Dwuwarstwowy opatrunek z ofloksacyną: 98,5% gojenia w 12 dni

Czy dwuwarstwowy opatrunek może zrewolucjonizować leczenie ran przewlekłych?

Gojenie się ran to złożony proces wymagający precyzyjnej równowagi między ochroną antybakteryjną a kontrolą stanu zapalnego. Tradycyjne opatrunki – bandaże, gazy, wata – często zawodzą: przylegają do rany, słabo wchłaniają wysięk i nie chronią przed zakażeniem. Pacjenci z ranami przewlekłymi, szczególnie zakażonymi Staphylococcus aureus czy Escherichia coli, potrzebują czegoś więcej niż bariery mechanicznej.

Naukowcy z Pakistanu opracowali nowatorski dwuwarstwowy (bilayer) film hydrożelowy łączący ofloksacynę (OFX, 37,5 mg) z bergamotowym olejkiem eterycznym (25% w/w). System ten zapewnia natychmiastowe działanie antybakteryjne oraz przedłużoną ochronę przeciwzapalną i antyoksydacyjną. Publikacja w Pharmaceutics (2025) przedstawia szczegółową charakterystykę fizykochemiczną oraz wyniki badań przedklinicznych potwierdzające skuteczność nowego opatrunku.

Jak działa dwuwarstwowa struktura opatrunku?

Film składa się z dwóch warstw o różnych funkcjach. Warstwa pierwotna (sustained release) zawiera alginian sodu (Na-Alg, 2% w/v) wzbogacony bergamotowym olejkiem eterycznym. Po nałożeniu następuje sieciowanie chlorkiem wapnia (0,5% w/v), co tworzy hydrożelową matrycę o kontrolowanym uwalnianiu olejku. Warstwa ta zapewnia długotrwałą ochronę przeciwzapalną i antyoksydacyjną.

Warstwa wtórna (immediate release) oparta na HPMC (2,5% w/v) i HEC (0,5% w/v) zawiera ofloksacynę (5% w/w polimeru). Dzięki szybkiej dezintegracji (ok. 2–4 razy dłuższej niż pojedyncza warstwa) lek uwalnia się w fazie burst – ponad 50% w pierwszych 4 godzinach. Taki profil jest idealny do natychmiastowej kontroli zakażenia bakteryjnego.

Metoda podwójnego odlewania rozpuszczalnikowego (double solvent casting) zapewnia doskonałą adhezję między warstwami. Mikroskopia SEM potwierdza ciągłą, bezsporą powierzchnię oraz wyraźne rozgraniczenie warstw w przekroju poprzecznym. Warstwa z olejkiem wykazuje mikroporowatą strukturę bez separacji kropel oleju – oznacza to równomierne rozproszenie i wysoką retencję substancji czynnej.

Jakie właściwości biologiczne wykazuje nowy opatrunek?

Ofloksacyna to fluorochinolon o szerokim spektrum działania przeciwbakteryjnego. W teście dyfuzji agarowej film z 5% OFX wykazał porównywalne strefy zahamowania wzrostu E. coli i S. aureus jak film z 10% stężeniem – wyższe dawki nie zwiększały efektywności. Autorzy sugerują, że matriks żelowy polimeru może ograniczać dyfuzję przy bardzo wysokich stężeniach leku.

Bergamotowy olejek eteryczny (BEO) okazał się najskuteczniejszy spośród trzech testowanych olejków (bergamot, kadzidło, rumianek). Film z 25% BEO wykazał najwyższą strefę zahamowania wzrostu bakterii. Główne składniki – limonen, linalol, octan linalilu – są odpowiedzialne za działanie antybakteryjne, przeciwzapalne i antyoksydacyjne. Test DPPH potwierdził wysoką aktywność antyoksydacyjną BEO (IC₅₀ = 4,2 ppm), znacznie przewyższającą pozostałe olejki (CEO: 173,1 ppm, FEO: 16,40 ppm).

Istotne: aktywność antyoksydacyjna czystego olejku i olejku wbudowanego w film różniła się nieznacznie (p>0,05), co potwierdza zachowanie właściwości biologicznych po włączeniu do matriksu polimerowego. Jedynie film z kadzidłem (FEO) wykazał statystycznie istotny wzrost aktywności antyoksydacyjnej po inkorporacji.

Jak przebiega uwalnianie leku i olejku z filmu?

Badania in vitro w komórce dyfuzyjnej Franza (pH 7,4, 32°C) wykazały dwufazowy profil uwalniania. Faza burst: ponad 50% OFX uwolniło się w pierwszych 4 godzinach zarówno z filmu jednowarstwowego (D2), jak i dwuwarstwowego (SH3). Następnie następowała faza kontrolowanego uwalniania – łącznie >80% leku w ciągu 48 godzin.

Uwalnianie olejku przebiegało wolniej – tylko 20% w pierwszych 4 godzinach, następnie stopniowy wzrost do >80% w 48 h. Hydrofobowe składniki BEO (limonen, terpeny) tworzą barierę opóźniającą gwałtowne uwalnianie. Sieciowanie warstwy z alginianu dodatkowo spowalnia dyfuzję olejku.

Analiza kinetyki uwalniania wykazała najlepsze dopasowanie do modelu Korsmeyera-Peppasa (R² = 0,9899) z wartością n>0,5, co wskazuje na mechanizm non-Fickian (Anomalous) – uwalnianie kontrolowane zarówno przez dyfuzję, jak i relaksację łańcuchów polimerowych.

Statystycznie nie stwierdzono istotnej różnicy w uwalnianiu leku z filmu jedno- i dwuwarstwowego (poza kilkoma punktami czasowymi), natomiast sieciowanie warstwy pierwotnej nieznacznie spowalnia uwalnianie OFX z filmu bilayer. Uwalnianie olejku z filmu B2 i SH3 nie różniło się istotnie.

Czy nowy opatrunek przyspiesza gojenie ran w badaniach przedklinicznych?

Model ran wycinanych u szczurów Sprague Dawley (n=6 na grupę, rany pełnej grubości Ø 4 mm) pozwolił ocenić skuteczność kliniczną. Zwierzęta podzielono na 6 grup: kontrola (bez opatrunku), blank (SHo), olejek (SH1), lek (SH2), olejek+lek (SH3) oraz zdrowe. Oceniano kontrakcję rany w dniach 1, 3, 5, 7, 10, 12.

W dniu 3. wszystkie preparaty wykazały istotną kontrakcję vs. kontrola (p<0,05). Najwyższą kontrakcję obserwowano w grupie SH3 (olejek+lek) – trend utrzymywał się przez cały okres badania. W dniu 12. grupa SH3 osiągnęła 98,5% kontrakcji rany – znacząco więcej niż grupy SH1 (olejek), SH2 (lek) czy SHo (blank). Synergistyczne działanie OFX i BEO okazało się kluczowe.

Porównanie grup leczonych: różnica między SH1 a SH2 była statystycznie nieistotna (p>0,05), co sugeruje, że sam olejek bergamotowy ma porównywalną skuteczność do OFX. Jednak połączenie leku i olejku (SH3) dało najlepsze efekty – istotnie lepsze niż monoterapia (p<0,05).

“Wyniki in vivo wykazały, że OFX i olejek bergamotowy działają synergistycznie w walce ze stanem zapalnym i wzrostem bakterii, jednocześnie zachowując środowisko przyspieszające zamykanie rany” – piszą autorzy badania.

Co pokazują badania histopatologiczne i markery zapalne?

Ocena histopatologiczna (H&E, trichrome Massona) w dniach 6. i 12. ujawniła postęp gojenia. W dniu 6. we wszystkich grupach obserwowano wzrost epitelializacji, umiarkowaną waskularyzację i włóknienie, niedojrzałe mieszki włosowe oraz tkankę ziarninową z makrofagami i komórkami zapalnymi.

W dniu 12. grupa kontrolna wciąż wykazywała liczne makrofagi i komórki zapalne, brak dojrzałych mieszków włosowych i niepełną epitelializację. Grupy leczone filmami (SHo, SH1, SH2, SH3) wykazywały nowo utworzone mieszki włosowe, widoczny naskórek, minimalne nacieki zapalne. Grupa SH3 – najbardziej zaawansowane gojenie: niemal nienaruszony naskórek i skóra właściwa, zmniejszona grubość nabłonka, rozległa sieć nowo utworzonych naczyń krwionośnych, pełna epitelializacja.

Barwienie trichrome Massona: w dniu 12. w grupie kontrolnej i SHo kolagen luźno upakowany, w SH2 – poprawa, ale najlepsze wyniki w SH1 i SH3 – gęsto upakowane, jasno niebieskie włókna kolagenowe zbliżone do zdrowej skóry. Normalizacja układu kolagenu koreluje z klinicznym zmniejszeniem zaczerwienienia i poprawą wyglądu blizny.

Jak film wpływa na poziom cytokin prozapalnych i markerów gojenia?

Oznaczono pięć biomarkerów: IL-6, TNF-α, VEGF, p53, Annexin-A5 (metoda ELISA, dni 6. i 12.). W połowie badania (dzień 6.) grupy leczone SH1, SH2, SH3 wykazały istotne obniżenie IL-6 i p53 vs. kontrola, ale poziomy wciąż powyżej normy – stan zapalny nie ustąpił całkowicie. TNF-α obniżył się wcześniej niż IL-6 (typowy przebieg kaskady zapalnej).

W dniu 12. (zakończenie gojenia) poziomy IL-6, TNF-α i p53 spadły do wartości zbliżonych do grupy zdrowej – ustąpienie stanu zapalnego. p53 reguluje poziom ROS (reaktywne formy tlenu); jego podwyższenie w połowie badania wynikało z wysokiego poziomu ROS, a następnie obniżenie – z zahamowania ROS i regeneracji nabłonka.

VEGF (czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego) – kluczowy w angiogenezie. W połowie badania brak istotnej różnicy między kontrolą a większością grup leczonych (z wyjątkiem SH1) – proces angiogenezy dopiero się rozpoczynał. W dniu 12. poziomy VEGF w grupach leczonych zbliżone do grupy zdrowej – supresja angiogenezy po ustąpieniu niedotlenienia tkanek i stanu zapalnego.

Annexin-A5 promuje gojenie poprzez przesunięcie makrofagów z fenotypu M1 na M2, redukuje czynniki prozapalne, stymuluje migrację komórek nabłonkowych. W połowie badania grupy blank i SH2 miały poziomy zbliżone do kontroli (uszkodzona błona komórkowa), podczas gdy SH1 i SH3 wykazały częściowe gojenie. W dniu 12. grupy SH1 i SH3 osiągnęły normalne poziomy Annexin-A5 (naprawa błony komórkowej), SH2 – w mniejszym stopniu.

Czy wyniki mogą zmienić podejście do leczenia ran przewlekłych?

Opracowany dwuwarstwowy film hydrożelowy łączy natychmiastową ochronę antybakteryjną (ofloksacyna) z długotrwałym działaniem przeciwzapalnym i antyoksydacyjnym (bergamotowy olejek eteryczny). Wyniki badań przedklinicznych wskazują na synergistyczny efekt obu substancji – grupa SH3 (lek+olejek) osiągnęła 98,5% kontrakcji rany w 12 dni, znacząco przewyższając monoterapię.

Dla dermatologów, chirurgów plastycznych i specjalistów leczenia ran przewlekłych oznacza to potencjalnie skuteczniejszą alternatywę dla tradycyjnych opatrunków. Szczególnie korzystne może być zastosowanie u pacjentów z:

• Ranami przewlekłymi o wysokim ryzyku zakażenia bakteryjnego
• Owrzodzeniami goleni, odleżynami, ranami pooparzeniowymi
• Stanami wymagającymi kontroli nadmiernego stanu zapalnego
• Zaburzeniami gojenia związanymi z podwyższonym poziomem ROS

Bergamotowy olejek eteryczny wykazał aktywność porównywalną do antybiotyku – może to być istotne w kontekście rosnącej oporności bakteryjnej. Połączenie naturalnego olejku z lekiem syntetycznym może opóźnić rozwój oporności.

Jednak badanie ma ograniczenia: przeprowadzono je wyłącznie na modelu zwierzęcym (szczury), brak danych z badań klinicznych u ludzi. Niezbędna jest ocena długoterminowego bezpieczeństwa, stabilności preparatu oraz optymalizacja produkcji na skalę komercyjną. Kolejnym krokiem powinny być kontrolowane badania kliniczne z udziałem pacjentów z różnymi typami ran przewlekłych.

Jakie są kluczowe wnioski z tego badania?

Nowy dwuwarstwowy opatrunek hydrożelowy z ofloksacyną i bergamotowym olejkiem eterycznym stanowi obiecującą platformę do leczenia ran przewlekłych. Synergistyczne działanie antybakteryjne, przeciwzapalne i antyoksydacyjne przekłada się na przyspieszone gojenie – 98,5% kontrakcji rany w 12 dni w badaniach przedklinicznych. Struktura bilayer zapewnia kontrolowane uwalnianie: natychmiastową ochronę antybiotykową (burst release OFX) oraz przedłużone działanie przeciwzapalne olejku.

Badania histopatologiczne potwierdzają regenerację naskórka, zwiększoną gęstość kolagenu i normalizację markerów zapalnych (IL-6, TNF-α, p53, VEGF, Annexin-A5). Film wykazuje doskonałe właściwości mechaniczne, wysoką efektywność ładowania (>98%) i stabilność termiczną. Bergamotowy olejek zachowuje aktywność biologiczną po wbudowaniu do matriksu polimerowego.

Mimo obiecujących wyników konieczne są dalsze badania kliniczne u ludzi oraz ocena długoterminowego bezpieczeństwa. Jeśli potencjał potwierdzi się w praktyce klinicznej, nowy opatrunek może stać się cennym narzędziem w arsenale terapeutycznym dermatologów i chirurgów zajmujących się leczeniem ran.