наблюдалось после кратковременного применения 1% октенидина-2HCl (Octeni sept™), 72% изопропанола (Cutasept™), 0,35% хлороксиленола (Dettol™) и 10% мази PVP-I ( Бетайсодона™). Средние раздражения наблюдались для 10% раствора ПВП-I (Betaisodona™), 3% лизосомальной мази PVP-I (Repithel™), 1.8% кадексомер-йодная мазь (Йодосорб™) и 1% кадексомер-йодные гранулы (Йодосорб™). Наконец, небольшое раздражение наблюдалось при использовании 1% раствора ПВП-I (Betaisodona™), 0,1% полигексанида плюс бетаина (Prontosan™) и 1% серебряно-сульфадиазиновой мази (Flammazine™), тогда как 0,04% раствора полигексанида (Lavanid™), промывания из стерильных личинок Lucilia sericata и отфильтрованных ферментов из Clostridium histolyticum (Iruxol-N™) не проявляли раздражающего действия. При долгосрочных подходах не было обнаружено раздражения сосудов для полигексанида, смывов из Lucilia sericata и ферментных фильтров из Clostridium histolyticum.

Заключение

Повреждение сосудов исследуемыми антисептиками является косвенным показателем их тканевой токсичности. Поразительно, но даже терапевтические вещества, которые считались безопасными при их применении для лечения хронических ран в клинических исследованиях, вызывали сильное раздражение САМ. Мы предлагаем отдавать предпочтение в клинической практике агентам с нулевым или низким потенциалом раздражения САМ для получения оптимальных результатов.

Ключевые слова: раздражение сосудов, хроническая рана, обработка ран, инфекция

Введение

Антисептические растворы и мази применяют для профилактики (т.е. предоперационная дезинфекция (краткосрочное применение) и лечение местных инфекций или критической колонизации хронических ран (длительное применение) [1-3]. На самом деле известно, что присутствие большого количества бактерий снижает или даже останавливает процесс нормального заживления ран. Показаниями к применению антисептиков являются не только клинические признаки местного инфицирования острых или хронических ран, но и критическая бактериальная колонизация > 10 5 колониеобразующих единиц (КОЕ) на г ткани, что составляет 10 3 КОЕ на мл. взвеси в микробных смывах [4-6].Недавнее многоцентровое исследование 1000 ран показало общее положительное влияние местных антисептиков на процесс заживления ран [27]. Напротив, общее некритическое применение антисептиков может привести к формированию резистентности и даже к замедлению заживления ран из-за побочных токсических эффектов [3,6,7].

В клинической практике местную терапию различают по способу применения (краткосрочное и долгосрочное) [8-13]. Растворы применяют для промывания и обработки острых и хронических ран в режиме кратковременного применения или в режиме длительного применения в виде влажно-высыхающих нелипких раневых повязок, комбинированных, т.е.е. с марлей. Соответственно, мази широко используются помимо широкого спектра других современных средств для лечения ран и повязок (например, неприлипающих марлевых повязок) при длительном лечении острых или хронических ран.

Основные медицинские требования к антисептическим препаратам включают широкий спектр антимикробной активности, незначительную системную токсичность и отличную местную совместимость с тканями [1,14,15]. Токсичность местных антисептиков, в том числе повреждение ими грануляционной ткани, хорошо изучена [5,15-18].Поразительно, но деструктивное действие новообразованной грануляционной ткани на сосуды плотного капиллярного сплетения расценивается как одно из наиболее тяжелых возможных повреждений, вызываемых этими препаратами. Поэтому показания к применению местных антисептиков следует тщательно оценивать [4,19].

Здесь мы использовали тест куриных эмбрионов на хориоаллантоисной мембране куриных яиц in vivo в качестве модели капиллярного сплетения грануляционной ткани для анализа тканевой совместимости наиболее часто используемых антисептиков [3,15,20, 21].Сосудистые повреждения САМ рассматривались как мера раздражения сосудов и, следовательно, повреждения тканей.

Материалы и методы испытанные препараты

Для теста HETCAM использовались следующие тестовые препараты: раствор Рингера (B. Braun Melsungen AG, Мельзунген, Германия), физиологический раствор хлорида натрия (0,9% NaCl, B. Braun Melsungen AG, Мельзунген). , Германия) и фосфатно-солевой буфер (PBS, Fluka, Buchs, Швейцария) служили в качестве отрицательного контроля, 1% додецилсульфат натрия (Fluka, Buchs, Швейцария) в PBS служили положительным контролем.Кроме того, использовались следующие коммерчески доступные антисептики: Cutasept™ (BODE Chemie Hamburg, Гамбург, Германия), содержащий 72% изопропанола, Octenisept™ (Schülke & Mayr, Нордерштедт, Германия), содержащий 0,1% октенидин-2HCl плюс 2% феноксиэтанола, Betaisodona. ™ раствор (Mundi pharma GmbH, Лимбург/Лан, Германия), содержащий 10 % повидон-йода (PVP-I), Prontosan™ (Medical Instruments Corporation, Золотурн, Швейцария), содержащий 0,1 % полигексанида плюс 0,1 % ундециленамидопропил-бетаина, Lavanid™ ( SERAG Wiessner KG, Найла, Германия), содержащий 0.04% полигексанид, мазь Flammazine™ (Solvay Arzneimittel GmbH, Ганновер, Германия), содержащая 1% сульфадиазина серебра (SSD), мазь Betaisodona™ (Mundipharma GmbH, Limburg/Lahn, Germany), содержащая 10% PVP-I, мазь Repithel™ ( Mundipharma GmbH, Лимбург/Лан, Германия), содержащая 3 % лизосомального PVP-I, мазь Iodosorb™ (Smith & Nephew, Hull, UK), содержащая 1,8 % кадексомера йода, и гранулы Iodo sorb™, содержащие 1 % кадексомера йода. Кроме того, мы использовали свежеотмытые выделения личинок Lucilia sericata (Neocura, Тюбинген, Германия).Приблизительно двести 3-4-дневных личинок второго возраста промывали 20 мл раствора NaCl (0,9%) в течение 2 часов. Dettol™ (R&C Pharmaceuticals Ltd, Mobeni, RSA) — широко используемый в Африке антисептический раствор, содержащий 4,8% хлороксиленола и 11,28% денатурированного спирта. Перед применением Dettol™ разбавляли 1:14 PBS, как рекомендовано в инструкциях производителя. Это привело к конечным концентрациям 0,35% хлороксиленола и 0,8% денатурированного спирта.

Наконец, мы использовали Iruxol-N™ (Smith&Nephew, Халл, Великобритания), содержащий ферментные фильтры из Clostridium histolyticum (e.г. клостридиумпептидаза) в качестве неантисептической мази для сравнения с тестируемыми антисептическими мазями. Ируксол-Н™ используется для ферментативной обработки ран.

Система hetcam для куриных эмбрионов

Оплодотворенные куриные яйца были взяты из местного инкубатория на 8-й день инкубации при 37,5°C. Яйца извлекали из инкубатора и промывали 70% этанолом. Для обеспечения правильного положения эмбриона яйца оставляли в горизонтальном положении на несколько минут. После разрушения оболочки сначала оценивали всю хориоаллантоисную мембрану с помощью стереомикроскопа SZ11 (Olympus Optical, Гамбург, Германия), оснащенного цифровой камерой (цветное изображение III) и программным обеспечением для анализа (Soft Imaging System, Штутгарт, Германия). .Для экспериментов использовали только интактные САМ.

Полуколичественная оценка раздражения сосудов

Оценка раздражения сосудов проводилась в соответствии с официальным протоколом INVITTOX № 47, предоставленным Службой научной информации (SIS) Европейского центра валидации альтернативных методов (ECVAM).

Следуя этому протоколу, на САМ наносили по 300 мкл каждого тестируемого препарата. В течение первых 5 минут (кратковременное применение) и через 60 минут (длительное применение) раздражение сосудов оценивали с помощью стереомикроскопа, позволяющего непосредственно оценивать прохождение эритроцитов через мембранные капилляры.Возникновение сосудистых кровоизлияний, лизиса сосудов или коагуляций сосудов в качестве морфологических критериев в ответ на испытуемые препараты затем использовали в следующей формуле:

IS=301-t(h)300*5+301-t(l)300* 7+301-t(c)300*9

Формула для расчета оценки раздражения (is)

Время t в секундах отмечает начало следующих эффектов в течение первых 5 минут (300 секунд) наблюдения: h = кровоизлияние в сосуды, l = лизис сосудов, c = коагуляция сосудов, e.г. t(h) обозначает время начала сосудистого кровотечения в секундах. Затем безразмерное частное умножается на коэффициент, указывающий влияние наблюдаемого эффекта на повреждение сосудов, например, коагуляция имеет наибольшее влияние, выраженное коэффициентом умножения 9. ИС охватывает значения от 0 до 21

Эффекты раздражения сосудов измеряются полуколичественно и дифференцируются в 4 диапазонах ИС по Шпильману.

0 = нет реакции (0,0 — 0,9)

1 = слабая реакция (1.0 — 4,9)

2 = умеренная реакция (5,0 — 8,9)

3 = сильная реакция (9 — 21).

Порог раздражения (It) выражает уровень токсичности вещества и оценивается путем эксперимента с разведением 3 яиц. после постепенного разбавления ИТ определяется как самая высокая концентрация, вызывающая легкое раздражение САМ.

Для каждого вещества непрерывно наблюдали за 3 яйцами в течение 5 минут для оценки Is, которая выражалась как среднее значение из 3 экспериментов.Для оценки порога раздражения наблюдали еще 3 яйца при применении различных разведений различных испытуемых веществ.

Для непрозрачных антисептических растворов и мазей тест был модифицирован. Вкратце, эти вещества наносили тонкими слоями (<300 мкл), что позволяло наблюдать за сосудом.

Результаты

После применения различных веществ наблюдаемые реакции на САМ выражали в виде баллов раздражения (IS) и порогов раздражения (IT) по Шпильману.Кроме того, мы включили показатели раздражения из предыдущих исследований [8,16]. Раствор Рингера, 0,9% раствор натрия хлорида (NaCl) и фосфатно-солевой буферный раствор (ФСБ) не оказывали влияния на сосуды САМ (ИС = 0,0, СТД = 0,0) даже при длительном режиме применения после 60 лет. минут, как и ожидалось. Напротив, положительный контроль с использованием 1% додецилсульфата натрия (SDS) вызывал сильное раздражение САМ (IS = 16,9, STD = 1,5) (данные не показаны).

В группе растворов местный антисептик Кутасепт™ (изопропанол 72%, ИС = 18.2, STD = 0,8), Octenisept™ (0,1% октенидин-2HCl плюс 2% феноксиэтанол, IS = 14,8, STD = 5,1) и Dettol™ (0,35% хлороксиленола и 0,8% денатурированного спирта, IS = 17,4, STD = 0,0) вызывали сильные раздражения (рис. -).

Стереоскопический вид на САМ после 5-минутного применения 72% изопропанола (Cutasept™) . Обратите внимание на диффузные геморрагические реакции сосудов САМ.

Вид на САМ после кратковременного применения 0,1% октенидина-2HCl F (Октенисепт™, 5 минут), что привело к сильному лизису сосудов .

Раствор Betaisodona™ (10% PVP-I, IS = 5,3, STD 1,6) продемонстрировал умеренные эффекты при кратковременном применении, тогда как разведение 1:10 с PBS (1% PVP-I, IS = 1,3, STD = 0,8) приводило лишь к незначительному повреждению сосудов. При длительном применении раствор Betaisodona™ вызывал тяжелые реакции САМ (рис. ). Раствор для промывания ран Prontosan™ (0,1 % полигексанид плюс 0,1 % ундециленамидопропилбетаин, IS = 1,6, STD = 2,7) продемонстрировал лишь незначительные эффекты при кратковременном применении. Как и в случае с бетаизодоном, длительное применение этого вещества приводило к сильному раздражению сосудов, в основном за счет лизиса сосудов (рис. 1).

Стереоскопический снимок САМ после длительного применения 10% раствора ПВП-I (Betaisodona™, 60 минут) . Отчетливо видны сильные кровоизлияния.

Вид на лизированные сосуды после 60-минутного применения 0,1% полигексанида плюс 0,1% ундециленамидопропил-бетаина (Prontosan™) .

Lavanid™ (0,04% полигексанид, IS = 0,0, STD = 0,0) и выделения стерильных личинок Lucilia sericata (IS = 0,0, STD = 0,0) не вызывали раздражающего действия даже при длительном применении.Порог раздражения (разбавление PBS, при котором наблюдается лишь незначительное воздействие на САМ 3 разных яиц) определяли для растворов с высоким раздражающим потенциалом: Cutasept™, Dettol™, Octenisept™ и Betaisodona™. Для достижения незначительного ИС необходимо было развести Деттол™ до 1 : 500, Кутасепт™ до 1 : 200, Октенисепт™ до 1 : 100 и Бетайзодона™ до 1 : 10 (с конечной концентрацией ПВП-йода 1%).

В группе мазей Betaisodona™ (10% PVP-I, IS = 15,8, STD = 2,1) показал сильное раздражение сосудов.Repithel™ (3% лизосомальный PVP-I, IS = 4,8, STD = 2,1), мазь Iodosorb™ (1,8% кадексомериодина, IS = 4,8, STD = 2,1) и гранулы Iodosorb™ (1% кадексомеродина, IS = 5,7, STD = 3,5) показал умеренное раздражение на CAM в краткосрочной и долгосрочной перспективе (рис. ).

3% лизосомальная мазь PVP-I (Repithel™, 60 минут) . Обратите внимание на умеренное раздражение сосудов мазью САМ by Repithel™ только в области нанесения.

Наконец, Flammazine™ (1% сульфадиазина серебра, IS = 1.3, стандартное отклонение = 2,2) вызывал лишь легкое раздражение, в то время как Iruxol-N™ (фермент из Clostridium histolyticum, IS = 0,0, стандартное отклонение = 0,0) не проявлял видимого влияния на САМ.

Показатели раздражения и пороги раздражения антисептиков, а также результаты длительного применения приведены в таблице и . Примечательно, что в течение 60 минут тестировались только образцы, не показавшие раздражения, слабого или умеренного раздражения после 5-минутного воздействия. Поразительно, но только 0,04% полигексанида (лаванида) и выделения личинок не вызывали раздражения в исследуемой модели.Препараты йода с низким содержанием йода (Repithel™ и Iodosorb™) вызывали умеренное раздражение сосудов на САМ. Кроме того, Iruxol-N™ не вызывал раздражения сосудов, и его эффекты были сопоставимы с отрицательным контролем в группе мазей.

Таблица 1

Показатели раздражения (IS), их стандартное отклонение (STD) и пороги раздражения (IT) антисептиков

15, 16 IT
Раствор промывки 0,9% Физиологический физиологический раствор, Ренгерный раствор (0,0 (0,0 ) )
буферного раствор фосфатно-буферный раствор 0,0 (0,0)
положительный контроль
1% SDS Додецилсульфат натрия 16.9 (1,5)
растворы
Dettol ™ 1: 14 0,35% хлороксиленол + 0,8% денатурированный спирт 17,4 (0.0) 1: 500
92% Isopropanol 72% ISOROPANOL 18.2 (0,8) (0,8) 18.0 1: 200
Octenisept ™ 0.1% OctenIDIN-2HCL 14.8 (5.1) (5.1) (5.1) 14.0 1: 100
10% PvP-I 5.3 (1.6) 1: 10 1: 10 1: 10
Betaisodona ™ 1:10 1% PVP-I (0,8) (0,8) (0,8) (0,8) (0,8)
Prontosan ™ 0,1% Polyhexanid 1.6 (2.7)
Лаванид™ 0.04% polyhexanid 0,0 (0.0) 0,0
МДТ стерильные смывы из Lucilia sericata личинками 0,0 (0,0)
мазей, таблеток
Iruxol-н ™ Ферментные фильтрации из Clostridium histolyticum 0,0 (0,0)
Flammazine ™ 1% серебра-сульфадиазин 1.3 (2.2)
10% PvP-I 15.8 (2.1)
Rapithel ™ 3% Lysosomal PvP-I 4.8 (2.1)
1,8% Cadexomer-iODine 8.3 (3.5)
1% Pellets 1% кадексомер-йод 5.7 (3.5)

Таблица 2

Эндинавский потенциал антисептики в длительном применении

1:10
Product ™ Сущность Время [мин]
отрицательный элемент управления
Rinsing Solutions 0,9% физиологический физиологический раствор, Ringer Solution 60415
буферизованный раствор PBS NO
положительный контроль
1% SDS Натрия додецильные sulfat тяжелые 5
решения:
Деттол™ 0.35% хлороксиленол + 0,8% денатурированный алкоголь Severe 5
92% ISOPROPANOL SEVERE 5
OCTenisept ™ 0,1% OctenIDIN — 2HCL 50418 5
Betaisodona ™ 10% PVP-I Severe 60418
1% PVP-I Service 60415
Prontosan ™ 0 .1% polyhexanid тяжелых 60
Lavanid ™ 0,04% polyhexanid нет 60
MDT стерильных смывов из Lucilia sericata личинок нет 60
Мази, пеллеты
Iruxol-н ™ Ферментных фильтрации из Clostridium histolyticum нет 5
Flammazine ™ 1% серебра-сульфадиазин небольших 5
10% PVP-I Severe 5
Rapithel ™ 3% Lysosomal PvP-I Умеренный 60418
IODOSORB ™ 1, 8% кадексомер-йод умеренная 60
Iodosorb™ Pellets 1% кадексомер-йод умеренная 60

Обсуждение

В настоящем исследовании мы проанализировали потенциал раздражения сосудов наиболее часто используемыми антисептическими растворами и мазями для лечения ран [16,20].Кроме того, мы стремились сравнить традиционные антисептические составы с современными концепциями, такими как терапия личинками санации. Тест HETCAM — метод, который оценивает морфологические критерии, такие как кровоизлияния, лизис сосудов и коагуляция, — был выбран в качестве модели для оценки раздражения сосудов в грануляционной ткани раны [8,16,20]

Различные отчеты показали, что обычно используемые антисептики для обработки ран могут вызывать раздражение сосудов в клинических концентрациях [2,15,22].Соответственно, наше исследование продемонстрировало сильную тканевую токсичность 72% изопропанола (IS = 18,2), 0,35% хлороксиленола плюс 0,8% денатурированного спирта (1:14, IS = 17,4) и 0,1% октенидина-2HCl (IS = 14,8). Полученные препараты, содержащие PVP-I, также показали более легкое, но значительное повреждение сосудов. Это согласуется с исследованиями, показавшими, что длительное воздействие на кожу человека водных растворов йода может вызвать раздражение или, в редких случаях, даже тяжелые кожные реакции [5, 17, 20, 23-25].Кроме того, было показано, что сильно разбавленные растворы ПВП-I обладают выраженной цитотоксичностью в культурах клеток фибробластов кожи человека in vitro [5,17,20,24]. Примечательно, что в то время как полигексанид в концентрации 0,04% не вызывал повреждения сосудов, 0,1% раствор вызывал легкое раздражение САМ.

Вдохновленные недавним прогрессом в лечении ран, мы включили в наше исследование смывы из Lucilia sericata, микроорганизма, используемого для биологической обработки ран, и ферментные фильтры из Clostridium histolyticum (Iruxol-N™).Оба вещества не вызывали раздражения САМ у исследуемой модели, что свидетельствует о хорошей переносимости.

Во избежание местных токсических реакций антисептики часто разбавляют физиологическими растворами для полоскания, такими как физиологический раствор или растворы Рингера, т.е. 10% йод разводят в соотношении 1:10 перед обработкой ран или полосканием живота [17]. Соответственно, определение потенциально безопасных концентраций имеет значение для клинической практики. Таким образом, мы использовали растворы для полоскания, а также растворы антисептиков для определения их порогов раздражения (IT).Поскольку оценка ИТ возможна только для веществ с умеренной или тяжелой реакцией, мы определили ИТ для 72% изопропанола (ИТ = 1:200), 0,1% октенидина-2HCl (ИТ = 1:100), 4,8% хлороксиленола плюс 11,28%. денатурированный спирт (ИТ = 1:500) и 10% ПВП-И (ИТ = 1:10). Здесь 10% PVPI с IT 1:10 был веществом, которое показало самый низкий токсический потенциал, тогда как 4,8% хлороксиленола плюс 11,28% денатурированного спирта достигли самого высокого IT (1:500).

В клинических условиях местные антисептики сначала контактируют с фибрином, кровью и мусором.За пределами этой поверхности можно предположить наличие либо свежей грануляционной ткани, либо фиброзной ткани вследствие хронического нарушения заживления раны [8]. Цитотоксическое воздействие на этот слой можно было бы переносить, если бы не было повреждения более глубоких структур, таких как сосудистые сплетения [5]. Повреждение сосудистого сплетения (кровоизлияние, лизис сосудов или коагуляция) может привести к серьезному нарушению регенерации тканей и плохому заживлению раны или даже его отсутствию [26]. Кроме того, цитотоксичность зависит от концентрации и обратно пропорциональна сложности системы тестирования.Разработка антисептиков с низким цитотоксическим потенциалом может улучшить заживление ран за счет сохранения хрупкой неоангиогенной сосудистой ткани.

Здесь мы приводим дополнительные доказательства токсичности антисептиков, обычно используемых в клинической практике. Наши результаты указывают на хорошую переносимость низкоконцентрированных растворов полигексанидов и биологических средств для лечения ран, что подтверждается анализом HETCAM.

Тест HETCAM является дешевым и простым методом оценки потенциала раздражения сосудов веществами сосудистой системы.Его релевантность может быть классифицирована между тест-системами in vivo и ex vivo. При сравнении различных измеренных эффектов антисептиков, использованных в этом исследовании, с результатами предыдущих клинических испытаний было обнаружено хорошее соответствие. Мы пришли к выводу, что среднее раздражающее действие в HETCAM можно считать безопасным для применения антисептических веществ на хронических ранах, тогда как в клинических условиях следует избегать веществ с сильным раздражающим действием. Поэтому для лечения хронических ран мы рекомендуем использовать 0.04% полигексанид и санация личинок. Кроме того, безопасными считаются 1% серебряно-сульфадиазиновые и ферментативные фильтры из Clostridium histolyticum. Все испытанные препараты йода с концентрацией йода до 3% показали лишь умеренные побочные эффекты и поэтому также могут считаться безопасными для лечения хронических ран.

Каталожные номера

  • Борнсайд GH, Борнсайд BB. Сравнение методов влажного тампона и биопсии ткани для количественного определения бактерий в экспериментальных послеоперационных ранах.J Травма. 1979; 19: 103–105. doi: 10.1097/00005373-197

    0-00005. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

  • Brennan SS, Foster ME, Leaper DJ. Антисептическая токсичность при заживлении ран вторичным натяжением. Джей Хосп заражает. 1986; 8: 263–267. doi: 10.1016/0195-6701(86)-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Moller M, Suschke U, Nolkemper S. et al. Антибактериальные, противовирусные, антипролиферативные и индуцирующие апоптоз свойства Brackenridgea zanguebarica (Ochnaceae) J Pharm Pharmacol.2006; 58: 1131–1138. [PubMed] [Google Scholar]
  • Лангер С., Седих Салакде М., Герц О. и др. Влияние местных антисептиков на микроциркуляцию кожи. Евр J Med Res. 2004; 9: 449–454. [PubMed] [Google Scholar]
  • Muller G, Kramer A. Индекс биосовместимости антисептиков путем параллельной оценки антимикробной активности и клеточной цитотоксичности. J Антимикробная химиотерапия. 2008;61:1281–1287. doi: 10.1093/jac/dkn125. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Webster J, Osborne S.Предоперационное купание или душ с кожными антисептиками для предотвращения инфицирования области хирургического вмешательства. Cochrane Database Syst Rev. 2006. p. CD004985. [PubMed]
  • Луч JW. Актуальное серебро для инфицированных ран. Джей Атл Трейн. 2009; 44: 531–533. doi: 10.4085/1062-6050-44.5.531. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Gardner SE, Frantz RA, Doebbeling BN. Достоверность клинических признаков и симптомов, используемых для выявления локализованной хронической раневой инфекции. Восстановление ран. 2001; 9: 178–186.doi: 10.1046/j.1524-475x.2001.00178.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Marquardt C, Bolke E, Gerber PA. и др. Корреляция распределения кожного натяжения и оксигенации тканей с острым расширением наружных тканей. Евр J Med Res. 2009; 14: 480–486. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • O’Meara S, Al-Kurdi D, Ologun Y, Ovington LG. Антибиотики и антисептики при венозных язвах голени. Cochrane Database Syst Rev. 2010. p. CD003557. [PubMed]
  • Barbaud A, Collet E, Le Coz CJ.и др. Контактная аллергия при хронических язвах ног: результаты многоцентрового исследования, проведенного у 423 пациентов, и предложение по обновленной серии пластырей. Контактный дерматит. 2009; 60: 279–287. doi: 10.1111/j.1600-0536.2009.01541.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Ryssel H, Kloeters O, Germann G. et al. Антимикробный эффект уксусной кислоты — альтернатива обычным местным антисептикам? Бернс. 2009; 35: 695–700. doi: 10.1016/j.burns.2008.11.009. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Мэри Аммонс CB.Стратегии борьбы с биопленкой и необходимость инноваций в уходе за ранами. Недавний Пэт Antiinfect Drug Discov. 2009. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  • Fleischmann W, Russ M, Moch D, Marquardt C. [Биохирургия — личинки, действительно ли они лучшие хирурги?] Хирург. 1999;70:1340–1346. doi: 10.1007/s001040050790. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Kalteis T, Luring C, Schaumburger J. et al. [Тканевая токсичность антисептиков] Z Orthop Ihre Grenzgeb. 2003; 141: 233–238. doi: 10.1055/s-2003-38654.[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Luepke NP. Тест хориоаллантоисной мембраны куриного яйца на потенциал раздражения. Пищевая химическая токсикол. 1985; 23: 287–291. doi: 10.1016/0278-6915(85)

    -4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Reimer K, Vogt PM, Broegmann B. et al. Инновационная лекарственная форма для местного применения для заживления ран и лечения инфекций: исследования in vitro и in vivo гидрогеля повидон-йода в липосомах. Дерматология. 2000; 201: 235–241. doi: 10.1159/000018494. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Rizzi SC, Upton Z, Bott K, Dargaville TR.Последние достижения в заживлении кожных ран: подходы биомедицинских устройств. Эксперт Rev Med Devices. 2010;7:143–154. doi: 10.1586/erd.09.57. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Бреннан С.С., Leaper DJ. Влияние антисептиков на заживление раны: исследование с использованием ушной камеры кролика. Бр Дж Сур. 1985; 72: 780–782. doi: 10.1002/bjs.1800721004. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Wutzler P, Sauerbrei A, Hartl A, Reimer K. Сравнительное тестирование липосомальных и водных композиций повидон-йода на их ангиораздражающий потенциал в хориоаллантоисной мембране культивируемых ex ovo куриных эмбрионов.Дерматология. 2003; 207:43–47. дои: 10.1159/000070940. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Кишор А.С., Сурэха П.А., Сехар П.В. и др. Биоанализ хориоаллантоисной мембраны куриного яйца: альтернатива in vitro тесту на раздражение глаз драйзом для скрининга пестицидов. Int J Toxicol. 2008; 27: 449–453. doi: 10.1080/10

    0802656996. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

  • Raahave D, Friis-Moller A, Bjerre-Jepsen K. et al. Инфекционная доза аэробных и анаэробных бактерий при сепсисе послеоперационной раны.Арка Сур. 1986; 121: 924–929. doi: 10.1001/archsurg.1986.01400080070012. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Lamme EN, Gustafsson TO, Middelkoop E. Кадексомериодиновая мазь стимулирует регенерацию эпидермиса при экспериментальных полнослойных ранах. Арка Дерматол Рез. 1998; 290:18–24. doi: 10.1007/s004030050271. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Стин М. Обзор применения повидон-йода (PVP-I) при лечении ожогов. Postgrad Med J. 1993; 69: Приложение 3: S84–S92.[PubMed] [Google Scholar]
  • Вильянто Дж. Дезинфекция хирургических ран без торможения нормального заживления ран. Арка Сур. 1980; 115: 253–256. doi: 10.1001/archsurg.1980.01380030009003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • О’Мира С., Каллум Н., Маджид М., Шелдон Т. Систематические обзоры ухода за ранами: (3) противомикробные препараты для хронических ран; (4) диабетическая язва стопы. Оценка медицинских технологий. 2000; 4:1–237. [PubMed] [Google Scholar]
  • Coerper S, Wicke C, Pfeffer F, Köveker G, Becker HD.Документирование 7051 хронической раны с использованием новой компьютеризированной системы в сети центров лечения ран. Арка Сур. 2004;139(3):251–258. doi: 10.1001/archsurg.139.3.251. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Антибактериальная активность меда

https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2020.10.017Get rights and content

Abstract

Мед является мощным противомикробным средством с широкий спектр эффектов. Антибактериальной эффективности меда способствуют различные компоненты: содержание сахара; полифенольные соединения; пероксид водорода; 1,2-дикарбонильные соединения; и пчелиный дефенсин-1.Все эти элементы присутствуют в разных концентрациях в зависимости от источника нектара, типа пчелы и места хранения. Эти компоненты работают синергетически, позволяя меду эффективно бороться с различными микроорганизмами, включая бактерии с множественной лекарственной устойчивостью, и модулировать их устойчивость к противомикробным агентам. Эффективность и активность меда против микроорганизмов зависит от типа произведенного меда, который зависит от его ботанического происхождения, здоровья пчелы, его происхождения и метода обработки.Применение антибиотиков с медом показало лучший антимикробный потенциал, и были отмечены синергетические эффекты против биопленок. В медицине мед используется для лечения поверхностных ран, ожогов и воспалений, а также оказывает синергетическое действие при применении с антибиотиками. Восстановление тканей усиливается за счет низкого pH меда (3,5–4): он вызывает снижение активности протеаз в месте раны, повышает высвобождение кислорода из гемоглобина и стимулирует активность фибробластов и макрофагов. Кроме того, H 2 O 2 обладает антисептическим действием, дезинфицирует место раны и стимулирует выработку фактора роста эндотелия сосудов.Использование меда очистит раны или ожоги от свободных радикалов и уменьшит образование рубцов и контрактур. Противовоспалительный и антибактериальный потенциал меда сохраняет влажность поврежденного участка и, таким образом, предотвращает его ухудшение и фиброз. Мед может способствовать быстрому заживлению и уменьшению рубцов и очень удобен для пластической хирургии. Мацерация кожи защищена медом из-за его высокой осмолярности и сохранения влаги в месте повреждения. В неинфицированных областях мед по-прежнему уменьшал боль и воспаление.В целом, использование меда в медицинских учреждениях уменьшило экономические потери и обеспечило доказанную экономическую выгоду за счет снижения прямых затрат по сравнению с традиционными методами лечения и использования меньшего количества антибиотиков, более быстрого заживления и меньшего пребывания в больнице. Этот обзор предназначен для обзора антибактериальной активности меда и его применения.

Ключевые слова

ключевые слова

Mody

антибиотики

антибиотики

Synergy

Synergy

раны и ожоги

Собещения

MDR MDR

MultiDrug, устойчивый к / устойчивостью

MRSA

Метициллин-устойчивый Staphylococcus aureus

Рекомендуемые изделия со складами (0)

© 2020 Автор.Опубликовано Elsevier BV от имени Университета короля Сауда.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Совместимость дезинфицирующих средств с Olympus …

ЗАЯВЛЕНИЕ О СОВМЕСТИМОСТИ OLYMPUS FLEXIBLE ENDOSCOPES Olympus KeyMed не может дать какие-либо рекомендации в отношении микробиологической эффективности дезинфицирующего/стерилизационного раствора или процесса – это должно быть исследовано и рассмотрено больничный комитет по инфекционному контролю или аналогичный орган совместно с другими соответствующими отделениями больницы, включая группу пользователей, группу управления рисками и консультанта по охране труда и технике безопасности.В этом контексте повышение безопасности пользователей и снижение риска инфицирования пациентов являются явно полезными целями, однако они не могут быть введены без признания того факта, что производитель процесса обеззараживания или решения несет очевидную ответственность за обеспечение инструменты не повреждаются в процессе. Таким образом, любые изменения в политике обеззараживания должны касаться вопроса совместимости с соответствующими медицинскими устройствами, как подчеркивается в MDA SN 2001(28) «Совместимость медицинских устройств и обработка». Оборудование с обеззараживающими агентами».На этом фоне предоставляется следующая информация относительно совместимости различных систем обеззараживания, растворов, использования ультрафиолетового (УФ) света и воды обратного осмоса (RO) с strong> Гибкие эндоскопы Olympus. Компоненты неоригинального производителя оборудования (OEM) При разработке любого многоразового медицинского устройства необходимо учитывать ряд факторов, чтобы убедиться, что оно подходит для своего применения и отвечает требованиям заявления о «целевом использовании».Выбор материалов и методов производства, используемых для создания каждого инструмента Olympus, был тщательно отобран и протестирован инженерами отдела исследований и разработок Olympus, чтобы гарантировать, что каждое устройство обеспечивает оптимальную производительность для врача. и безопасно обеззараживается для дальнейшего использования. Каждый инструмент Olympus поставляется с руководством по эксплуатации, и в этом документе подробно описаны утвержденные методы обеззараживания, протестированные Olympus.Если многоразовое медицинское устройство Olympus отремонтировано организацией, которая не подходит к деталям производителя оригинального оборудования (OEM) или не соответствует процедурам OEM, Olympus не может предоставить уверенность в том, что валидированный процесс обеззараживания может в достаточной степени подготовить устройство к дальнейшему использованию пациентом. Аналогичным образом, если установлены компоненты сторонних производителей, Olympus не может гарантировать долговечность материалов после их обеззараживания (например, автоклавированием или химическими дезинфицирующими средствами).В связи с этим пользователи Olympus, которые выбирают поставщика услуг, использующего компоненты и методы ремонта сторонних производителей, должны обратиться в эту ремонтную организацию за консультацией по проверенным методам обеззараживания, а также по совместимости материалов. Обратите внимание, что этот документ регулярно обновляется. Последнюю версию можно загрузить с веб-страницы Olympus KeyMed в разделе «Обеззараживание». Кроме того, печатную копию можно запросить в нашем отделе обслуживания клиентов по телефону (01702) 616333. 8 KMF 04395 Июнь 2012 г. 1 из 18 CR 03372

Appleseed (видео 1988 г.) — Appleseed (видео 1988 г.) — обзоры пользователей и заставляет зрителя поверить, что многое из того, что просматривается, является фактическим предсказанием будущего Земли.

Appleseed, основанный на одноименной манге 1985 года, разворачивается в постапокалиптических последствиях Третьей мировой войны. Новая порода Governemnet и наскребли то, что осталось от мирового правительства, чтобы собрать экспериментальную утопию, «Олип», предположительно свободный от проблем и стремлений прошлого мира. Дюнан Натт и Булиареус Гекатониклз — двое из лучших в полиции, и когда они решили, что больше не смогут получить больше пуль, им поручили уничтожить бесцветного террориста, А. Дж. Себастьяна, цель которого — уничтожить Дестори Олимп.на почве «порабощения» человеческой судьбы.

Во-первых, любой, кто смотрит это, может видеть, насколько это дрянной, но, несмотря на это, есть над чем задуматься, чем кажется на первый взгляд. Например, вы сбиты с толку верой в то, кто на самом деле плохой парень — моральные ценности террориста выше, чем у полиции и правительства, но то, что они делают, тоже по праву хорошо.

Анимация становится все сильнее и сильнее, и она не похожа на AKIRA, но она умеренная для OVA фильмов категории B 80-х.Дизайн меха кажется причудливым, но фактическим и спорным. Есть также ссылки, чтобы мы знали о физической стороне используемой технологии. Одна вещь, которая озадачила меня в этом аниме, заключалась в том, что в нем были спорные ссылки на греческую мифологию, особенно в именах персонажей.

Аналоговое качество фильма, однако, преследует все это от начала до конца, с плохим освещением и нечеткой AV-записью.

В общем, это очень приятные часы с парой смешных сцен, если вы любите аниме.***8/10***

5 из 15 нашли это полезным. Был ли этот отзыв полезен? Войдите, чтобы проголосовать.
Постоянная ссылка

Как чистить и стерилизовать микроскоп

Вирусы могут оставаться заразными на таких поверхностях, как металл, стекло или пластик, от нескольких часов до нескольких дней. Следовательно, регулярная очистка и дезинфекция микроскопа важны для обеспечения безопасности и здоровья лаборантов и научного персонала.

Вот несколько рекомендаций по поддержанию микроскопа и оптической системы в чистоте и стерилизации.

Очистка и дезинфекция рамки микроскопа

После использования микроскопа очистите корпус, если заметите грязь и загрязнения на поверхностях. Затем продезинфицируйте поверхность, чтобы убить микробы. Дезинфекция после очистки помогает снизить риск распространения инфекции среди других сотрудников лаборатории. В частности, во время работы микроскопа часто прикасаются к шторам окуляра, рукоятке предметного столика, ручке фокусировки и револьверной головке, поэтому эти детали необходимо тщательно очищать и стерилизовать.

Мы рекомендуем следующие передовые методы очистки и дезинфекции рамы:

  • Чистка рамы : Чтобы удалить любые пятна, сначала протрите раму куском ткани, смоченным в небольшом количестве нейтрального моющего средства. Затем протрите раму тканью, смоченной в теплой воде. Во время чистки не касайтесь линзы.
  • Дезинфекция рамки : Мы рекомендуем использовать 70% этанол, так как он эффективно дезинфицирует микроскоп, не повреждая рамку.Помните, что избегайте использования органических растворителей, за исключением этанола, который может повредить пластиковые детали.

При чистке и дезинфекции микроскопа всегда соблюдайте правила гигиены рук. Вот несколько важных напоминаний:

  • Надевайте перчатки при очистке и дезинфекции корпуса микроскопа и оптики.
  • Выбрасывайте перчатки после каждой чистки, затем мойте руки водой с мылом в течение 20 секунд. Если мыло и вода недоступны и ваши руки не выглядят заметно грязными, используйте дезинфицирующее средство для рук на спиртовой основе, содержащее не менее 60% спирта.

Теперь, когда мы рассмотрели рекомендации по очистке корпуса микроскопа, давайте рассмотрим, как правильно чистить оптическую систему.

Поддержание чистоты оптической системы

Как и в случае с корпусом микроскопа, всегда очищайте и дезинфицируйте оптику сразу после использования. Это не только делает оборудование безопасным и чистым для других сотрудников лаборатории, но и удаляет пыль и загрязнения, которые могут мешать наблюдению, повреждать поверхность объектива и влиять на качество изображения.

Ниже мы собрали несколько шагов, которые помогут вам очистить от пыли, грязи и микробов открытые участки объективов, окуляров, фильтров и конденсоров. Если требуется внутренняя или капитальная очистка, обратитесь за помощью к местному представителю Olympus.

Шаги по очистке и дезинфекции оптических компонентов микроскопа

  1. Сначала проверьте наличие пыли на поверхности объектива с помощью лупы. Если лупы нет под рукой, просто используйте окуляр и поднесите его к поверхности линзы, чтобы увеличить пыль или грязь.
  2. После осмотра удалите грязь и пыль, прилипшие к поверхности, с помощью груши.
  3. Затем возьмите лист бумаги для линз и оберните его вокруг пальца, чтобы получилась точка. На этом этапе важно использовать бумагу для линз, а не салфетки для лица, лабораторные салфетки или бумажные полотенца. Потребительские ткани содержат рыхлые грубые волокна, которые могут поцарапать поверхность линзы или оторваться и остаться на линзе. Для оптики с меньшей площадью поверхности можно создать тонкую точку, сложив ткань треугольником.
  4. Нанесите небольшое количество жидкости для чистки линз или чистящей смеси на кончик бумаги для линз. Мы рекомендуем 70% этанол, потому что он может эффективно и безопасно очищать и дезинфицировать поверхность.
  5. При очистке поверхности объектива протирайте от центра к периферии круговыми движениями, как показано ниже:

    Техника спирального протирания: протирайте от центра к периферии круговыми движениями

    Большие поверхности, такие как стеклянная пластина, могут быть слишком большими для протирки с использованием этого метода.В этом случае просто держите бумагу для линз на поверхности, медленно вращая объект и касаясь только краев.

    Чтобы очистить поверхности конденсора и световыходного стекла, возьмите лист бумаги для линз между средним и указательным пальцами, затем сложите и оберните его вокруг указательного пальца. Придерживая салфетку большим пальцем, протирайте поверхности линз.

    При очистке оптических компонентов всегда выбрасывайте бумагу для линз после однократного использования.

  6. С помощью окуляра или лупы проверьте чистоту объектива на наличие оставшейся пыли или остатков.Если цвет, отраженный от поверхности объектива, выглядит неравномерным, это свидетельствует о том, что на объективе остались пылинки и грязь. В этом случае снова начните процесс очистки, пока линза не будет очищена от загрязнений.
  7. Убедившись, что ваш оптический аксессуар чист, немедленно присоедините очищенный компонент к микроскопу, чтобы сохранить систему в порядке.

Эти семь шагов содержат основные инструкции по очистке оптики. Если вы работаете с маслом, обязательно прочитайте следующий пост в блоге: 6 советов по правильному удалению иммерсионного масла с ваших объективов.

Поддержание чистоты рабочего пространства микроскопа

Помимо регулярной чистки и дезинфекции микроскопа и оптики, также обращайте внимание на окружающую среду. Используйте микроскоп в чистом месте без вибрации и наклона. В помещении также не должно быть влаги, чтобы не было плесени, и в нем должна быть постоянная температура. При хранении микроскопа обязательно накрывайте его, чтобы предотвратить воздействие пыли.

*Обратите внимание, что гарантия не распространяется на порчу продукта, вызванную чрезмерным использованием.

Связанный контент

6 советов по правильному удалению иммерсионного масла с объективов

Часто задаваемые вопросы об оптической микроскопии

Антибактериальное покрытие и иммуноускользающее покрытие для ортопедических имплантатов

переломы костей, дегенеративные заболевания суставов и остеопороз значительно увеличились из-за глобального старения ( 1 , 2 ).Следовательно, ортопедические имплантаты, включая винты, пластины, гвозди и искусственные суставы, пользуются большим спросом в медицинских учреждениях для ортопедических операций ( 3 , 4 ). Однако сообщалось, что обычные ортопедические имплантаты подвержены бактериальной адгезии и образованию биопленки, что может вызвать инфекцию области хирургического вмешательства (ИОХВ) после операции ( 5 , 6 ). После того, как на поверхности ортопедического имплантата образовалась биопленка, ее удаление становится крайне затруднительным даже при больших дозах антибиотиков.Таким образом, это обычно приводит к тяжелой послеоперационной инфекции ( 7 , 8 ). Из-за проблем, описанных выше, лечение инфицированных имплантатов должно включать повторную операцию, которая включает удаление всех имплантатов и окружающих тканей; таким образом, пациенты страдают от сильной боли и некоторых рисков ( 9 , 10 ). Для решения некоторых из этих проблем были разработаны ортопедические имплантаты с лекарственным покрытием для предотвращения инфекции путем уничтожения бактерий, прикрепленных к поверхности ( 11 ). , 12 ).Тем не менее, стратегия по-прежнему имеет несколько ограничений. Сообщалось, что длительная имплантация имплантатов с лекарственным покрытием вызывала повреждение окружающих тканей и вызывала воспаление, которое могло привести к некрозу ( 13 , 14 ). Кроме того, органические растворители, которые могут присутствовать после процесса производства ортопедического имплантата с лекарственным покрытием и которые строго запрещены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, требуют дополнительных этапов очистки для соответствия его стандартам ( 15 ).Контролируемое высвобождение лекарств с помощью имплантатов, выделяющих лекарство, было сложной задачей, и его применение для длительного использования невозможно из-за его ограниченной способности загружать лекарство ( 16 ). Другая распространенная стратегия включает покрытие имплантатов полимером, препятствующим биообрастанию. , что предотвращает прилипание биовеществ и бактерий к поверхности ( 17 ). Например, цвиттерионные полимеры привлекли внимание из-за их неадгезивных свойств при контакте с белками плазмы, клетками и бактериями.Однако он имеет ряд ограничений, связанных с долговременной стабильностью и механической прочностью, которые препятствуют практическому применению в ортопедических имплантатах, особенно потому, что во время хирургических операций возникают механические царапины ( 18 , 19 ). Кроме того, ортопедические имплантаты, изготовленные из биоразлагаемых материалов, были приняты из-за их высокой биосовместимости, отсутствия необходимости хирургического удаления и способности очищать поверхность посредством эрозии ( 20 , 21 ).В процессе эрозии химическая связь между полимерной матрицей разрушается и отрывается от поверхности, прилипатель очищает ее поверхность. Тем не менее, защита от биологического обрастания посредством очистки поверхности эффективна в краткосрочной перспективе. Более того, большинство резорбируемых материалов, включая поли(молочно-гликолевую кислоту) (PLGA), полимолочную кислоту (PLA) и сплав на основе магния, подвергаются неравномерному биоразложению и эрозии в организме, что отрицательно сказывается на механической стабильности ( 22 ). Кроме того, биодеградированные частицы пластины обеспечивают место для бактериальной адгезии, увеличивая вероятность инфекции в долгосрочной перспективе.Такая механическая деградация и риск инфицирования ограничивают практическое применение в ортопедической хирургии ( 23 ). Супергидрофобные (SHP) поверхности, которые имитируют иерархическую структуру листа лотоса, стали потенциальным решением для защиты поверхностей от биологического обрастания ( 24 , ). 25 ). Когда поверхности SHP погружаются в жидкость, пузырьки воздуха задерживаются, образуя воздушные карманы и предотвращая прилипание бактерий ( 26 ). Однако недавние исследования показывают, что поверхности SHP имеют недостатки, связанные с механической прочностью и долговременной стабильностью, что затрудняет их применение для медицинских имплантатов.Кроме того, воздушные карманы растворяются, теряя свойство защиты от биообрастания и, следовательно, приводя к более обширной бактериальной адгезии из-за большой площади поверхности поверхностей SHP ( 27 , 28 ). Недавно Айзенберг и его коллеги представили инновационный подход к покрытию поверхности, препятствующему биообрастанию, разработав скользкую поверхность, вдохновленную растением-кувшином Nepenthes ( 29 , 30 ). Скользкая поверхность демонстрирует долговременную стабильность в условиях давления жидкости, экстремально отталкивает биологические жидкости и обладает свойством самовосстановления.Однако не существует подхода, который наносил бы покрытие на медицинские имплантаты сложной формы, а также демонстрировал бы процесс заживления поддерживающих поврежденных тканей после его имплантации.

Здесь мы представляем смазанную поверхность ортопедического имплантата (LOIS), микро/наноструктурированную поверхность ортопедического имплантата, плотно соединенную с тонким слоем смазки, для предотвращения бактериальных инфекций, связанных с ортопедической хирургией, такой как фиксация перелома. Благодаря микро-/нано-иерархическим структурам, функционализированным фтором, которые прочно удерживают смазочные материалы на структуре, разработанные LOIS могут полностью противостоять прилипанию различных жидкостей и сохранять свойства защиты от биологического обрастания в течение длительного периода времени.Покрытие LOIS можно наносить на различные материалы разной формы, предназначенные для остеосинтеза. Исключительные противообрастающие свойства LOIS в отношении биопленочных бактерий [ Pseudomonas aeruginosa и метициллин-резистентного Staphylococcus aureus (MRSA)] и биологических субстанций (клеток, белков и кальция) были подтверждены in vitro, что привело к менее чем 1% прикрепления при обширной адгезии. произошло на голом субстрате. Кроме того, самовосстановление из-за просачивающейся смазки помогло сохранить ее свойство защиты от биологического обрастания даже после возникновения механических воздействий, таких как царапины на поверхности.Результаты испытаний на механическую прочность показали незначительное снижение общей прочности даже после структурной и химической модификации. Кроме того, был проведен эксперимент ex vivo, моделирующий механические нагрузки, присутствующие в хирургической среде, чтобы продемонстрировать, что LOIS может выдерживать различные механические нагрузки, возникающие во время ортопедической хирургии. Наконец, мы продемонстрировали превосходные антибактериальные свойства и биосовместимость LOIS, используя модель перелома бедренной кости in vivo на кроликах.Стабильное смазывающее действие и свойства против биологического обрастания в течение 4 недель после имплантации обеспечили эффективную защиту от инфекций и иммунитета без задержки процесса заживления кости, что было подтверждено результатами рентгенографии и гистологии.

РЕЗУЛЬТАТЫ

На рис. 1А показана схема разработанного LOIS с микро-/нано-иерархическими структурами, имплантированными в модель перелома бедренной кости кролика, чтобы подтвердить его отличные антибиообрастающие и антиинфекционные свойства. Был применен биомиметический подход, чтобы имитировать поверхность растения-кувшина и предотвратить биообрастание путем объединения слоя смазки с микро/наноструктурой поверхности.Пропитанная смазкой поверхность сводит к минимуму контакт между биовеществами и поверхностью, что обеспечивает исключительное свойство защиты от биологического обрастания и демонстрирует долговременную стабильность из-за образования стабильной химической связи на поверхности. В результате свойство смазанной поверхности противостоять биообрастанию допускает различные практические применения в биомедицинских исследованиях. Тем не менее, обширные исследования того, как эта исключительная поверхность взаимодействует в естественных условиях, все еще остаются незавершенными. Неадгезивные свойства LOIS были подтверждены путем сравнения его с голым субстратом in vitro с использованием альбумина и биопленочных бактерий (рис.1Б). Кроме того, эффективность биологического обрастания была продемонстрирована путем скатывания капель крови с наклонных голых подложек и подложек LOIS (рис. S1 и видео S1). Как видно из изображений флуоресцентной микроскопии, на голом субстрате, инкубированном в белково-бактериальной суспензии, было обнаружено большое количество прилипших к поверхности биовеществ. Однако LOIS почти не проявлял флуоресценции из-за его превосходных свойств защиты от биологического обрастания. Для подтверждения свойств защиты от биообрастания и инфекций LOIS наносили на поверхность ортопедических имплантатов для остеосинтеза (пластины и винты) и помещали в модель перелома кролика.Перед имплантацией как голые ортопедические имплантаты, так и ЛОИС инкубировали в бактериальной взвеси в течение 12 часов. Предварительная инкубация обеспечивает образование биопленки на поверхности голого имплантата для сравнения. На рис. 1С представлена ​​фотография места перелома через 4 недели после имплантации. С левой стороны у кроликов, которым имплантировали голые ортопедические имплантаты, наблюдались серьезные уровни воспаления из-за образования биопленки на поверхности имплантата. У кроликов, которым имплантировали LOIS, наблюдались противоположные результаты: в окружающих тканях LOIS не было ни признаков инфекции, ни воспаления.Кроме того, оптическое изображение слева, показывающее место хирургического вмешательства у кролика с голыми имплантатами, продемонстрировало, что на поверхности LOIS не было обнаружено различных адгезивов, присутствующих на поверхности голого имплантата. Это указывает на то, что LOIS обладает долговременной стабильностью и способностью сохранять свои противообрастающие и антиадгезионные свойства.

Рис. 1 LOIS для ортопедических имплантатов с защитой от биологического обрастания.

( A ) Схема LOIS и его имплантация в модель перелома бедренной кости кролика.( B ) Изображения белковой и бактериальной биопленки на голой поверхности и подложке LOIS с помощью флуоресцентной микроскопии. ( C ) Фотографии и ( D ) рентгеновские снимки места перелома (выделено красным прямоугольником) через 4 недели после имплантации. Фото: Кёмин Че, Университет Ёнсе.

Стерилизованные голые отрицательные имплантированные кролики продемонстрировали регулярный процесс заживления кости без каких-либо признаков воспаления и инфекции. С другой стороны, имплантаты SHP, предварительно инкубированные в бактериальной суспензии, продемонстрировали инфекционное воспаление в окружающих тканях.Это можно объяснить его неспособностью ингибировать бактериальную адгезию в течение длительного периода времени (рис. S2). Чтобы продемонстрировать, что LOIS не влияет на процесс заживления, но ингибирует возможную инфекцию, связанную с имплантацией, сравнивали рентгеновские снимки места перелома между голым положительным субстратом и LOIS (рис. 1D). На рентгеновских снимках с голым положительным имплантатом была видна стойкая остеолитическая линия, указывающая на то, что кость не полностью зажила. Это говорит о том, что процесс восстановления кости мог быть значительно замедлен из-за воспаления, связанного с инфекцией.Напротив, у кролика, которому имплантировали LOIS, было показано, что он зажил, не демонстрируя явных участков перелома. Были предприняты многочисленные усилия для разработки медицинских имплантатов с долгосрочной стабильностью и функциональностью, включая защиту от биологического обрастания. Однако в динамических условиях, когда существуют различные биовещества и адгезия тканей, они ограничили разработку клинически надежного метода. Чтобы преодолеть эти недостатки, мы разработали микро/наноиерархическую структуру и химически модифицированную поверхность, которая была оптимизирована для максимального удержания скользкой смазки, что обусловлено высокой капиллярной силой и химическим сродством.Рисунок 2А демонстрирует общий процесс изготовления LOIS. Сначала была подготовлена ​​подложка из медицинской нержавеющей стали (SS) 304. Во-вторых, микро/наноструктура формировалась на подложке НС путем химического травления раствором плавиковой кислоты (HF). Для восстановления свойства коррозионной стойкости НС протравленные подложки обрабатывали раствором азотной кислоты (HNO 3 ) ( 31 ). Пассивация повышает коррозионно-стойкие свойства подложки из нержавеющей стали, заметно замедляя коррозионные процессы, которые могут ухудшить общие характеристики LOIS.Затем поверхность химически модифицировали путем формирования самособирающегося монослоя (SAM) с 1 H , 1 H , 2 H , 2 H -перфтороктилтриэтоксисиланом (POTS) для увеличения химического сродства между поверхностями. и скользкая смазка. Поверхностные модификации заметно снизили поверхностную энергию изготовленной микро/наноиерархической структурированной поверхности, сравнявшись с энергией скользкой смазки. Это обеспечивает полное смачивание смазкой, образуя устойчивый смазочный слой на поверхности.Модифицированная поверхность проявляла повышенную гидрофобность. Результаты показывают, что благодаря высокому химическому сродству и капиллярной силе, вызванной микро/наноструктурой, скользкая смазка продемонстрировала стабильное поведение на LOIS ( 32 , 33 ). Были исследованы оптические изменения поверхности SS после модификации поверхности и введения смазки. Образующиеся на поверхности микро/наноиерархические структуры вызывают визуальные изменения, заключающиеся в том, что поверхность становится темнее. Это явление связано с усиленным эффектом рассеяния света на шероховатой поверхности, что увеличивает диффузное отражение в результате механизма захвата света ( 34 ).Более того, LOIS стал еще темнее после введения смазки. Слой смазки вызвал меньшее отражение света от подложки, что привело к затемнению LOIS. Чтобы оптимизировать микро/наноструктуру для обеспечения наименьшего угла скольжения (SA) для защиты от биологического обрастания, изготовленные структуры с разным временем травления в HF (0, 3, 15 и 60 мин) были охарактеризованы с использованием сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и атомного анализа. силовой микроскоп (АСМ) (рис. 2Б). Снимки СЭМ и АСМ показали, что на голой подложке после короткого периода травления (3 мин травления) образовывалась неравномерная наношероховатость.Были исследованы изменения шероховатости поверхности в зависимости от разного времени травления (рис. S3). График зависимости от времени свидетельствует о том, что шероховатость поверхности продолжала увеличиваться и достигала максимума на 15 мин травления, а затем наблюдалось лишь небольшое снижение значения шероховатости на 30 мин травления. В этот момент наноразмерная шероховатость стирается, в то время как микромасштабная шероховатость интенсивно развивается, выравнивая изменения шероховатости. После более чем 30 минут травления наблюдалось еще одно увеличение шероховатости, и подробное объяснение было следующим: SS состоит из стали, легированной элементами, включая железо, хром, никель, молибден и многие другие элементы.Среди этих элементов железо, хром и молибден играют важную роль в формировании микро/наноразмерной шероховатости на SS посредством травления ВЧ. На ранней стадии травления в основном вытравливаются железо и хром, так как молибден обладает по сравнению с ними более высокой коррозионной стойкостью. По мере травления раствор для травления достигает локального пересыщения, образуя индуцированные травлением фториды и оксиды. Фториды и оксиды осаждаются и, в конечном счете, повторно отлагаются на поверхности, образуя микро-/наноразмерные шероховатости поверхности ( 31 ).Эта микро-/наноразмерная шероховатость играет важную роль в самовосстанавливающихся свойствах LOIS. Двойная поверхность создает синергетический эффект, который значительно увеличивает капиллярную силу. Это явление позволяет смазочным материалам стабильно проникать в поверхность и способствует самовосстановлению ( 35 ). Формирование шероховатости зависит от времени травления. При 10-минутном травлении поверхность состоит только из наноразмерной шероховатости, что недостаточно для удержания достаточного количества смазки для защиты от биологического обрастания ( 36 ).С другой стороны, если время травления превышает 30 мин, то исчезает наноразмерная шероховатость, образованная переосаждением железа и хрома, и остается только микромасштабная шероховатость, обусловленная молибденом. На протравленной поверхности отсутствует наноразмерная шероховатость, и синергетический эффект двухуровневой шероховатости теряется, что негативно влияет на свойства самовосстановления LOIS. Измерение SA было выполнено на подложке с разным временем травления, чтобы продемонстрировать характеристики защиты от биологического обрастания.Различные типы жидкостей, включая деионизированную (DI) воду, кровь, этиленгликоль (EG), этанол (EtOH) и гексадекан (HD), были выбраны на основе вязкости и поверхностной энергии (рис. S4). График, зависящий от времени травления, предполагает, что LOIS, протравленный в течение 15 минут, показал самую низкую SA по отношению к различным жидкостям с различной поверхностной энергией и вязкостью. Таким образом, LOIS был оптимизирован для травления в течение 15 минут, чтобы сформировать как микро-, так и наноразмерную шероховатость, которая подходит для эффективного удержания смазочных материалов для долговечного и исключительного свойства защиты от биологического обрастания.

Рис. 2 Процесс изготовления LOIS и его характеристики.

( A ) Схема четырехэтапного процесса изготовления LOIS. На вставке показан САМ, сформированный на подложке. ( B ) СЭМ и АСМ изображения для оптимизации микро/наноструктуры подложки при различном времени травления. Спектры рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) ( C ) Cr2p и ( D ) F1s после пассивации поверхности и покрытия SAM. а.е., условные единицы. ( E ) Репрезентативные изображения капель воды на чистых, протравленных, SHP и LOIS подложках.( F ) Измерение краевого угла (CA) и SA жидкостей с различным поверхностным натяжением на SHP и LOIS. Данные представлены как среднее значение ± стандартное отклонение.

Затем, чтобы подтвердить изменения химических свойств поверхности, были исследованы изменения химического состава поверхности подложки после каждого поверхностного покрытия с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). На рис. 2C показаны результаты измерения XPS для поверхности, протравленной HF, и поверхности, обработанной HNO 3 . Два основных пика на уровне 587.3 и 577,7 эВ можно отнести к связи Cr─O, присутствующей в слое оксида хрома, что является основным отличием от поверхности, протравленной ВЧ. Это в основном связано с тем, что HNO 3 поглощает фториды железа и хрома на поверхности. Травление на основе HNO 3 позволяет хрому образовывать пассивный оксидный слой на поверхности, что делает протравленную нержавеющую сталь снова устойчивой к коррозии. На рис. 2D были получены спектры XPS, подтверждающие образование силана на основе фторуглерода на поверхности после покрытия SAM, который проявляет чрезвычайно высокую водоотталкивающую способность даже для ЭГ, крови и этанола.Покрытие SAM было получено путем взаимодействия силановой функциональной группы с гидроксильной группой, образованной плазменной обработкой. В результате наблюдалось заметное увеличение пиков CF 2 и CF 3 . Энергии связи между 286 и 296 эВ предполагают, что химическая модификация была успешно выполнена с помощью покрытия SAM. SHP показывает относительно большие пики CF 2 (290,1 эВ) и CF 3 (293,3 эВ), возникающие из-за образования силана на основе фторуглерода на поверхности.На рисунке 2E показаны репрезентативные оптические изображения измерений контактного угла (CA) различных групп деионизированной воды в контакте с голой, протравленной, SHP и LOIS. Эти изображения показывают, что протравленная поверхность стала гидрофильной, потому что микро/наноструктура, сформированная химическим травлением, позволила деионизированной воде впитаться в структуру. Однако, когда подложка была покрыта SAM, подложка проявляла сильную водоотталкивающую способность, что делало поверхность SHP и показывала меньшую площадь контакта между водой и поверхностью.Наконец, снижение CA наблюдалось в LOIS, что может быть связано с проникновением смазки в микроструктуру, что увеличивает площадь контакта. Чтобы продемонстрировать превосходную водоотталкивающую способность и неадгезионные свойства поверхности, LOIS сравнивали с подложкой SHP путем измерения CA и SA с использованием различных жидкостей (рис. 2F). Различные типы жидкостей, включая деионизированную воду, кровь, ЭГ, EtOH и HD, были выбраны на основе вязкости и поверхностной энергии (рис. S4). Измерение CA показывает уменьшение значения CA по мере приближения к HD, который имеет самую низкую поверхностную энергию среди них.Кроме того, общий CA сравнительно ниже в LOIS. Однако измерение SA продемонстрировало совершенно другое явление. Все жидкости, кроме деионизированной воды, прилипали к подложке SHP без соскальзывания. С другой стороны, LOIS продемонстрировал удивительно низкую SA, при которой все жидкости стекали, когда он был наклонен под углом от 10° до 15°. Это убедительно свидетельствует о том, что неадгезивные свойства LOIS превосходят свойства поверхности SHP. Кроме того, покрытие LOIS было нанесено на различные типы материалов, включая титан (Ti), полифенилсульфон (PPSU), полиоксиметилен (POM), полиэфирэфиркетон (PEEK) и биорезорбируемый полимер (PLGA), которые являются альтернативными имплантируемыми ортопедическими материалами (рис.С5). Последовательные изображения капель крови, скатывающихся по материалам, обработанным LOIS, позволяют предположить, что свойства защиты от биологического обрастания LOIS одинаковы на всех субстратах. Кроме того, измерения CA и SA демонстрируют, что неадгезивные свойства LOIS могут быть применены к другим материалам. Чтобы подтвердить свойства LOIS против биологического обрастания, различные типы субстратов, включая чистые, протравленные, SHP и LOIS, инкубировали с P. aeruginosa. и МРЗС. Эти две бактерии были выбраны в качестве репрезентативных больничных бактерий, вызывающих образование биопленки, что приводит к ИОХВ ( 37 ).На рис. 3 (А и В) представлены изображения флуоресцентной микроскопии и измерения колониеобразующих единиц (КОЕ) для субстратов, инкубированных в бактериальной суспензии в течение короткого (12 часов) и длительного (72 часа) периода соответственно. В краткосрочной перспективе бактерии образуют скопления и увеличиваются в размерах, инкапсулируя себя слизистым материалом и препятствуя его удалению. Однако за 72 часа инкубации бактерии созревают и становятся готовыми к диспергированию с образованием дополнительных колоний или кластеров. Таким образом, 72-часовая инкубация может считаться долгосрочной и является подходящим временем инкубации для образования прочной биопленки на поверхности ( 38 ).Протравленные и SHP-поверхности продемонстрировали бактериальную адгезию примерно на 25–50 % ниже, чем на голой подложке в краткосрочной перспективе. Однако LOIS не продемонстрировал прилипания бактериальной биопленки как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе из-за его превосходных свойств защиты от биологического обрастания и стабильности. Объяснение механизма предотвращения биообрастания для травления, SHP и LOIS было описано на схеме (рис. 3C). Гипотеза заключалась в том, что протравленная подложка, обладающая гидрофильными свойствами, будет иметь большую площадь поверхности по сравнению с голой подложкой; таким образом, к протравленной подложке будет прилипать больше бактерий.Однако на поверхности протравленной подложки образовалось заметно меньше биопленки по сравнению с поверхностью чистой подложки. Это связано с тем, что молекула воды прочно связывается с гидрофильной поверхностью и работает как водная смазка, поэтому на короткое время нарушает прикрепление бактерий ( 39 ). Однако молекулярный слой воды очень тонкий и растворим в бактериальной взвеси. Таким образом, молекулярный слой воды исчезает в долгосрочной перспективе, что приводит к интенсивной адгезии и пролиферации бактерий.Для SHP бактериальная адгезия ингибировалась из-за его несмачивающего свойства в краткосрочной перспективе. Пониженную бактериальную адгезию можно объяснить наличием воздушных карманов в иерархической структуре с низкой поверхностной энергией, что минимизирует контакт между бактериальной суспензией и поверхностью. Однако в SHP наблюдалась обширная бактериальная адгезия, поскольку в долгосрочной перспективе он утратил свои свойства против биологического обрастания. Это в основном связано с исчезновением воздушных карманов из-за гидростатического давления и растворением газообразного воздуха в воде, что в основном связано с исчезновением воздушных карманов при растворении и иерархической структурой, обеспечивающей большую площадь поверхности для адгезии ( 27 , 40 ).В отличие от этих двух подложек, для которых важна долговременная стабильность, LOIS содержит скользкие смазки, внедренные в микро/наноструктуры, которые не исчезают даже в течение длительного времени. Смазка, заполняющая микро/наноструктуру, очень стабильна и сильно притягивается к поверхности благодаря своему высокому химическому сродству, что предотвращает адгезию бактерий в течение длительного времени. На рисунке S6 показаны изображения отражательной конфокальной микроскопии наполненного смазкой субстрата, погруженного в фосфатно-солевой буфер (PBS).Последовательные изображения показывают, что слой смазки на LOIS сохранялся даже после 120 часов легкого встряхивания (120 об/мин), демонстрируя долговременную стабильность в потоке. Это связано с высоким химическим сродством между покрытием SAM на основе фтора и смазкой на основе перфторуглерода, что позволяет сформировать стабильный смазочный слой. Таким образом, эффективность защиты от биообрастания была сохранена. Кроме того, субстраты были протестированы в отношении репрезентативных белков (альбумина и фибриногена), которые обнаруживаются в высокой концентрации в плазме крови, клеток (макрофагов и фибробластов), которые тесно связаны с иммунной функцией, и кальция, который участвует в формировании костей. (Инжир.3D, 1 и 2, и рис. S7) ( 41 , 42 ). Кроме того, изображения флуоресцентной микроскопии для тестов адгезии фибриногена, альбумина и кальция продемонстрировали различные адгезивные свойства каждой группы субстратов (рис. S8). В процессе формирования кости новообразованный слой кости и кальция может окружать ортопедические имплантаты, что не только затрудняет их удаление, но и потенциально может нанести непреднамеренный вред пациентам во время удаления. Таким образом, низкий уровень отложения кальция на костных пластинах и винтах благоприятен для проведения ортопедических операций, требующих удаления имплантатов.На основе количественного определения площади прилипания на основе интенсивности флуоресценции и подсчета клеток мы подтвердили, что LOIS проявляет превосходные свойства защиты от биологического обрастания по сравнению со всеми биовеществами по сравнению с другими субстратами. На основании результатов эксперимента in vitro антибиообрастание LOIS может быть применено к ортопедическим имплантатам для остеосинтеза, которые не только ингибируют инфекцию, вызванную биопленочными бактериями, но и уменьшают воспаление, вызванное активной иммунной системой организма.

Рис. 3 Противообрастающие свойства LOIS против бактерий, клеток, белков и кальция.

( A ) Изображения флуоресцентной микроскопии каждой группы (чистые, протравленные, SHP и LOIS), инкубированные в P. aeruginosa и суспензии MRSA в течение 12 и 72 часов. ( B ) Количество прилипших КОЕ P. aeruginosa и MRSA на каждой группе поверхностей. ( C ) Схема механизма защиты от биологического обрастания травлением, SHP и LOIS в краткосрочной и долгосрочной перспективе.( D ) (1) Количество фибробластов, прилипших к каждой подложке, и изображения флуоресцентной микроскопии клеток, прилипших к голому и LOIS. (2) Адгезионный тест на иммунородственный белок, альбумин и кальций, участвующие в процессе заживления костей (* P < 0,05, ** P < 0,01, *** P < 0,001 и **** P < 0,0001). нс, не имеет значения.

Механическая стойкость была серьезной проблемой при нанесении покрытия против биологического обрастания, где применяются неизбежные и концентрированные нагрузки.Традиционные подходы к использованию гидрогелей для защиты от биологического обрастания основаны на полимерах с низкой растворимостью в воде и высокой хрупкостью. Таким образом, они часто уязвимы к механическим воздействиям в биомедицинских приложениях. Таким образом, механически прочное покрытие, препятствующее биообрастанию, все еще остается проблемой для таких применений, как ортопедические имплантаты ( 43 , 44 ). На рис. 4А (1) показаны два основных типа нагрузок, воздействующих на ортопедические имплантаты, включая царапанье (напряжение сдвига) и сжатие, вызванное щипцами, с оптическими изображениями поврежденного имплантата.Например, ортопедические пластины повреждаются и царапаются как в макро-, так и в микро/наномасштабе при закручивании винтов отверткой или когда хирург плотно удерживает пластину щипцами и, таким образом, прикладывает сжимающее усилие (рис. 4А, 2). . Чтобы проверить, сможет ли изготовленный LOIS выдержать эти повреждения во время ортопедической хирургии, было выполнено наноиндентирование для сравнения твердости голой подложки и LOIS в микро/наномасштабе, чтобы исследовать влияние микро/наноструктур на его механические свойства (рис.4Б). Схемы демонстрируют различное поведение LOIS при деформации из-за присутствующей микро/наноструктуры. Кривая сила-смещение была построена на основе результатов наноиндентирования (рис. 4C). Синий график, представляющий оголенную подложку, показывает лишь небольшую деформацию, как видно при максимальной глубине отпечатка 0,26 мкм. С другой стороны, постепенное увеличение силы наноиндентирования и смещения, наблюдаемое в LOIS (красный график), может демонстрировать признаки ухудшения механических свойств, что приводит к глубине наноиндентирования, равной 1.61 мкм. Это связано с тем, что микро/наноструктура, присутствующая в LOIS, обеспечивает пространство для относительно глубокого продвижения кончика наноиндентора и, таким образом, вызывает большую деформацию по сравнению с голой подложкой. Конста-Гдоутос и др. . ( 45 ) предположил, что нановдавливания и микро/наношероховатости приводят к неправильной кривой нановдавливания из-за наличия наноструктуры. Заштрихованная область соответствует неправильной кривой деформации, приписываемой наноструктуре, а незаштрихованная область — микроструктуре.Эта деформация может привести к повреждению микро/наноструктур, удерживающих смазку, и отрицательно сказаться на ее свойствах защиты от биологического обрастания. Чтобы исследовать влияние повреждений на LOIS, неизбежные повреждения микро/наноструктур во время ортопедической хирургии были воспроизведены ex vivo. Стабильность свойства LOIS против биологического обрастания после ex vivo была подтверждена тестом на адгезию с использованием крови и белков (рис. 4D). Серия оптических изображений показывает повреждения, произошедшие вблизи отверстий в каждой подложке.Был проведен тест на адгезию крови, чтобы продемонстрировать влияние механических повреждений на покрытие, препятствующее биообрастанию (рис. 4Е). В отличие от SHP, который потерял свои свойства против биологического обрастания из-за повреждения, LOIS продемонстрировал превосходные свойства против биологического обрастания, отталкивая кровь. Это связано с тем, что скользкая смазка проникает в микроструктуру за счет поверхностной энергии, обусловленной капиллярным действием, которое покрывает поврежденную область, восстанавливая свойство защиты от биологического обрастания ( 35 ). Такая же тенденция наблюдалась и в тесте адгезии белков с использованием альбумина.Адгезия белка на поверхности SHP широко наблюдалась в поврежденной области, наполовину на голой подложке, поскольку уровни адгезии определяли количественно путем измерения охвата ее площади. С другой стороны, LOIS сохранил свои свойства защиты от биологического обрастания, что не привело к адгезии (рис. 4, F и G). Кроме того, поверхность винтов часто подвергается интенсивным механическим нагрузкам, таким как сверление, поэтому мы исследовали способность покрытия LOIS оставаться неповрежденным на винтах ex vivo. На рис. 4H показаны оптические изображения различных винтов, включая голые, SHP и LOIS.Красные прямоугольники обозначают интересующие области, где во время имплантации в кость возникает интенсивное механическое напряжение. Подобно тесту на адгезию белков к пластинам, адгезию белков визуализировали с помощью флуоресцентного микроскопа и измеряли площадь покрытия, чтобы продемонстрировать целостность покрытия LOIS даже после интенсивного механического воздействия (рис. 4, I и J). Винты, обработанные LOIS, продемонстрировали превосходные свойства защиты от биологического обрастания, в результате чего к поверхности прилипает небольшое количество белков или вообще не прилипает.С другой стороны, белковая адгезия наблюдалась в голых винтах и ​​винтах SHP, где площадь покрытия винтами SHP составляла одну треть площади голого винта. Кроме того, ортопедические имплантаты для фиксации должны быть механически прочными, чтобы выдерживать нагрузку, воздействующую на место перелома, как показано на рис. 4K. Поэтому было проведено испытание на изгиб для определения влияния химической модификации на механические свойства. Кроме того, это было сделано для того, чтобы выдержать усилие фиксации от имплантата. Вертикальную механическую силу прикладывали до тех пор, пока имплантат полностью не сложился, и была получена кривая напряжения-деформации (рис.4л, 1). Две характеристики, включая модуль Юнга и прочность на изгиб, сравнивались между голой подложкой и подложкой LOIS в качестве показателя их механической прочности (рис. 4L, 2 и 3). Модуль Юнга представляет собой способность материала противостоять механическим изменениям. Модуль Юнга для каждой подложки составил 41,48 ± 1,01 и 40,06 ± 0,96 ГПа; наблюдаемая разница составила примерно 3,4%. Кроме того, сообщалось, что прочность на изгиб, которая определяет ударную вязкость материала, составляет 102.34 ± 1,51 ГПа для голой подложки и 96,99 ± 0,86 ГПа для SHP; голая подложка была примерно на 5,3% выше. Слабое снижение механических свойств может быть вызвано эффектами надрезов, при которых микро/наношероховатость могла работать как совокупность надрезов, что приводило к локальной концентрации напряжений и влияло на механические свойства имплантата ( 46 ). Однако, основываясь на том факте, что жесткость кортикальной кости человека составляет от 7,4 до 31,6 ГПа, а измеренный модуль LOIS превышает модуль кортикальной кости человека ( 47 ), LOIS достаточно прочен, чтобы выдержать перелом кости, и его общие механические свойства были минимально затронуты модификацией поверхности.

Рис. 4 Механическая износостойкость LOIS.

( A ) Схема (1) механического напряжения, приложенного к ортопедическим имплантатам во время операции, и (2) оптическое изображение поврежденного ортопедического имплантата. ( B ) Схема измерения наномеханических свойств с помощью наноиндентирования на голой поверхности и LOIS. ( C ) Кривые сила-смещение для наноиндентирования голой поверхности и LOIS. ( D ) Оптические изображения (зоны повреждения выделены красным прямоугольником) различных типов ортопедических пластин после эксперимента ex vivo для имитации механических повреждений, вызывающих повреждения во время операции.( E ) Тест адгезии крови и ( F ) Тест адгезии белка для поврежденных групп ортопедических пластин. ( G ) Измерение площади покрытия белка, прилипшего к чашкам. ( H ) Оптические изображения различных типов ортопедических винтов после эксперимента ex vivo. ( I ) Испытание белковой адгезии для проверки целостности различных покрытий. ( J ) Измерение площади покрытия белка, прилипшего к винтам. ( K ) Схема движения кролика, вызывающего напряжение фиксации на сломанной кости.( L ) (1) Результаты испытаний на изгиб и оптические изображения до и после изгиба. Разница между (2) модулем Юнга и (3) прочностью на изгиб голого имплантата и SHP. Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение (* P <0,05, ** P <0,01, *** P <0,001 и **** P <0,0001). Фото: Кёмин Че, Университет Ёнсе.

В клинических случаях большая часть бактериального контакта с биоматериалами и раневыми участками происходит из устоявшихся, зрелых биопленок ( 48 ).Следовательно, Центры по контролю и профилактике заболеваний США подсчитали, что 65% всех инфекций у людей связаны с биопленками ( 49 ). В связи с этим потребовался дизайн эксперимента in vivo, обеспечивающий стабильное формирование биопленки на поверхности имплантата. Поэтому мы разработали модель перелома бедренной кости кролика, в которой ортопедические имплантаты предварительно инкубируют в бактериальной суспензии, а затем имплантируют в бедренную кость кролика, чтобы исследовать свойство LOIS против биологического обрастания in vivo.Бактериальная инфекция была вызвана предварительной инкубацией, а не прямой инъекцией бактериальной суспензии, благодаря трем важным фактам: (i) иммунная система кроликов от природы более надежна, чем иммунная система человека; следовательно, введение бактериальной взвеси и планктонных бактерий может оказаться неэффективным для формирования биопленок; (ii) планктонные бактерии более уязвимы к антибиотикам, которые обычно назначаются после операции; наконец, (iii) планктонные бактериальные суспензии могут быть разбавлены телесными жидкостями животных ( 50 ).Предварительно инкубируя имплантаты в бактериальной суспензии перед имплантацией, мы смогли тщательно исследовать вредное воздействие бактериальной инфекции и реакции на инородные тела (FBR) на процесс заживления кости. Кроликов умерщвляли через 4 недели после имплантации, так как соединение костей, необходимое для процесса заживления костей, завершается в течение 4 недель. Затем имплантаты удаляли у кроликов для дальнейшего исследования. Фигура 5А демонстрирует механизм пролиферации бактерий; инфицированный ортопедический имплантат внедряется в организм.В результате предварительной инкубации в бактериальной взвеси заразились шесть из шести кроликов, которым имплантировали голые имплантаты, в то время как ни один из кроликов, которым имплантировали имплантаты, обработанные LOIS, не заразился. Бактериальная инфекция протекает в три этапа, включая рост, созревание и распространение ( 51 ). Сначала прикрепившиеся бактерии размножаются и растут на поверхности, а затем бактерии образуют биопленку, так как выделяют внеклеточные полимерные вещества (ЭПС), амилоиды и внеклеточные ДНК.Биопленка не только препятствует проникновению антибиотиков, но также способствует накоплению ферментов, разлагающих антибиотики, таких как β-лактамазы ( 52 ). Наконец, биопленка рассеивает созревшие бактерии по окружающим тканям; следовательно, происходит заражение. Кроме того, инфекция, вызывающая интенсивные иммунные реакции, возникающие при попадании в организм инородных тел, может привести к сильному воспалению, боли и снижению иммунитета. На рисунке 5B представлен обзор FBR из-за введения ортопедических имплантатов, а не из-за иммунного ответа, вызванного бактериальной инфекцией.Иммунная система распознает вставленные имплантаты как инородные тела, а затем вызывает клеточную и тканевую реакцию для инкапсуляции инородного тела ( 53 ). На ранней стадии FBR на поверхности ортопедических имплантатов формировалась провизионная матрица, что приводило к адсорбции фибриногена. Затем адсорбированный фибриноген образует очень плотную фибриновую сеть, которая способствует прикреплению лейкоцитов ( 54 ). После образования фибриновой сети возникает острое воспаление из-за инфильтрации нейтрофилов.На этом этапе высвобождаются различные цитокины, такие как фактор некроза опухоли-α (TNF-α), интерлейкин-4 (IL-4) и IL-β, и моноциты начинают проникать в место имплантации и дифференцируются в макрофаги ( 41 , 55 , 56 ). Снижение FBR было проблемой, потому что чрезмерное количество FBR вызывает острое и хроническое воспаление, которое может привести к смертельным осложнениям. Для оценки влияния бактериальной инфекции на окружающие ткани голых имплантатов и LOIS использовали окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) и трихром Массона (MT).У кролика, которому был имплантирован голый субстрат, прогрессировала серьезная бактериальная инфекция, а предметное стекло H&E ясно продемонстрировало наличие вызванного воспалением абсцесса и некроза. С другой стороны, крайняя антибиообрастающая поверхность, LOIS, ингибировала бактериальную адгезию, таким образом не проявляя признаков инфекции и уменьшая воспаление (рис. 5C). Результаты окрашивания МТ продемонстрировали ту же тенденцию; однако окрашивание МТ дополнительно показало отек у кроликов, которым имплантировали LOIS, предполагая, что скоро наступит выздоровление (рис.5Д). Для исследования степени иммунного ответа было проведено иммуногистохимическое (ИГХ) окрашивание с использованием цитокинов, связанных с иммунным ответом, TNF-α и IL-6. Для изучения процесса заживления в отсутствие бактериальной инфекции сравнивали имплантаты с отрицательным результатом, которые не подвергались воздействию бактерий, и LOIS, которые подвергались воздействию бактерий, но не были инфицированы. На рис. 5E представлены оптические изображения слайдов IHC, экспрессирующих TNF-α. Окрашенная коричневым цветом область представляет собой иммунный ответ, предполагая слегка сниженный иммунный ответ при LOIS.Кроме того, экспрессия IL-6 в LOIS была явно меньше по сравнению с экспрессией в стерилизованных голых негативах (фиг. 5F). Экспрессию цитокинов количественно определяли путем измерения площади, окрашенной антителом, соответствующим цитокинам (фиг. 5G). Уровни экспрессии, измеренные у кроликов, которым имплантировали LOIS, были ниже по сравнению с кроликами с голыми отрицательными имплантатами, показывая значимые различия. Пониженная экспрессия цитокинов позволяет предположить, что долговременное стабильное свойство LOIS против биообрастания связано не только с ингибированием бактериальной инфекции, но и со снижением FBR, которое было вызвано макрофагами, прикрепившимися к субстрату ( 53 , 57 , 58 ).Следовательно, сниженный иммунный ответ из-за способности LOIS ускользать от иммунного ответа может устранять побочные эффекты после имплантации, такие как чрезмерный иммунный ответ после ортопедических операций.

Рис. 5 Гистологический анализ тканей, окружающих имплантаты, инкубированные в бактериальной суспензии в течение 12 часов.

( A ) Схема формирования и распространения биопленки на поверхности инфицированного ортопедического имплантата. эДНК, внеклеточные ДНК. ( B ) Схема иммунного ответа при установке ортопедических имплантатов.( C ) Окрашивание H&E и ( D ) Окрашивание МТ тканей вокруг ортопедических имплантатов голых положительных и LOIS. IHC иммунных цитокинов, ( E ) TNF-α и ( F ) IL-6, окрашивание изображения кролика, имплантированного с голым негативом и LOIS. ( G ) Количественная оценка экспрессии цитокинов с помощью измерений площади покрытия (** P <0,01).

Биосовместимость LOIS и ее влияние на процесс заживления кости исследовали in vivo с использованием диагностической визуализации [рентгеновского снимка и микрокомпьютерной томографии (КТ)] и ИГХ остеокластов.На рис. 6А показан процесс заживления кости с тремя различными стадиями: стадия воспаления, стадия восстановления и стадия ремоделирования. Когда происходит перелом кости, воспалительные клетки и фибробласты проникают в сломанную кость и начинают врастание сосудистой ткани. В стадии репарации врастание сосудистой ткани продолжает распространяться вблизи места перелома. Сосудистая ткань обеспечивает питание для образования новых костей, называемых мозолью. Последней стадией процесса заживления кости является стадия ремоделирования, при которой размер костной мозоли уменьшается до размера нормальной кости с помощью повышенного уровня активированных остеокластов ( 59 ).Место перелома было трехмерно (3D) реконструировано с помощью микро-КТ, чтобы наблюдать разницу в уровнях образования костной мозоли для каждой группы. Визуализировали поперечное сечение бедренной кости, чтобы оценить толщину костной мозоли вокруг сломанной кости (рис. 6, Б и С). Места переломов во всех группах также исследовались каждую неделю с помощью рентгена для наблюдения за различными процессами регенерации костей в каждой группе (рис. S9). Каллус и зрелая кость были представлены в сине-зеленом цвете и цвете слоновой кости соответственно.Большая часть мягких тканей отфильтровывалась с заданным порогом. Голый позитив и SHP продемонстрировали небольшое образование костной мозоли вокруг места перелома. С другой стороны, голые отрицательные участки и места переломов LOIS были окружены толстым слоем мозоли. Микро-КТ-изображения позволяют предположить, что образованию костной мозоли препятствовали бактериальная инфекция и воспаление, связанное с инфекцией. Это связано с тем, что иммунная система отдает приоритет заживлению септических повреждений, вызванных воспалением, связанным с инфекцией, а не восстановлению костей ( 60 ).Для визуализации активности остеокластов и резорбции костей (рис. 6D) ( 61 ) проводили окрашивание ИГХ и тартрат-резистентной кислой фосфатазой (TRAP). Только несколько активированных остеокластов, окрашенных в фиолетовый цвет, были обнаружены в голых положительных и SHP. С другой стороны, многочисленные активированные остеокласты наблюдались вблизи зрелой кости голых положительных и LOIS. Это явление предполагает, что костная мозоль вокруг места перелома находится в активном процессе ремоделирования в присутствии остеокластов ( 62 ).Результаты микро-КТ и ИГХ были количественно оценены путем измерения объема костной мозоли и области экспрессии остеокластов для сравнения уровня образования костной мозоли вокруг места перелома во всех группах (рис. 6Е, 1 и 2). Как и ожидалось, образование костной мозоли было значительно выше в группе с голым негативом и LOIS по сравнению с другими группами, что свидетельствует об активном ремоделировании кости ( 63 ). На рисунке S10 показаны оптические изображения хирургического поля, результаты окрашивания МТ тканей, собранных рядом с винтами, и результаты окрашивания TRAP, выделяющие поверхность соединения винт-кость.На голом субстрате наблюдалось интенсивное образование мозолей и фиброза, в то время как имплантат, обработанный LOIS, имел относительно неприлипшую поверхность. Аналогично, в некоторой степени, у кроликов, которым имплантировали LOIS, наблюдался меньший фиброз по сравнению с голыми отрицательными результатами, что отмечено белыми стрелками. Кроме того, выраженный отек (синие стрелки) можно отнести к свойствам LOIS ускользать от иммунного ответа, что приводит к менее тяжелому воспалению. Неадгезивная поверхность и уменьшенный фиброз вокруг имплантатов предполагают более легкий процесс удаления, что часто приводит к дополнительным переломам или воспалению после удаления.Процесс заживления кости после удаления винта оценивали по активности остеокластов на границе винт-кость. Одинаковое количество остеокластов было привлечено к поверхности как чистых имплантатов, так и имплантатов LOIS для дальнейшего заживления кости, что позволяет предположить, что покрытие LOIS не оказывает негативного влияния на заживление кости или иммунный ответ. Чтобы подтвердить, что модификация поверхности, выполненная на LOIS, не мешала процессу заживления кости, заживление кости у кроликов, которым имплантировали голый негатив и LOIS в течение 6 недель, сравнивали с помощью рентгенологического исследования (рис.6F). Результаты показали отсутствие видимых признаков перелома (стойкая остеолитическая линия) в обеих группах, в которых LOIS продемонстрировал одинаковую степень заживления кости по сравнению с неинфицированной группой с положительным результатом.

Рис. 6 Анализ процесса заживления кости на основе изображений микро-КТ и окрашивания TRAP.

( A ) Схема процесса заживления кости после перелома. ( B ) Разница в степени образования костной мозоли и ( C ) изображения поперечного сечения места перелома для каждой группы поверхностей.( D ) Окрашивание TRAP для визуализации активности остеокластов и резорбции кости. Количественный анализ образования костной мозоли вне кортикального слоя кости с ( E ) (1) микро-КТ и (2) активностью остеокластов на основе активности TRAP. ( F ) Рентгеновские снимки сломанной кости голого негатива (выделено красным пунктирным прямоугольником) и LOIS (выделено синим пунктирным прямоугольником) через 6 недель после имплантации. Статистический анализ проводили с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA).* Р < 0,05. ** Р < 0,01.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Изготовление LOIS

Подложки из нержавеющей стали 304 размером 15 мм на 15 мм на 1 мм (Dong Kang M-Tech Co., Корея) последовательно очищали в ацетоне, EtOH и деионизированной воде. в течение 15 минут для удаления загрязнений. Для формирования микро/наноиерархических структур на поверхности очищенные подложки погружали в 48-51% раствор HF (DUKSAN Corp., Корея) при 50°С с варьированием времени травления от 0 до 60 мин.Затем протравленные подложки очищали деионизированной водой и помещали в 65% раствор HNO 3 (DUKSAN Corp., Корея) при 50°C на 30 мин для создания пассивирующего слоя оксида хрома на поверхности. После пассивации подложки промывали деионизированной водой и сушили для получения иерархически структурированных подложек. Далее подложки подвергали воздействию кислородной плазмы (100 Вт, 3 мин) и сразу же погружали в 8,88 мМ раствор POTS (Sigma-Aldrich, Германия) в толуоле на 12 ч при комнатной температуре.Затем подложки с POTS-покрытием очищали EtOH и отжигали при 150°C в течение 2 часов для получения плотного POTS SAM. После покрытия SAM на подложку формировали смазочный слой путем нанесения перфторполиэфирных смазок (Krytox 101; DuPont, США) с объемом загрузки 20 мкм/см 2 . Перед нанесением смазку фильтровали через фильтр 0,2 мкм. Излишки смазки удаляли наклоном под углом 45° в течение 15 мин. Те же процедуры изготовления применялись к ортопедическим имплантатам (фиксирующие пластины и кортикальные стопорные винты; компания Dong Kang M-Tech Co., Корея), которые изготавливались из 304 СС. Все ортопедические имплантаты были разработаны с учетом геометрии бедренной кости кролика.

Характеристика поверхности

Морфологию поверхности подложек и ортопедических имплантатов исследовали с помощью СЭМ с полевой эмиссией (Inspect F50, FEI, США) и АСМ (XE-100, Park Systems, Корея). Шероховатость поверхности ( R a , R q ) измеряли путем измерения площади 20 мкм на 20 мкм ( n = 4). Химический состав поверхности анализировали с помощью системы XPS (PHI 5000 VersaProbe, ULVAC PHI, Япония), оснащенной источником рентгеновского излучения Al K α с размером пятна 100 мкм 2 .Жидкие ХА и СА измеряли с помощью системы измерения ХА, оснащенной камерой динамического захвата изображения (SmartDrop, FEMTOBIOMED, ​​Корея). Для каждого измерения на поверхность помещали от 6 до 10 мкл капли жидкости (деионизированная вода, лошадиная кровь, ЭГ, 30% EtOH и HD) для измерения CA. SA измеряли, когда капли скатывались при увеличении угла наклона подложки на 2° в секунду ( n = 4).

Антибактериальный анализ in vitro

P. aeruginosa [Американская коллекция типовых культур (ATCC) 27853] и MRSA (ATCC 25923) были приобретены в ATCC (Манассас, Вирджиния, США), а исходная культура поддерживалась при – 80°С.Перед использованием замороженную культуру активировали в триптиказо-соевом бульоне (Komed, Корея) при 37°С с двумя последовательными пересевами через 18 часов инкубации. После инкубации культуры центрифугировали при 10000 об/мин в течение 10 мин при 4°С и дважды промывали раствором PBS (рН 7,3). Затем отцентрифугированные культуры пересевали на чашки с кровяным агаром (BAP). MRSA и P. aeruginosa готовили в течение ночи и культивировали в бульоне Луриа-Бертани. Концентрации P.aeruginosa и MRSA в инокуляте были подтверждены количественным определением КОЕ серийно разбавленных суспензий на агаре. Затем концентрацию бактерий доводили до стандарта МакФарланда 0,5, что соответствует 10 8 КОЕ/мл. Затем рабочую суспензию бактерий разводили в 100 раз до 10 6 КОЕ/мл. Для проверки антибактериальных адгезионных свойств подложки перед использованием стерилизовали при 121°С в течение 15 мин. Затем субстраты переносили в 25 мл бактериальной взвеси и инкубировали в течение 12 и 72 часов при интенсивном встряхивании (200 об/мин) при 37°С.После инкубации каждый субстрат удаляли из инкубатора и трижды промывали PBS для удаления любых бактерий, плавающих на поверхности. Для наблюдения биопленки на подложке биопленку фиксировали метанолом и окрашивали 1 мл акридинового оранжевого в течение 2 мин. Затем окрашенную биопленку фотографировали с помощью флуоресцентного микроскопа (BX51TR, Olympus, Япония). Для количественной оценки биопленки на подложке открепление прикрепленных клеток от подложки проводили методом вортексирования шариков, который считается наиболее подходящим методом для удаления прикрепившихся бактерий ( n = 4).С помощью стерильных щипцов субстраты извлекали из питательной среды и постукивали по луночному планшету для удаления избытка жидкости. Свободно прикрепленные клетки удаляли путем двукратной промывки стерильным PBS. Затем каждый субстрат переносили в стерильную пробирку, содержащую 9 мл 0,1%-ного пептонно-солевого раствора (PSW) и 2 г 20–25 стерильных стеклянных шариков (диаметром от 0,4 до 0,5 мм). Затем его встряхивали в течение 3 мин, чтобы отделить клетки от купона. После встряхивания проводят 10-кратные серийные разведения суспензии с 0.Готовили 1% PSW и по 0,1 мл каждого разведения наносили на BAP. После инкубации при 37°С в течение 24 часов подсчет КОЕ проводили вручную.

Анализ in vitro на биовещества

В качестве клеток использовали мышиный фибробласт NIH/3T3 (CRL-1658; ATCC, США) и мышиный макрофаг RAW 264.7 (TIB-71; ATCC, США). Мышиные фибробласты культивировали с использованием модифицированной Дульбекко среды Игла (DMEM; LM001-05, Welgene, Корея) с добавлением 10% бычьей телячьей сыворотки (S103-01, Welgene) и 1% пенициллин-стрептомицина (PS; LS202-02, Велген).Макрофаги мыши культивировали с использованием DMEM и добавляли 10% фетальной бычьей сыворотки (S001-01, Welgene) и 1% PS. Субстраты помещали в шестилуночный планшет для культивирования клеток и клетки высевали в количестве 10 5 клеток/см 2 . Клетки инкубировали в течение ночи при 37°C и 5% CO 2 . Для окрашивания клетки фиксировали 4% параформальдегидом в течение 20 мин и инкубировали в 0,5% тритоне Х-100 в течение 5 мин. Субстраты погружали в 50 нМ тетраметилродамина при 37°С на 30 мин.После процесса инкубации субстраты монтировали в посадочную среду VECTASHIELD с 4′,6-диамино-2-фенилиндолом (H-1200, Vector Laboratories, Великобритания) ( n = 4 для каждой клетки). Для белков флуоресцеин, флуоресцеинизотиоцианат-альбумин (A9771, Sigma-Aldrich, Германия) и фибриноген из плазмы крови человека, конъюгированный Alexa Fluor 488 (F13191, Invitrogen, США), растворяли отдельно в PBS (10 мМ, pH 7,4) с концентрации альбумина и фибриногена 1 и 150 мкг/мл соответственно.Перед погружением подложек в белковые растворы их промывали PBS для регидратации поверхностей. Затем все субстраты отдельно погружали в шестилуночные планшеты, заполненные белковыми растворами, и инкубировали при 37°С в течение 30 и 90 мин. Затем после инкубации субстраты удаляли из белковых растворов, трижды осторожно промывали PBS и фиксировали 4% параформальдегидом ( n = 4 для каждого белка). Для кальция хлорид натрия (0,21 М) и фосфат калия (3.77 мМ) растворяли в деионизированной воде. Путем добавления раствора гидрохлорида (1 М) рН раствора доводили до 2,0. Затем в растворе растворяли хлорид кальция (5,62 мМ). рН раствора доводят до 7,4 добавлением 1 М трис(гидроксиметил)аминометана. Все субстраты погружали в шестилуночные планшеты, заполненные 1,5-кратным раствором фосфата кальция, и извлекали из раствора через 30 мин. Для окрашивания смешайте 2 г ализаринового красного S (CI 58005) и 100 мл деионизированной воды.Затем pH доводили до 4, используя 10% гидроксид аммония. Окрасьте подложки раствором ализаринового красного в течение 5 мин, стряхните излишки красителя и промокните срез. После процесса встряхивания подложки обезвоживали и погружали в ацетон на 5 мин, затем в раствор ацетон-ксилол (1:1) на 5 мин и, наконец, промывали ксилолом ( n = 4). Все субстраты визуализировали с помощью флуоресцентной микроскопии (Axio Imager.A2m, Zeiss, Германия) с объективом ×10 и ×20. ImageJ/FIJI (https://imagej.nih.gov/ij/) использовали для количественной оценки данных об адгезии биовеществ на четырех различных участках изображения из каждой группы. Все изображения были преобразованы в бинарные изображения с фиксированным порогом для возможности сравнения субстратов.

Анализ стабильности смазочного слоя в потоке

Стабильность смазочного слоя в PBS контролировали с помощью конфокального микроскопа Zeiss LSM 700 в режиме отражения. Образцы стекла, покрытого SAM на основе фтора, с нанесенным слоем смазки погружали в раствор PBS и тестировали в условиях легкого встряхивания (120 об/мин) с использованием орбитального шейкера (SHO-1D; Daihan Scientific, Корея).Затем образцы извлекали и контролировали потерю смазки путем измерения потери отраженного света. Для получения флуоресцентных изображений в режиме отражения образцы подвергались воздействию лазерного излучения с длиной волны 633 нм, которое затем собиралось по мере отражения света от образца. Образцы измеряли во временном интервале 0, 30, 60 и 120 часов.

Механическая характеристика ортопедических имплантатов

Для определения влияния процесса модификации поверхности на наномеханические свойства ортопедических имплантатов были проведены измерения наноиндентирования с использованием наноиндентора (TI 950 TriboIndenter, Hysitron, США), который был оснащен Двусторонний пирамидальный алмазный наконечник Берковича.Пиковая нагрузка составляла 10 мН, а площадь — 100 мкм на 100 мкм. Для всех измерений время нагрузки и разгрузки составляло 10 с, а время выдержки — 2 с при пиковых нагрузках на отпечаток. Измерения проводились в пяти разных точках и усреднялись. Для оценки механических прочностных свойств под нагрузкой были проведены испытания на поперечный трехточечный изгиб на универсальной испытательной машине (Instron 5966, Instron, США). Сжатие прикладывалось к подложке с возрастающей нагрузкой с постоянной скоростью 10 Н/с.Модуль изгиба и максимальное сжимающее напряжение рассчитывали с помощью программы Bluehill Universal ( n = 3).

Эксперименты ex vivo

Для моделирования хирургической процедуры и связанных с ней механических повреждений, вызванных во время операции, хирургическая процедура была проведена ex vivo. Бедренные кости собирали у умерщвленных новозеландских белых кроликов. Бедро очищали и фиксировали в 4% параформальдегиде на 1 неделю. Хирургическую процедуру проводили на фиксированных бедренных костях, как описано в методах экспериментов на животных.После процедуры ортопедические имплантаты погружали в кровь (лошадиная кровь, KISAN, Корея) на 10 с для подтверждения возникновения кровеадгезии после нанесения механических повреждений ( n = 3).

Модель перелома бедренной кости кролика in vivo при инфекции, связанной с имплантатом

В общей сложности 24 самца новозеландского белого кролика (вес от 3,0 до 3,5 кг, средний возраст 6 месяцев) были случайным образом разделены на четыре группы: голые отрицательные, голые положительные , ШП и ЛОИС. Все процедуры с участием животных проводились в соответствии с этическими стандартами Институционального комитета по уходу и использованию животных (одобрение IACUC, KOREA-2017-0159).Для фиксации перелома использовали ортопедические имплантаты, включающие блокирующие пластины (41 мм в длину, 7 мм в ширину и 2 мм в толщину) с пятью отверстиями и кортикальные блокирующие винты (12 мм в длину и 2,7 мм в диаметре). Все планшеты и винты, за исключением тех, которые использовались в группе с чистым отрицательным результатом, инкубировали в суспензии MRSA (10 6 КОЕ/мл) в течение 12 часов. Группу с отрицательным результатом ( n = 6) лечили имплантатами с голой поверхностью без воздействия бактериальной суспензии в качестве отрицательного контроля инфекции.Группу с положительным результатом ( n = 6) лечили имплантатами с открытой поверхностью с бактериальным воздействием в качестве положительного контроля инфекции. Группа SHP ( n = 6) лечилась имплантатами SHP с бактериальным воздействием. Наконец, группа LOIS ( n = 6) лечилась имплантатом LOIS с бактериальным воздействием. Все животные содержались в одной клетке и снабжались достаточным количеством пищи и воды. Перед операцией кролики голодали в течение 12 часов. Животных анестезировали с помощью внутримышечной инъекции ксилазина (5 мг/кг) и внутривенной инъекции альфаксалона (3 мг/кг) для индукции.После этого через дыхательную систему вводили 2% изофлурана и от 50 до 70% медицинского кислорода (поток 2 л/мин) для поддержания анестезии. Имплантацию проводили через прямой латеральный доступ к бедренной кости. После удаления волос и стерилизации кожи повидон-йодом был сделан разрез длиной примерно 6 см в латеральной части среднего левого бедра. Бедренную кость полностью обнажали, открывая щель между мышцами, покрывающими бедренную кость. Пластину помещали перед диафизом бедренной кости и фиксировали четырьмя винтами.После фиксации искусственно создавали перелом в области между вторым и четвертым отверстием с помощью пильного диска (толщиной 1 мм). В конце операции рану промывали физиологическим раствором и послойно ушивали швами. Каждому кролику вводили подкожно энрофлоксацин (5 мг/кг), разведенный на одну треть в физиологическом растворе. Всем животным (на 0, 7, 14, 21, 28 и 42 сутки) выполняли послеоперационную рентгенографию бедренной кости для подтверждения остеотомии кости. Всех животных забивали на 28-й и 42-й дни с помощью внутривенной инъекции KCl (2 ммоль/кг) после глубокой анестезии.После умерщвления на бедренной кости была проведена микро-КТ для наблюдения и сравнения процесса заживления кости и формирования новой кости между четырьмя группами.

Гистологическое и ИГХ исследование

Мягкие ткани, непосредственно контактировавшие с ортопедическими имплантатами, были собраны после умерщвления. Ткани фиксировали в течение ночи в 10% нейтральном забуференном формалине с последующей дегидратацией в EtOH. Обезвоженные ткани заливали в парафин и делали срезы толщиной 40 мкм с помощью микротома (400CS; EXAKT, Германия).Для визуализации инфекции проводили окрашивание H&E и окрашивание MT. Для изучения ответа хозяина срезы тканей инкубировали с первичными антителами против TNF-α кролика (AB6671, Abcam, США), против IL-6 кролика (AB6672; Abcam, США) с последующей инкубацией во вторичных антителах, конъюгированных с пероксидаза хрена. Согласно инструкции производителя, на срезы наносили красящую систему «Авидин-биотиновый комплекс» (АВС). Для появления коричневого продукта реакции во всех секциях использовали 3,3-диаминобензидин.Все срезы визуализировали с помощью цифрового сканера слайдов (Pannoramic 250 Flash III, 3DHISTECH, Венгрия), и по крайней мере четыре субстрата на группу анализировали с помощью программного обеспечения ImageJ.

Рентген и микро-КТ

Рентгеновские снимки были сделаны у всех животных после операции и каждую неделю после этого для контроля заживления переломов костей ( n = 6 на группу). После умерщвления была сделана микро-КТ с высоким разрешением, чтобы рассчитать образование костной мозоли вокруг зажившей бедренной кости. Полученные бедренные кости очищали, фиксировали в 4% параформальдегиде в течение 3 дней и обезвоживали в 75% EtOH.Затем обезвоженные кости сканировали с помощью микро-КТ (SkyScan 1173, Bruker microCT, Kontich, Бельгия) для создания трехмерных воксельных изображений (2240 ​​× 2240 пикселей) образцов костей. Для уменьшения шума сигнала использовался алюминиевый 1,0-мм фильтр, и ко всем сканам применялось высокое разрешение ( E = 133 кВп, I = 60 мкА, время интегрирования = 500 мс). Трехмерные объемы отсканированных образцов были созданы из полученных двумерных боковых проекций с использованием программного обеспечения Nrecon (версия 1.6.9.8, Bruker microCT, Kontich, Бельгия).Для анализа трехмерные реконструированные изображения были разделены на куб 10 мм на 10 мм на 10 мм в зависимости от места перелома. Вычисляли мозоль на внешней стороне кортикальной кости. Отсканированные объемы кости были переориентированы в цифровом виде с использованием программного обеспечения DataViewer (версия 1.5.1.2; Bruker microCT, Контич, Бельгия) и проанализированы с использованием программного обеспечения CT-Analyzer (версия 1.14.4.1; Bruker microCT, Контич, Бельгия). Относительные коэффициенты поглощения рентгеновских лучей в зрелой кости и костной мозоли различали по плотности, после чего определяли объем костной мозоли ( n = 4).Для подтверждения того, что биосовместимость LOIS не задерживает процесс заживления кости, у двух кроликов: голоотрицательных и группы LOIS были проведены дополнительные рентгенологические и микро-КТ анализы. Обе группы были умерщвлены на 6 неделе.

Окрашивание TRAP

Бедра умерщвленных животных были собраны и зафиксированы в 4% параформальдегиде в течение 3 дней. Затем ортопедические имплантаты осторожно удаляли из бедренной кости. Бедра декальцинировали с помощью 0,5 М ЭДТА (EC-900, National Diagnostics, США) в течение 21 дня.Затем декальцинированные бедра обезвоживали, погружая их в EtOH. Обезвоженные бедренные кости очищали в ксилоле и заливали в парафин. Затем образцы нарезали с помощью автоматического ротационного микротома (Leica RM2255, Leica Biosystems, Германия) толщиной 3 мкм. Для окрашивания TRAP (F6760, Sigma-Aldrich, Германия) образцы срезов депарафинизировали, регидратировали и инкубировали в реагенте TRAP в течение 1 часа при 37°C. Изображения были получены с помощью сканера слайдов (Pannoramic 250 Flash III, 3DHISTECH, Венгрия) и количественно оценены путем измерения площади покрытия окрашенной области.В каждом эксперименте с помощью программного обеспечения ImageJ анализировали не менее четырех субстратов на группу.

Статистический анализ

Статистическую значимость проводили с помощью GraphPad Prism (GraphPad Software Inc., США). Различия между группами оценивали с помощью непарного теста t и теста однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA). Уровни значимости указаны на рисунках и следующим образом: * P < 0,05, ** P < 0,01, *** P < 0.001 и **** P < 0,0001; NS, никакой существенной разницы.