Лікувальна ефективність очних желатинових плівок із наночастками металів

5. Лікувальна ефективність очних желатинових плівок із наночастками металів

Лікування кон’юнктивітів і кератитів у тварин краплями лікувальних розчинів досить поширено в офтальмологічній практиці, але при даному методі дія лікарських препаратів короткочасна, а їхня концентрація зменшується у зв’язку з розведенням слізною рідиною. Крім того, очні краплі необхідно застосовувати не менше 5–7 разів на день, що небажано. Все це частково знецінює крапельний метод лікування хвороб очей.

Використання очних лікувальних мазей дозволяє зменшити кількість уведень ліків у кон’юнктивальний мішок до 2–3, але при цьому мазь перешкоджає доступу кисню з повітря в тканини кон’юнктиви і рогівки, що вважається певним недоліком даного методу лікування, а також порушує структуру захисної слізної плівки на поверхні епітелію.

Усі згадані лікувальні недоліки можуть бути усунені при застосуванні очних лікувальних плівок, зокрема виготовлених на желатиновій основі.

Очні лікувальні плівки (ОЛП) виготовляли за методом В.І. Завірюхи і В.І. Саєвича. ОЛП виготовляли з харчового желатину, до якого додавали 0,03 % агар-агару і 1 % гліцерину. Желатин заливали дистильованою водою і витримували 1 год. Після набухання желатин розплавляли на водяній бані при температурі 60 ^оС. Одночасно в іншій посудині розчиняли агар-агар, змішували його з желатином, охолоджували до температури 40 – 45 ^оС, після чого додавали вибрану лікарську речовину. Після розчинення лікарської речовини додавали гліцерин і виготовляли плівки.

Піпеткою на 1 мл суміш накапували по 0,2 мл в одну точку на чисте скло нагріте до 50 ^оС, рівномірно вкрите тонким шаром ланоліну (ланолін не окиснюється при зберіганні плівок). Через 24 год маса загусала і з неї формували плівки овальної форми діаметром 2 та 1 см. Плівки, що висохли, знімали зі скла, вміщували у чисті флакони з-під антибіотика і зберігали у темному місці, краще в холодильнику.

Лікувальну ефективність ОЛП трьох видів апробовували на молодняку великої рогатої худоби, хворого на гнійний кон’юнктивокератит, трьох дослідних груп по 15 голів у кожній, підібраних за принципом аналогів. Досліджували плівки із умістом: 1) 3 % тетрацикліну гідрохлориду, 2) 3% ципрофлоксацину, 3) 3 % наночасток Ag, Cu, Zn, Mg, Co.

Бактеріологічним дослідженням за Берджі у якості збудників нагноєння виявлено стафілококи, стрептококи, кишкову та синьогнійну палички, а також протей у різноманітних комбінаціях.

Усі згадані недоліки усуваються, по перше, при застосуванні очних желатинових лікувальних плівок, по друге, введенням до їхнього складу вдало підібраного набору наночасток металів. При цьому желатинова основа плівок, взаємодіючи з протеолітичними ферментами патогенних мікроорганізмів, зменшує кератолітичний ефект останніх.

Це зумовлено тим, що застосовані в досліді метали, з одного боку, діють як мікроелементи, а з іншого – як специфічно активні наночастки.

Важливою особливістю мікроелементів є їхня здатність до прооксидантної дії. Унікальну роль у підтриманні прооксидант-оксидазної рівноваги в організмі відіграють метали з перемінною валентністю, в першу чергу таких як мідь. Залежно від елемента-металу, його концентрації, оксигенації та рН середовища, активності інших компонентів антиоксидантного захисту вони виконують роль як активних прооксидантів, так і антиоксидантів. Йони металів перемінної валентності у відновленій формі є обов’язковою умовою для перебігу реакцій у біологічних мембранах за типом «ланцюгової» реакції (передусім залізо і мідь). Одночасно вони приймають участь і в реакції обриву ланцюга, взаємодіючи з радикалами ліпідних перекисів у присутності протона водню. Таким чином можна цілком вірогідно припускати, що мікроелементи, зокрема Сu, Zn, Mg і Co, впливаючи на різноманітні структурно-функціональні клітинні та субклітинні механізми, виступають як фактор посилення неспецифічної резистентності й стійкості організму проти різноманітних уражень, метаболічних порушень і ендотоксикозу.

Наночастки біогенних металів проявляють стимулювальний ефект більш виражено, ніж їхні молекулярні форми. Висока метаболічна активність наноміді, наноцинку, наномагнію і нанокобальту зумовлена наявністю у наночасток корпускулярного, хвильового та квантового ефектів, які потужно впливають на перебіг біохімічних реакцій, посилюючи їхню асиміляційну здатність. Дія наночасток цілком узгоджується із законами квантової фізики щодо поводження часток такого роду в перебігу різних біохімічних процесів. Різноманітні часточки, які знаходяться в розчині або суспензії у формі атомів, електронів і, можливо, в інших дещо менших за розмірами часток, проявляють ті ж самі властивості, які характерні електронам у класичному фізичному аспекті. У перебігу фізико-хімічних реакцій наночасточки виступають у якості потужного донора та діють як сильні стимулятори перебігу фізичних і хімічних явищ. Усе це і призводить до оптимального лікувального ефекту внаслідок поєднання неспецифічної біофізичної активації зі специфічним стимулюванням перебігу біохімічних реакцій (комплексний стимулювально-біологічний ефект Борисевича – Каплуненка – Косінова).

Застосування тетрациклінових плівок при ураженнях кон’юнктиви і рогівки супроводжувалось терапевтичним ефектом у вигляді припинення слизово-гнійного виділення з кон’юнктивальної порожнини, зникнення гіперемії кон’юнктиви, а відновлення прозорості рогівки спостерігали у 45 – 55 % випадків. Клінічне виліковування, залежно від тяжкості захворювання, наставало на 16 – 20-ту добу.

Лікування септичних виразок рогівки очними лікувальними плівками з тетрацикліном у 45 – 50 % випадків було малоефективним. При цьому було також відмічено, що даний препарат гальмує регенерацію рогової оболонки. Найсильніше погіршувалось відновлення переднього епітеліального шару. При цьому строки регенерації рогової оболонки у деяких тварин затримувались до 30 – 45 діб. Крім того у 3 тварин (6 %) спостерігали перехід захворювання у нейротрофічну форму, у 4 (8 %) – перфорацію виразки.

Такі негативні явища були зумовлені двома основними причинами:

а) тетрациклін пригнічує мітоз кератоцитів і кератоепітеліоцитів, що супроводжується вираженим уповільненням регенерації тканин рогівки;

б) мазева основа обмежує доступ кисню і, як наслідок, знижує рівень метаболічних процесів в уражених корнеальних тканинах.

Місцеву подразнюючу дію як реакцію на тетрациклін у вигляді еритеми кон’юнктиви спостерігали у 2 тварин (4 %). Сенсибілізацію різного ступеня інтенсивності виявили у 3 тварин (6 %). Це зумовлено певними токсичними властивостями антибіотика.

Результати лікувальної ефективності апробованих препаратів у складі желатинових ОЛП представлено в таблиці 7.

Таблиця 7

Ефективність лікування гнійних кон’юнктивокератитів

Примітка: 1. у порівнянні з тетрацикліновими ОЛП – * <0,05; - *** <0,001;

2. у порівнянні з ципрофлоксациновими ОЛП – ••• <0,001.

Тетрациклін – широко вживаний антибіотик, який порушує синтез білків у мікробній клітині і тим самим зумовлює її загибель. В останній час зареєстровані тетрацикліностійкі штами мікроорганізмів. У ряді випадків цей антибіотик зумовлює негативні побічні ефекти.

Ципрофлоксацин – фторхінолоновий антисептик, бактерицидна дія якого здійснюється двома шляхами: блокуванням ДНК-гірази – ключового ферменту бактеріальної клітини, відповідальної за транскрипцію та реплікацію ДНК, і пригніченням продукування РНК. Ципрофлоксацин активний щодо більшості грампозитивних і грамнегативних мікроорганізмів, включаючи синьо гнійну паличку, хламідії, мікоплазми. За останні 10 років, на протязі яких застосовується ципрофлоксацин, відмічено утворення резистентних штамів мікроорганізмів.

Наночастки металів володіють вираженою антисептичною активністю по відношенню до бактерій, грибів і вірусів. Крім того вони помітно активізують процеси обміну речовин і стимулюють регенерацію.

Важливим елементом терапевтичної дії ОЛП є їхня желатинова основа. Взаємодіючи з протеолітичними ферментами мікроорганізмів за типом субстрат-фермент, вона зменшує патогенетичний ефект протеолітичної дії бактерій на клітини і тканини ока.

Очні желатинові плівки з наноаквахелатами металів за лікувальною активністю в 1,5–2 рази перевищують ефективність таких самих плівок з антибіотиками.

6. Дезінвазія тваринницьких приміщень аніоноподібними наночастками металів

Прогнозовану тривалість вогнищ інвазії визначає здатність збудників паразитозів тривалий час зберігати життєздатність у навколишньому середовищі, досягати інвазійної стадії та спричинювати зараження тварин. Яйця і личинки гельмінтів мають високу стійкість проти впливу факторів довкілля (перепади температури, висушування тощо). Деякі збудники здатні зберігатись у навколишньому середовищі протягом декількох місяців і навіть років. У цьому відношенні особливу увагу привертають яйця та личинки нематод із підряду Ascaridata, які відносяться до групи високостійких.

У результаті лабораторних досліджень на чистій культурі яєць A. suum встановлено:

1. Наночастки срібла, міді, цинку, магнію та олова проявляють чітко виражену овоцидну дію на яйця A. suum незалежно від стадії ембріонального розвитку зародка;

2. Вони взаємодіють лише з живими яйцями нематод, вибірково «налипаючи» лише на них, що зумовлює ефективну овоцидну дію препарату у відносно малих концентраціях;

3. Наночастки срібла, міді, цинку, магнію та олова повністю зберігають овоцидні властивості при їхньому повторному використанні.

Отримані in vitro результати дозволили ствердно говорити про можливості практичного застосування наночасток олова в якості ефективного дезінвазійного засобу.

Відомо, що хімічні речовини ефективні при дії на чисту культуру збудника і нерідко значно знижують свою активність при дослідженні їхньої дії у виробничих умовах. У кожному конкретному випадку залежно від технології утримання тварин і сукупності природних факторів, можуть проявлятися непередбачувані ефекти, що негативно впливають на прояв знезаражуючої дії засобу.

Для об’єктивної оцінки продуктів нанотехнології як дезінвазійного засобу, слід випробувати його у виробничих умовах.

На свинофермі виробничого підрозділу Національного університету біоресурсів і природокористування України «Великоснітинське НДІ імені О.В. Музиченка» було проведено гельмінтокопроскопічне дослідження поросят групи дорощування 2-4 місячного віку та санітарно-паразитологічні дослідження приміщення для їх утримання.

За результатами гельмінтокопроскопічного дослідження було встановлено інвазованість поголів’я свиней збудниками: Trichuris suis, Ascaris suum, Oesophagostomum dentatum та Eimeria suis.

У свиней відмічали відставання у рості та розвитку, розлад травлення, блідість слизових оболонок.

Ступінь зараженості тварин відображено у табл.8.

Таблиця 8

Результати копроскопічного дослідження, М±m, n=40

З’ясовано, що за три тижні до початку експерименту тварин дегельмінтизували антгельмінтним засобом альбендазол (виробник Укрзооветпромпостач). Препарат задавали з кормом груповим методом у дозі 10 мг/кг.

Як свідчать дані табл. 8, після проведення дегельмінтизації тварини продовжували виділяти у довкілля інвазійні елементи. Серед досліджених тварин переважна більшість були одночасно інвазовані двома та трьома збудниками паразитарних хвороб. А саме, змішану еймеріозно-езофагостомозну інвазію виявляли у 17,5 % тварин, еймеріозно-трихурозну – у 20, аскарозно-трихурозну – у 5, езофагостомозно-трихурозну – у 25 % випадків. У 7,5 % свиней виявили лише один вид збудника паразитарної хвороби. У 30 % тварин зафіксовано міксінвазію, що включала збудники T. suis, O. dentatum та E. suis.

Для проведення досліду було сформовано три дослідні та одну контрольну групи по 10 голів у кожній. Тварин утримували у станках площею 20 м², без вигулу. Стіни цегляні, покриті штукатуркою, що подекуди відпала. Цементна підлога, частково покрита дерев’яними дошками, решітки станків і годівниці металеві, вода подається через автонапувалки.

Технологічні процеси прибирання гною, годівлі здійснювали вручну. Стіни та решітки забруднені. Приміщення потребує ремонту.

За результатами санітарно-паразитологічного дослідження встановлено, що яйцями паразитів контаміновані всі досліджувані об’єкти.

Відбір проб для санітарно-паразитологічного дослідження об’єктів навколишнього середовища, де утримувались свині, а саме: зскрібків із годівниць, напувалок, підлоги та стін станків, металевих решіток, проводили за методом А. І. Корчагіна. Із кожного станка відбирали не менше трьох зразків кожного виду. Скальпелем і шпателем відбирали проби масою 10 – 15 г через 1 метр між місцями відбору по діагоналі кліток. Кожну пробу вміщували в стакан і доливали по 20 см³ насиченого розчину кухонної солі. Плівку, що утворювалась після годинної експозиції, досліджували на наявність збудників паразитарних хвороб.

У пробах, відібраних із підлоги, виявлено яйця A. suum в середньому 0,4 екз./г, O. dentatum – 1,1 екз./г. У зішкрібах із поверхні стін було виявлено T. suis – 1,3 екз./г, E. suis – 4,3 та личинки стронгілідного типу – 1,8 екз./г. У годівницях та на поверхні автонапувалок виявлено лише личинки езофагостом у середньому 1,3 екз./г та 0,9 екз./г відповідно. У зіскрібах із шкіри тварин виявлено яйця езофагостом і трихурисів із середнім вмістом зародків нематод 0,8 екз./г та 1,2 екз./г відповідно.

Перед початком дезінвазії було проведено механічне очищення кожного станка. Обробку проводили у присутності тварин методом зрошення. Розрахунок робочого розчину становив 1 дм³ на 1 м² площі станка. Для дезінвазії використовували аніоноподібні карботовані наночастки магнію. Концентрація наночасток колоїдного розчину знаходилась у межах 100 мг/дм³.

Перший станок обробляли аніоноподібними наноаквахелатами магнію, другий (контрольний) станок зрошували водою. Через 7 діб після обробки відбирали проби для проведення санітарно-паразитологічного контролю ефективності дезінвазії.

Протягом наступних 3 діб вели спостереження за поведінкою та самопочуттям дослідних тварин.

За результатами санітарно-паразитологічного дослідження після проведення дезінвазії були отримані наступні результати.

У зіскрібках із годівниць були виявлені яйця езофагостом у кількості 18,7 екземплярів у 1 г зскрібка. Причому всі виявлені зародки нематод були нежиттєздатними. Візуально відмічали зміну кольору зародків із світло-сірого до темно-сірого із блискучою оболонкою, з чітко вираженими деструктивними змінами всередині яйця. Плазма всередині яєць набула темного забарвлення, а у деяких екземплярах зародків нематод чітко видно зморщування бластомерів і зміщення їх до одного із полюсів.

У зіскрібках із напувалок і стін також були виявлені поодинокі екземпляри яєць езофагостом свиней у кожній із дослідних груп. Слід відмітити, що жодної личинки виявлено не було, що свідчить про овоцидну дію наночасток металів і припинення їхнього розвитку до стадії личинки.

У зішкребках з підлоги, першого станків, також були виявлені яйця T. suis в середньому 4 екз./1г та ооцисти E. suis. – 7,3 екз./1г, які виявились нежиттєздатними.

У зіскрібках із інших об’єктів довкілля збудників паразитарних хвороб тварин не виявлено.

У контрольному станку об’єкти довкілля були контаміновані яйцями та личинками езофагостом – 4,3 екз./г, яйцями трихурисів – 0,7 екз./г та ооцистами еймерій – 2,3 екз./г. Найбільш забрудненою інвазійними елементами була підлога, в 1 г проби виявляли близько 7 яєць езофагостом, 3 ооцисти еймерій та 1 яйце трихурисів. Їхню життєздатність перевіряли, використовуючи метод седиментації наночасток на поверхню життєздатних яєць. Життєздатних інвазійних елементів не виявлено.

Таким чином, у об’єктах довкілля дослідних груп після проведення дезінвазії не виявлено життєздатних яєць і личинок нематод та ооцист еймерій. Електрично заряджені наночастки металів створюють умови для постійного знезараження життєздатних інвазійних елементів, які виділяють хворі тварини, що сприяє підвищенню рентабельності методу за рахунок економії дезінвазійної речовини.