Современная стоматология располагает огромным спектром медикаментозных препаратов, разработанных для профилактики и лечения заболеваний полости рта: ополаскиватели, аэрозоли, гели, пасты, адгезивные пленки. Данные лекарственные средства имеют множество положительных свойств: оказывают антибактериальное воздействие, снижают болевые ощущения, улучшают местное кровоснабжение, форсируют реакции регенерации.
В настоящее время отдельное направление мультидисциплинарных исследований посвящено разработке методов оптимизации релиза и поддержания оптимальных концентраций активных веществ, в том числе для стоматологических лекарственных форм (пасты, гели, пленки и др.).
Одним из перспективных антибактериальных агентов являются наночастицы серебра, эффективность которых в лечении воспалительных заболеваний пародонта была продемонстрирована в нескольких исследованиях последних лет [1-3].
Новые возможности для совершенствования пародонтологического лечения представляет сочетание технологий капсуляции различных веществ и наноструктурирования материалов. В частности, ранее проведенные исследования свидетельствуют, что гель, содержащий альгинатные капсулы с наночастицами серебра в их стенке, оказывает положительное влияние на микроциркуляцию в тканях пародонта у белых крыс с экспериментальным пародонтитом [4]. Однако было обнаружено, что входящие в их состав наночастицы серебра способны оказывать местное раздражающее действие, что согласуется с данными других исследователей [5; 6]. Местное раздражающее воздействие может являться негативным побочным эффектом, который вначале проявляется в виде типичных признаков воспаления, а прогрессируя, переходит в изъязвление слизистой оболочки полости рта, вплоть до разрушения тканей, что обусловливает необходимость минимизации рисков его возникновения. Одним из вариантов решения данной практически важной задачи является оптимизация содержания наночастиц серебра в стенке альгинатных микрокапсул, входящих в состав геля, что и определило направление настоящей работы.
Цель исследования - изучение влияния гелей, содержащих альгинатные микрокапсулы с различной концентрацией серебра, на микроциркуляцию десен у интактных белых крыс.
Материал и методы исследования
Эксперимент выполнен на 40 белых крысах, распределённых случайным способом на три группы. Контрольная группа состояла из 10 интактных крыс, две опытные - № 1 и № 2 - включали по 15 животных, которым выполняли нанесение на область десны геля, содержащего микрокапсулы альгината с низким (№ 1) и высоким (№ 2) содержанием серебра.
На протяжении исследования животные находились в стандартных условиях вивария. Для обеспечения анестезии животным внутримышечно вводили «Телазол» (Zoetis Inc, Испания) в дозе 0,1 мл/кг и «Ксиланит» (ООО «Нита-Фарм», Россия) в дозе 1 мг/кг. При проведении экспериментов соблюдали этические принципы в соответствии с Хельсинкской декларацией 1975 г. и ее пересмотром в 1983 г., при работе с экспериментальными животными руководствовались требованиями Приказа Министерства здравоохранения РФ от 23 августа 2010 года № 708н «Об утверждении Правил лабораторной практики». Протокол исследования одобрен этическим комитетом Саратовского ГМУ имени В.И. Разумовского (протокол № 1 от 07.09.2021 года).
Животным опытных групп на слизистую оболочку десны производили однократные аппликации геля, содержащего серебряные микрокапсулы с низкой (0,1 М) и высокой (0,25 М) концентрацией серебра.
Микрокапсулы были приготовлены в соответствии с протоколом, опубликованным ранее [4]. Полые серебряные альгинатные микрокапсулы были получены путем адсорбции альгината натрия объемом 1 мл и концентрацией 5 мг/мл на пористые частицы карбоната кальция [7] с последующей гелификацией альгината натрия ионами серебра при добавлении 1 мл нитрата серебра в концентрациях 0,1 M или 0,25 М. Полное восстановление наночастиц серебра и одновременное растворение пористого ядра карбоната кальция осуществлялось путем добавления к суспензии 1 мл аскорбиновой кислоты концентрацией 0,1 М. Таким образом, были приготовлены два типа образцов: полые альгинатные серебряные микрокапсулы c различными концентрациями серебра 0,1 М и 0,25 М.
Для исследования микроциркуляции применяли методику лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ), реализация которой выполнялась с помощью «ЛАКК-ОП» (Россия). У животных опытных групп выполняли ЛДФ после нанесения геля на десну через 1 и 24 часа соответственно. Датчик анализатора располагали в области между центральными резцами. При выполнении работы оценивали перфузионный показатель и нормированные амплитуды колебаний перфузии в основных регуляторных частотных диапазонах, включая эндотелиальный, нейрогенный, миогенный, дыхательный и кардиальный. Расчет амплитуд колебаний перфузии в указанных диапазонах реализован посредством вейвлет-анализа.
Статистическую обработку данных проводили средствами пакета программ Statistica 10. Большинство полученных при выполнении настоящей работы данных не имели нормального распределения, поэтому представлены в таблицах в виде медианы и интерквартильного размаха. Сравнение между группами проведено с помощью критерия Манна – Уитни. Критический уровень значений показателя достоверности принимали равным 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
При аппликации на интактную десну геля, содержащего альгинатные микрокапсулы с наночастицами серебра (0,1 М), через час не отмечено каких-либо изменений показателя перфузии по сравнению с контрольной группой. В данный промежуток времени после воздействия на интактный пародонт происходило увеличение амплитуды миогенных колебаний, указывающее на снижение миогенного тонуса [8]. Статистически значимых изменений значений амплитуды эндотелиальных и нейрогенных колебаний кровотока относительно группы контроля при этом не происходило. Изменения параметров пассивных механизмов модуляции кровотока проявлялись возрастанием амплитуд дыхательных колебаний на 13,6%, существенных различий в показателях сердечных колебаний не выявлено (табл. 1).
Таблица 1
Изменения параметров микроциркуляции десны у белых крыс с интактным пародонтом через 1 час после аппликации геля, содержащего альгинатные микрокапсулы с наночастицами серебра разной концентрации
|
|
Контроль |
Опытная группа № 1 (0,1 М) |
Опытная группа № 2 (0,25 М) |
|
М |
20,1 (19,1; 21,0) |
20,1 (19,6; 20,5) р1 = 0,901426 |
21,6 (21,1; 22,4) р1 = 0,000026 р2 = 0,000006 |
|
АЭ/3С |
9,4 (7,8; 13,3) |
10,5 (8,0; 12,1) р1 = 0,682033 |
11,1 (8,8; 12,3) р1 = 0,234572 р2 = 0,650439 |
|
АН/3С |
10,7 (8,5; 12,3) |
10,4 (9,1; 11,2) р1 = 0,696067 |
12,2 (11,1; 13,7) р1 = 0,015141 р2 = 0,002367 |
|
АМ/3С |
10,4 (8,1; 11,9) |
11,5 (10,9; 12,2) р1 = 0,053099 |
13,8 (10,4; 14,9) р1 = 0,002458 р2 = 0,034455 |
|
АД/3С |
8,1 (5,9; 9,1) |
9,2 (8,6; 9,8) р1 = 0,008790 |
10,5 (8,8; 11,7) р1 = 0,000309 р2 = 0,039584 |
|
АС/3С |
5,3 (3,6; 6,3) |
5,7 (5,5; 6,1) р1 = 0,125041 |
7,2 (6,0; 7,5) р1 = 0,000578 р2 = 0,015657 |
Примечание: р1 – по сравнению с контролем, р2 – по сравнению с опытной группой № 1.
Через 24 часа после аппликации геля, содержащего микрокапсулы серебра (0,1 М), на десну у белых крыс не отмечено изменений в показателях перфузии и активных механизмах модуляции кровотока, а именно эндотелиальных, миогенных и нейрогенных колебаний. При этом выявлены изменения пассивной модуляции микроциркуляции, проявляющиеся увеличением амплитуд сердечных колебаний на 18,8% (табл. 2).
Согласно литературным данным, сдвиги амплитуд в дыхательном и кардиальном диапазоне отражают увеличение поступающей в микроциркуляторное русло артериальной крови и ухудшение ее оттока, что указывает на снижение сосудистого тонуса и микроциркуляторного давления [8]. Однако следует отметить транзиторный характер и слабую степень выраженности динамики амплитуд в сочетании с отсутствием сдвигов перфузионного показателя, что свидетельствует о недостаточной силе данных изменений для значимых сдвигов в функционировании системы микроциркуляции. Изменения дыхательных колебаний в первый час могли быть связаны с механическим воздействием на слизистую при аппликации геля или влиянием лазера проведении лазерной доплеровской флоуметрии через 1 час.
Таблица 2
Изменения параметров микроциркуляции десны у белых крыс с интактным пародонтом через 24 часа после аппликации геля, содержащего альгинатные микрокапсулы с наночастицами серебра разной концентрации
|
|
Контроль |
Опытная группа № 1 (0,1 М) |
Опытная группа № 2 (0,25 М) |
|
М |
20,1 (19,1; 21,0) |
20,2 (19,9; 20,5) р1 = 0,529462 |
19,7 (19,5; 20,2) р1 = 0,860517 р2 = 0,112732 |
|
АЭ/3С |
9,4 (7,8; 13,3) |
10,7 (9,4; 12,4) р1 = 0,273217 |
11,6 (10,6; 15,4) р1 = 0,037749 р2 = 0,226891 |
|
АН/3С |
10,7 (8,5; 12,3) |
10,4 (8,9; 11,4) р1 = 0,886357 |
12,0 (10,4; 12,5) р1 = 0,061366 р2 = 0,031361 |
|
АМ/3С |
10,4 (8,1; 11,9) |
11,6 (10,3; 13,1) р1 = 0,084616 |
12,9 (12,3; 13,9) р1 = 0,000049 р2 = 0,015657 |
|
АД/3С |
8,1 (5,9; 9,1) |
8,5 (7,1; 10,1) р1 = 0,088110 |
9,8 (9,2; 11,8) р1 = 0,000264 р2 = 0,096602 |
|
АС/3С |
5,3 (3,6; 6,3) |
6,3 (5,5; 7,0) р1 = 0,017674 |
6,8 (5,9; 7,1) р1 = 0,002295 р2 = 0,307922 |
Примечание: р1 – по сравнению с контролем, р2 – по сравнению с опытной группой № 1.
Таким образом, у животных опытной группы № 1 через 1 час и 24 часа после нанесения геля с низкой концентрацией серебра (0,1 М) изменения в параметрах микроциркуляции не выражены и характеризуются только слабыми транзиторными сдвигами в пассивных модуляциях кровотока, которые не приводят к значимому изменению перфузионного показателя.
Через 1 час после местного воздействия геля, содержащего капсулы альгината серебра, у животных опытной группы № 2 отмечается статистически значимое увеличение перфузионного показателя на 7,5% по сравнению с интактными животными. Увеличение перфузии сопровождалось изменением активных механизмов модуляции микрокровотока за счет увеличения амплитуды нейрогенных и миогенных колебаний в 1,1 и 1,3 раза соответственно. Данные изменения являются индикатором снижения сопротивления и возможного усиления кровотока в микроциркуляторном русле [8]. Статистически значимых изменений значения амплитуды эндотелиальных колебаний кровотока при этом не происходило. Изменения параметров пассивных механизмов модуляции проявлялись повышением нормированных амплитуд сердечных колебаний на 29,6% и дыхательных колебаний на 35,8%, что указывает на увеличение притока крови и ухудшение ее оттока в микроциркуляторном русле у животных опытной группы № 2 по сравнению с животными контрольной группы (табл. 1).
Через 24 часа после апплицирования геля, содержащего серебряные микрокапсулы в концентрации 0,25 М, перфузия возвращалась к нормальному уровню. Однако нарушения модуляции кровотока у данной группы животных сохранялись и проявлялись статистически значимым увеличением амплитуд во всех регуляторных диапазонах в 1,2 раза (табл. 2). Указанные изменения имели статистическую значимость для амплитуд всех исследуемых диапазонов за исключением нейрогенного.
Полученные данные свидетельствуют о раздражающем действии, которое выражено через час и снижается, но сохраняется до 24 часов. Это согласуется с данными других исследователей о раздражающих эффектах серебра и его солей [9].
Таким образом, аппликации геля, содержащего микрокапсулы с наночастицами серебра высокой концентрации, через 1 час оказывают раздражающее действие на интактную десну у животных, о чем свидетельствуют увеличение перфузионного показателя и изменения модуляции микрокровотока, проявляющиеся в виде повышения нейрогенного и миогенного тонуса сосудов. Признаки активации модуляции микрокровотока сохраняются до 24 часов после апликации геля.
При сравнении эффектов разработанных гелей с разной концентрацией, через 1 час после воздействия геля с содержанием серебра в капсулах 0,25 М отмечалось повышенное значение перфузионного показателя по сравнению с животными, которым на поверхность десны апплицировали гель, содержащий микрокапсулы с низкой концентрацией серебра, на 7,5%. Увеличение данного показателя во второй опытной группе по сравнению с первой сопровождалось также превышением значений амплитуд активных механизмов - нейрогенных колебаний на 17,3% и миогенных на 20%, а также механизмов пассивной модуляции кровотока - дыхательных колебаний на 14,1% и сердечных на 26,3%. Значимых различий между двумя опытными группами в показателях амплитуд эндотелиальных колебаний не выявлено (табл. 1).
Через 24 часа показатель перфузии в опытной группе № 2 был ниже по сравнению с животными из опытной группы № 1. Однако параметры активной модуляции кровотока – нейрогенные и миогенные колебания в опытной группе № 2 - продолжали оставаться на высоком уровне и статистически значимо превышали таковые у животных опытной группы № 1 в 1,2 и 1,1 раза соответственно. Выявленное в ходе эксперимента повышение амплитуды миогенных и нейрогенных колебаний указывает на снижение миогенного тонуса сосудов, что проявляется усиленным притоком крови в микроциркуляторное русло.
Таким образом, сравнительный анализ влияния разработанных гелей на микроциркуляцию слизистой оболочки десен свидетельствует, что после нанесения геля, содержащего микрокапсулы с высокой концентрацией серебра (0,25 М), через 1 час перфузия и амплитуды пассивных и активных механизмов модуляции кровотока, за исключением эндотелиальных колебаний, имели высокие значения по отношению к таковым в группе животных, которым производили нанесение геля с низкой концентрацией серебра. Различия эффектов гелей через 24 часа проявляются более высокими значениями амплитуд нейрогенных и миогенных колебаний у экспериментальных крыс из опытной группы № 2.
Следовательно, указанные изменения характеризуют более выраженное раздражающее действия геля с высокой концентрацией серебряных наночастиц 0,25 М по сравнению с гелем, содержащим микрокапсулы с серебром низкой концентрации 0,1 М.
Заключение
Полученные в результате эксперимента данные позволяют заключить, что раздражающий эффект геля зависит от концентрации серебра: низкое содержание серебра 0,1 М в микрокапсулах не оказывает раздражающего действия на слизистую оболочку интактной десны, а увеличение концентрации до 0,25, напротив, способствует возникновению негативного эффекта, который проявляется в виде местного раздражающего действия на десну.
Для использования в пародонтологии в качестве системы адресной доставки предпочтительным является гель, содержащий низкую концентрацию серебра 0,1 М, так как он позволяет нивелировать раздражающий эффект, что будет способствовать повышению эффективности и безопасности применения данной системы в практической стоматологии.