التهاب ریه عفونت اولیه مرتبط با دستگاه پزشکی است که بروز بیماری را هشدار می دهد. یکی از چالش­های مهم در بخش مراقبت‌های ویژه، ایجاد این بیماری توسط ونتیلاتور (VAP- Ventilator-associated pneumonia) می­باشد. بیمارانی که تحت تهویه مکانیکی هوا قرار می­گیرند به دلیل تجمع باکتری در کاف لوله داخل تراشه (endotracheal tube cuff) در برابر VAP آسیب­پذیر هستند؛ این اتفاق می­تواند منجر به تشکیل بیوفیلم و مهاجرت بعدی به دستگاه تنفسی تحتانی و در نتیجه التهاب ریه شود. در حال حاضر، استراتژی­های مختلفی برای کاهش بروز VAP در حال بررسی است که رویکردهایی مانند نوآوری­هایی در طراحی لوله تراشه، سیستم­های آسپیراسیون تراوش تراشه  (tracheal secretion aspiration)، تغییرات سطح مواد را شامل می­شود. با این حال، برای جلوگیری از تشکیل بیوفیلم هنوز یک راه حل کاملا موثر به دست نیامده و علی‌رغم نوآوری‌های مختلف در طراحی لوله تراشه و سایر اقدامات پیشگیرانه، راه‌ حلی جامع برای جلوگیری مؤثر از تشکیل بیوفیلم هنوز مبهم می­باشد.

در این مطالعه، پتانسیل فرآیندهای اصلاح سطح برای کاهش کلونیزاسیون باکتریایی در لوله‌های داخل تراشه ساخته‌شده از پلی‌وینیل کلراید (PVC) بررسی شده و به طور خاص، نانوذرات نقره (AgNPs) به عنوان یک استراتژی برای جلوگیری از چسبندگی باکتری‌ها و تشکیل بیوفیلم معرفی در غلظت‌های مختلف استفاده شده است. این نانوذره اصلاح شیمیایی سطح PVC را انجام داده و روی سطح تثبیت می­گردد. در فرآیند اصلاح سطح با نانوذرات نقره، مقاومت مکانیکی PVC تحت تاثیر نانوذره قرار نمی­گیرد.  همچنین کارآیی ضد میکروبی و ارزیابی سمیت سلولی آزمایشگاهی لوله‌های تراشه اصلاح‌شده نشان می­دهد که مواد اصلاح‌شده با نانوذرات نقره، سبب کاهش کلونیزاسیون باکتری‌ها، به‌ویژه در برابر سویه‌های کلبسیلا پنومونیه (Klebsiella pneumoniae) و سودوموناس آئروژینوزا (Pseudomonas aeruginosa) می­شود.

شایان ذکر است هیچ اثر سمیت سلولی (cytotoxic) روی سلول های L929 مشاهده نشده است و بر مشخصات ایمنی ماده اصلاح­شده برای کاربرد بالینی تاکید دارد. بنابراین، پتانسیل اصلاح سطح با نانوذرات نقره استراتژی امیدوارکننده­ای برای کاهش کلونیزاسیون باکتریایی در لوله‌های داخل تراشه و کاهش خطر VAP در بیماران دارای تهویه مکانیکی نشان می­دهد. این یافته­ها به تلاش­های مداوم برای افزایش ایمنی بیمار و بهبود نتایج در مراقبت­های ویژه کمک می ­ند. البته در این زمینه تحقیقات بیشتر و کارآزمایی‌های بالینی برای تأیید اثربخشی و مزایای بلندمدت این رویکرد نوآورانه در پیشگیری از VAP و به حداقل رساندن عوارض آن لازم و ضروری است. با پایدار بهبود ماشین همراه باشید!

مقدمه

لوله تراشه یک وسیله پزشکی است که برای لوله گذاری بیمارانی که در موارد نارسایی تنفسی نیاز به بیهوشی عمومی یا تهویه مکانیکی تهاجمی دارند استفاده می­شود. التهاب ریه مرتبط با ونتیلاتور (VAP- Ventilator-associated pneumonia) می­تواند پس از 48 ساعت شروع تهویه مکانیکی ایجاد شود. این عفونت مرتبط با مراقبت های بهداشتی در 17 تا 37 درصد از بیماران تهویه شده رخ می­دهد، که منجر به افزایش مرگ و میر مستقیم و غیرمستقیم، بستری طولانی مدت در بیمارستان، افزایش مصرف آنتی­بیوتیک، مقاومت باکتریایی و هزینه­های مراقبت­های بهداشتی می­شود [1]. میکروارگانیسم‌های کلونیزه­کننده اوروفارنکس (oropharynx) و گلوت (glottis) می‌توانند از طریق سرریز به راه‌های هوایی تحتانی مهاجرت کنند یا یک بیوفیلم در داخل لوله تراشه تشکیل دهند و از خود در برابر آنتی‌بیوتیک محافظت کنند و عفونت ریه را در این بیماران آسان کنند.

در طی تهویه مکانیکی، ترشحات تنفسی روی کاف لوله داخل تراشه جمع می‌شوند، تحقیقات نشان می‌دهد که این ترشحات می‌توانند به راه‌های هوایی تحتانی مهاجرت کرده و باعث ذات‌الریه شوند. پیامدهای میکروآسپیراسیون به حجم آسپیراسیون (aspirate) ، وجود عوامل عفونی، بیماریزایی آنها و وضعیت سلامت میزبان بستگی دارد. در ریه‌ها، مکانیسم‌های دفاعی التهابی فعال می‌شوند، اگر کافی نباشد، التهاب می‌تواند منجر به سپسیس (sepsis) ،هیپوکسمی (hypoxemia) ،نارسایی چندعضوی و در نهایت مرگ شود. استاندارد طلایی برای تشخیص VAP شامل بیوپسی ریه است. به دلیل تهاجمی بودن، معیارهای زمانی، بالینی، آزمایشگاهی و میکروبیولوژیکی به دنبال دستورالعمل­های انجمن بیماری­های عفونی آمریکا ایجاد شده است [2،3].

VAP می­تواند توسط عوامل بیماریزای مختلف (باکتری­ها، ویروس­ها و قارچ­ها) به صورت جداگانه یا در یک زمینه چند میکروبی ایجاد شود. از این میان می­توان به باسیل­های گرم منفی هوازی مانند اشریشیا کلی (Escherichia coli) ،کلبسیلا پنومونیه (Klebsiella pneumoniae) ، انتروباکتر (Enterobacter spp) ، سودوموناس آئروژینوزا (Pseudomonas aeruginosa) ،اسینتوباکتر (Acinetobacter spp) و کوکسی­های گرم مثبت مانند استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (MRSA-Methicillin-resistant Staphylococcus aureus)  و استرپتوکوکوس   (Streptococcus spp)  اشاره کرد. تلاش‌ها برای جلوگیری از VAP منجر به ایجاد بسته‌های مراقبت ایمنی شده است اما بروز VAP همچنان باقی است. استراتژی­های پیشگیرانه در برابر چسبندگی باکتری­ها و تشکیل بیوفیلم، مهاجرت میکروارگانیسم­ها به ریه­ها را کاملاً مهار نکرده است، همچنین مطالعات و اصلاحات این دستگاه­های پزشکی به طور کامل به این موضوع رسیدگی نکرده است [6-4]. با این وجود، اصلاح سطح با عوامل ضد میکروبی یک رویکرد نویدبخش معاصر برای مهار کلونیزاسیون باکتری­ها در لوله­های داخل تراشه است [7،8]. در حال حاضر، لوله­های داخل تراشه از مواد شفاف، از جمله پلی وینیل کلراید (PVC)، سیلیکون و پلی اورتان ساخته می­شوند [7،9،10].

پلی‌وینیل کلرید با نانوذرات نقره :

PVC در ساخت تجهیزات پزشکی استفاده می­شود زیرا این ماده دارای براقیت، شفافیت، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر سایش، و انعطاف­پذیری است و امکان استریل کردن آن با بخار، اکسید اتیلن ETO یا تابش پرانرژی وجود دارد [11]. PVC به مواد افزودنی تثبیت­کننده و نرم­کننده­ها برای جلوگیری از تخریب حرارتی در طول فرآیندهای ساخت دستگاه­های پزشکی نیاز دارد و آنها برای حفظ عملکرد مکانیکی ضروری هستند. این افزودنی­ها مانع تشکیل بیوفیلم نمی­شوند. به همین دلیل استفاده از افزودنی­های زیست­کش (biocide) در فرمولاسیون PVC ضروری است [12].

هنگام تغییر خواص سطحی موادی که در تماس با بافت­های انسانی قرار می­گیرند تا خاصیت ضد باکتریایی ایجاد کنند، باید مواد ویژگی­هایی مانند چسبندگی کم و آب­گریزی را نشان دهند زیرا باکتری­های آب­دوست به دلیل ظرفیت جذب محیط آبی اطراف، تمایل بیشتری به چسبیدن به سطوح آب دوست دارند. بنابراین، هر چه ماده آب­گریزتر باشد، میکروارگانیسم­ها کمتر به سطح می­چسبند [13،14]. در طول دهه‌های گذشته، نانوذرات نقره (AgNPs) به دلیل ویژگی‌های استثنایی فیزیکوشیمیایی‌شان، فعالیت‌های بیولوژیکی قدرتمندی را به خود جلب کرده‌اند و آنها را در زمینه‌های متعددی همه‌کاره کرده‌اند. آنها طیف ضد میکروبی گسترده­ای را در برابر پاتوژن­های مختلف از جمله باکتری­ها و قارچ­ها مانند سالمونلا انتریکا  (Salmonella enterica)  استافیلوکوکوس spp (Staphylococcus spp) و سودوموناس آئروژینوزا (Pseudomonas aeruginosa)  نشان می­دهند[15].

اثر ضد باکتریایی مواد بر پایه PVC با نانوذرات نقره گزارش شده است که از طریق ریخته‌گری ترکیب شده و به کاهش قابل‌توجهی در رشد باکتری‌ها و افزایش کارایی ضد باکتریایی آن کمک کرده است [16، 17]. علاوه بر این، نانوذرات نقره روی سطح لوله تراشه PVC به روش غوطه­ور­شدن در محلول آبی حاوی نیترات نقره تثبیت شدند [1]. یک پوشش نانوکامپوزیت کیتوزان – AgNPs – ژلاتین روی لوله‌های داخل تراشه PVC ساخته شد که سطح ضد باکتریایی بر خواص مکانیکی و رفتار غیر سمی آن تأثیرگذار نبود[18]. در تحقیقات دیگر، لوله‌های داخل تراشه PVC با یک هیدروژل دو شبکه‌ای با افزودن نقره با استفاده از روش شروع نوری درجا (in-situ photoinitiation ) پوشانده شدند. این ماده عملکرد ضد باکتریایی عالی در برابر استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (MRSA) و سودوموناس آئروژینوزا، باکتری­های رایج در بیماران بستری در بخش مراقبت­های ویژه نشان داد[19]. تغییرات PVC با افزودن نانوذرات نقره به سطح پلیمر، با استفاده از تکنیک‌هایی مانند الکتروریسی (electrospinning) ، پوشش بخار(vapor coating)  ،کاشت یون(ion implantation)  یا رسوب اسپری (spray deposition) و موارد دیگر انجام شده است.

با این حال، این روش­ها گران هستند و به مقادیر بیشتری از نانوذرات نیاز دارند که به طور بالقوه بر شفافیت مواد اصلاح­شده تأثیر می­گذارد [16] همچنین از پوشش نیترات نقره بر روی لوله­های داخل تراشه به عنوان یک استراتژی خوب برای جلوگیری از کلونیزاسیون باکتریایی استفاده شده است ولی وجود نیترات نقره در دستگاه­های پزشکی اصلاح­شده با آن، باعث افزایش خطر تحریک پوست و سوختگی­های شیمیایی در بیماران در تماس با این ماده شیمیایی است [20]. در حال حاضر هیچ ماده ایده آلی برای ساخت لوله های داخل تراشه وجود ندارد که از تشکیل بیوفیلم جلوگیری کندکه مکانیزم اصلی پذیرفته شده برای تولید VAP است. این مطالعه اثر افزودن نانوذرات نقره برای بهبود رفتار سطحی لوله های داخل تراشه PVC را نشان می دهد.

در این مطالعه، تأثیر فرآیندهای اصلاح سطح را بر روی بخش‌های لوله‌های داخل تراشه ساخته‌شده از پلیمر پلی‌وینیل کلرید زیست سازگار (PVC) بررسی شده است و از یک روش شیمیایی برای تثبیت نانوذرات نقره سنتز شده شیمیایی (AgNPs) استفاده شده است. هدف این مطالعه بررسی خواص فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی حاصل، و همچنین قابلیت ضد میکروبی مواد اصلاح شده PVC درجه پزشکی است.

نتیجه گیری

تشکیل بیوفیلم بر روی مواد مورد استفاده برای ساخت لوله های تراشه، پذیرفته شده ترین مکانیسم برای تولید التهاب ریه در بیماران با کمک تنفس است. نانوذرات نقره تثبیت شده بر روی لوله‌های PVC یک راه امیدوارکننده برای جلوگیری از VAP و افزایش ایمنی بیمار در طول تهویه مکانیکی هضتند. ماهیت آبگریز لوله های PVC تجاری از طریق تثبیت AgNPs تغییر می کند و استحکام مکانیکی لوله‌های اصلاح‌شده نشان می‌دهد که آنها یکپارچگی مکانیکی خود را پس از فرآیند تثییت حفظ می کنند و به ویژه هنگامی که تحت مقادیر مختلفی از فشار و استرس در طول روش‌های لوله‌گذاری و تهویه مکانیکی قرار گیرند، این خاصیت اهمیت دارد.

این لوله ها فعالیت ضدباکتریایی قابل‌توجهی را در برابر سویه‌های مرتبط بالینی، از جمله سودوموناس آئروژینوزا و کلبسیلا پنومونیه نشان می دهند همچنین آنها اثری بر سیتوتوکسیک روی سلول های فیبروبلاست موش ندارند که نشان دهنده ایمنی آنها برای کاربرد بالینی است. این یافته بر اهمیت حصول اطمینان از ایمنی بیمار و در عین حال افزایش عملکرد دستگاه پزشکی تاکید می کند. تحقیقات آینده باید بر روی کارآزمایی‌های بالینی متمرکز شود تا اثربخشی لوله‌های داخل تراشه اصلاح‌شده با AgNPs در کاهش بروز VAP و بهبود بیمار مورد تأیید قرار گیرد.