Хронические раны представляют собой значительную проблему в медицине. Влиятельным фактором в процессе заживления является рН, контроль которого может служить хорошим показателем реакции раны на проводимое лечение. рН среды хронических ран находится в диапазоне от 7,4 до 8,9. В щелочной среде темпы заживления ран существенно снижаются. Введение биоактивного куркумина в медицинские материалы для заживления ран позволит проводить визуальный мониторинг рН раны в реальном времени, поскольку куркумин, являясь кислотно-основным индикатором, изменяет цвет в пределах рН 7,4–9,2.

Ключевые слова: хронические раны; контроль рН раны; заживление ран куркумин.

Хронические незаживающие раны по-прежнему представляют собой проблему в здравоохранении. С целью повышения эффективности оказания медицинской помощи пациентам с длительно незаживающими ранами кожи разработчиками и врачами предлагаются различные средства и методики лечения. Одним из важных принципов местного лечения хронических ран с помощью перевязочных средств является поддержание оптимальной среды в ране. Экссудация может приводить к мацерации околораневой зоны, увеличивать рост патогенных микроорганизмов, способствовать углублению и расширению зоны раны. Выбор перевязочного материала должен обязательно учитывать степень экссудации раны и при необходимости отводить излишки экссудата.

Значение рН в раневой среде прямо и косвенно влияет на все биохимические реакции, происходящие в процессе заживления ран. Было доказано, что поверхностный рН раны играет важную роль в заживлении ран, поскольку он помогает контролировать и повышать антимикробную активность, влиять на высвобождение кислорода, ангиогенез, ферментативную активность [1]. Раны с высоким (щелочным) рН имеют более низкую скорость заживления. Инфицированные хронические раны часто показывают значения рН значительно выше 7,4 из-за щелочных метаболитов, образуемых патогенными микроорганизмами [2]. Мониторинг изменения рН среды в ране может давать информацию как о бактериальной инфекции, так и о течении процесса заживления. Таким образом, рН раневой среды можно использовать как биомаркер состояния раны.

Клиническая диагностика состояния хронических ран преимущественно основана на субъективной оценке или на полученных аналитических данных с помощью различных инвазивных методов. Однако, данные методы могут приводить к повреждению молодой ткани, нарушать процесс заживления раны, увеличивать риск вторичного инфицирования.

Существует большой интерес и спрос к интеллектуальным неинвазивным сенсорным перевязочным материалам, при помощи которых возможно легко визуально идентифицировать состояние раны. Поскольку пациенты проводят большую часть своего времени дома, удаленный мониторинг ран в реальном времени поможет обеспечить правильный уход и ускорить процесс заживления [2]. В качестве сенсора учеными предлагается рассмотреть биоактивное соединение растительного происхождения — куркумин.

Куркумин выделен из растения Curcuma longa и относится к полифенольным соединениям, обладает значительной фармакологической активностью, включая антиоксидантную, противовоспалительную, иммуномодулирующую и ранозаживляющую активность [3]. Антибактериальное действие куркумина обусловлено наличием в его структуре гидроксильных и метокси-групп, которые обладают способностью связывать белковые молекулы микроорганизмов, тем самым ингибируя их рост [4].

Рис. 1. a — влияние рН на кето-енольную таутомерию куркумина, b — влияние рН на изменение цвета куркумина в волокнах повязки, c — изменение цвета образцов повязки с куркумином при различных рН [5]

Куркумин также нашел применение в фармацевтической и аналитической химии в качестве кислотно-основного индикатора и красителя. Благодаря своему химическому строению он проявляет кето-енольную таутомерию с преобладанием кето-формы в кислой среде и енольной формы в щелочной среде. Изменение структуры куркумина сопровождается заметным переходом цвета от желтого (кислая или нейтральная среда) до красно-коричневого (щелочная среда) (рисунок 1a, b). Переход цвета происходит при рН 7,4–9,2 и именно в этом диапазоне изменяется рН раны в ходе заживления. Описанные выше свойства делают куркумин идеальным кандидатом для визуального отслеживания процесса заживления ран [5].

На сегодняшний день для лечения ран широко используется комплексный подход с применением сорбционно-аппликационной терапии, так как он доступен, экономичен и прост в применении. Сорбционно-аппликационная терапия предполагает использование различных сорбционных материалов и сорбирующих систем, в которые можно «внедрить» биоактивный куркумин. При непосредственном контакте с сорбционной повязкой раневый экссудат поглощается и распределяется по всему объему сорбирующей системы или материала и может взаимодействовать с химически активными группами инкапсулированного куркумина. При рН больше 7,4 наблюдается изменение окраски как куркумина, так и самой повязки. На рисунке 1с для визуальной оценки невооруженным глазом представлены цветовые вариации образцов нетканых материалов, содержащих куркумин при различных рН.

Рис. 2. Определение pH на модели повязки с куркумином при помощи смартфона [5]

В настоящее время человек не представляет свою жизнь без телефонов, поэтому как врачи, так и пациенты смогут использовать смартфоны для неинвазивного мониторинга рН раны in situ и дальнейшей оценки её состояния. Для этих целей разрабатываются аналитические методы и программы для смартфонов, которые позволят измерять рН более точно путем анализа полученных изображений аппликационных раневых повязок.

Литература:

1. P. Kumar, T. M. Honnegowda. Effect of limited access dressing on surface pH of chronic wounds // Plastic and Aesthetic Research. — 2015. — Vol. 2. — Iss. 5. — pp. 257–260
2. V. K. Shukla, D. Shukla, S. K. Tiwary, S. Agrawal, A. Rastogi (2007). Evaluation of pH measurement as a method of wound assessment // Journal of Wound Care. — 2007. — Vol. 16. — № 7. — pp. 291–294.
3. L. F. Ang, Y. Darwis, R. Y. Koh, K. V. Gah Leong, M. Y. Yew, L. Y. Por, M. F. Yam. Wound Healing Property of Curcuminoids as a Microcapsule-Incorporated Cream // Pharmaceutics. — 2019. — Vol. 11 (5). — pp. 1–18
4. R. Agarwal, M. Sarwar Alam, B. Gupta. Preparation of Curcumin Loaded Poly (Vinyl Alcohol)-Poly (Ethylene Oxide)-Carboxymethyl Cellulose Membranes for Wound Care Application // Journal of Biomaterials and Tissue Engineering. — 2013. — Vol. 3. — pp. 1–11
5. N. Pan, J. Qin, P. Feng, Z. Li, B. Song. Color changing of smart fibrous materials for naked eye real-time monitoring of wound pH // Journal of Materials Chemistry B. — 2019. — Vol. 7(16). — pp. 1–16