聚维酮碘对家兔创面组织浸泡冲洗的影响

doi:10.12307/2024.427

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (23): 3669-3673.doi: 10.12307/2024.427

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聚维酮碘对家兔创面组织浸泡冲洗的影响

张强1，许岩1，马壮壮2，张昊2，李子豪2，刘森涵2，陈伟2

1吉林大学第一医院，吉林省长春市 130000；2吉林大学中日联谊医院骨科，吉林省长春市 130033

收稿日期:2023-06-30 接受日期:2023-07-24 出版日期:2024-08-18 发布日期:2023-09-13
通讯作者: 陈伟，博士，主任医师，教授，吉林大学中日联谊医院骨科，吉林省长春市 130033
作者简介:张强，男，1988年生，吉林省白山市人，汉族，2016年吉林大学中日联谊医院毕业，硕士，主治医师，主要从事骨与关节疾病研究。
基金资助:
吉林省卫生科研人才专项项目(2021SCZ03)，项目负责人：陈伟

Effect of povidone-iodine on the immersion and flushing of wound tissue in rabbits

Zhang Qiang1, Xu Yan1, Ma Zhuangzhuang2, Zhang Hao2, Li Zihao2, Liu Senhan2, Chen Wei2

1The First Hospital of Jilin University, Changchun 130000, Jilin Province, China; 2Department of Orthopedics, China-Japan Union Hospital of Jilin University, Changchun 130033, Jilin Province, China

Received:2023-06-30 Accepted:2023-07-24 Online:2024-08-18 Published:2023-09-13
Contact: Chen Wei, MD, Chief physician, Professor, Department of Orthopedics, China-Japan Union Hospital of Jilin University, Changchun 130033, Jilin Province, China
About author:Zhang Qiang, Master, Attending physician, The First Hospital of Jilin University, Changchun 130000, Jilin Province, China
Supported by:
Special Project for Health Research Talents in Jilin Province, No. 2021SCZ03 (to CW)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

创面组织：针对手术切口内所暴露的肌肉组织、神经组织、脂肪组织、骨及软骨组织，在文中主要针对经过聚维酮碘冲洗、浸泡后的活体新鲜组织。
浸泡冲洗：指对手术切口内组织进行清洗、消毒处理的方法。在手术切口关闭前，为防止污染而进行消毒液的组织浸泡，以及清洁冲洗掉消毒液，保持创面的清洁、干净及无菌。

背景：临床上人工关节置换所面临的最危险、最严重的并发症就是发生人工关节假体周围感染，找到一个能够预防人工关节置换假体周围感染的方法是迫切需要的。

目的：观察聚维酮碘对家兔肌肉、血管、脂肪和骨质等组织进行浸泡冲洗后的影响。
方法：选取40只10周龄雄性新西兰大白兔，每只兔子的左后腿作为实验组，右后腿作为对照组。兔后肢麻醉后切开，显露后肢的肌肉、血管、脂肪和骨质，对照组手术切口内用生理盐水浸泡和冲洗；实验组手术切口内用聚维酮碘原液及生理盐水浸泡和冲洗。40只兔分别在浸泡聚维酮碘0，1，3，5 min时随机处死10只切取创面组织标本，采用苏木精-伊红染色制片，对细胞数目及分布进行统计学分析和比较。

结果与结论：①经聚维酮碘浸泡冲洗的肌肉、血管、脂肪和骨质与生理盐水对照组相比，镜下未见其细胞结构、形态及数目有明显的差异；②运用配对t检验探究对照组与实验组之间的差异性，配对数据均没有呈现出差异性(P > 0.05)；③提示聚维酮碘对家兔肌肉、血管、脂肪和骨质等组织进行浸泡冲洗后与生理盐水相比未见明显差异，反映了聚维酮碘溶液作为创口内消毒剂的安全有效性。

https://orcid.org/0000-0003-0911-8294(张强)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 聚维酮碘, 创面组织, 浸泡, 冲洗, 关节置换, 假体周围感染

Abstract: BACKGROUND: Clinically, the most dangerous and serious complication of artificial joint replacement is periprosthetic infections. It is urgent to find a way to prevent periprosthetic infections after artificial joint replacement.
OBJECTIVE: To study the effect of povidone-iodine on muscle, blood vessel, fat and bone of rabbits after immersion and flushing.
METHODS: Forty male New Zealand rabbits aged 10 weeks were selected. The left hind leg of each rabbit served as the experimental group and the right hind leg served as the control group. After anesthesia, the hind limbs of each rabbit were cut open to expose the muscle, blood vessels, fat and bone. The control group was soaked and flushed with normal saline inside the surgical incision, while the experimental group was soaked and flushed with povidone-iodine inside the surgical incision. After being soaked in povidone-iodine for 0, 1, 3, 5 minutes, 10 rabbits were randomly selected and executed to collect wound tissue samples. The samples were made into pathological slices for hematoxylin-eosin staining observation as well as statistical analysis and comparison of cell counts.
RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the control group, the muscle, blood vessels, fat and bone after immersion and flushing with povidone-iodine showed no obvious difference in cell structure, morphology and number under microscope. The paired t-test was used to explore the difference between the control and experimental groups, and the paired data did not show any difference (P > 0.05). It is suggested that povidone-iodine shows no significant difference from normal saline after immersion and flushing of rabbit tissues such as muscle, blood vessels, fat and bone, indicating that povidone-iodine solution as an intra-incisional antiseptic is safe and effective.

Key words: povidone-iodine, wound tissue, immersion, flushing, joint replacement, periprosthetic infection

中图分类号:

张强, 许岩, 马壮壮, 张昊, 李子豪, 刘森涵, 陈伟. 聚维酮碘对家兔创面组织浸泡冲洗的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(23): 3669-3673.

Zhang Qiang, Xu Yan, Ma Zhuangzhuang, Zhang Hao, Li Zihao, Liu Senhan, Chen Wei. Effect of povidone-iodine on the immersion and flushing of wound tissue in rabbits[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(23): 3669-3673.

图/表（结果） 3

参考文献

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引言

材料方法

1.1 设计随机对照动物实验，计量资料比较采用配对t检验。
1.2 时间及地点实验于2021年7月至2023年3月在吉林大学第一医院中心研究室完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物选取10周龄成熟的雄性新西兰大白兔40只，雌雄各20只，体质量2.05-3.00 kg(北京华阜康生物科技股份有限公司)，饲养温度23 ℃，湿度60%，每只兔子的左后肢作为实验组，右后肢作为对照组；1只/笼分配，每10只组成1组，共4组，分别用于0，1，3，5 min时间点进行切片内细胞数量的对比。动物实验前禁食水6 h。实验方案按照吉林大学基础医学院实验动物伦理条例要求进行。实验过程遵循了国际兽医学编辑协会《关于动物伦理与福利的作者指南共识》和本地及国家法规。
1.3.2 实验试剂及主要实验设备聚维酮碘(上海利康消毒高科技有限公司)、戊巴比妥钠(国药集团有限公司)甲醛溶液(国药集团有限公司)；Masson染色试剂盒(福州迈新生物技术开发有限公司)；苏木精-伊红染色试剂盒(福州迈新生物技术开发有限公司)；碘伏(有效碘含量为4.5-5.5 g/L，上海利康消毒高科技有限公司)。生物显微镜(OLYMPUS有限公司)；生物组织摊片机、生物组织烘干机、组织脱水机、石蜡组织切片机(均来自金华科迪公司)；电子称(上海华德衡器有限公司)。
1.4 实验方法
1.4.1 分组同一只兔子的左后肢作为实验组，右后肢作为对照组。对照组手术切口内用生理盐水浸泡和冲洗；实验组手术切口内用聚维酮碘原液及生理盐水浸泡和冲洗。40只兔分别在浸泡聚维酮碘0，1，3，5 min时按随机数字表法随机处死10只兔切取标本染色制片，对比其细胞数量。
1.4.2 动物麻醉应用3%戊巴比妥钠(1 mL/kg)进行耳缘静脉注射麻醉，仰卧于手术操作台，术区备皮，用碘伏及体积分数75%乙醇消毒手术区，铺无菌洞单。

1.4.3 实验步骤及组织样本处理分别在0，1，3，5 min时间点各处死10只兔，取兔后下肢股骨外侧纵行切口，切开皮肤，皮下组织，肌肉，分开后显露骨质，并将后肢血管找到。实验组用碘伏原液(有效碘含量为4.5-5.5 g/L)对肌肉、血管、脂肪和骨质分别浸泡1，3，5 min后用生理盐水冲净，切取被碘伏浸泡过的创面，并将切取的组织放入甲醛固定液中保存：对照组用等量生理盐水对肌肉、血管、脂肪和骨质直接进行冲洗后，切取被生理盐水浸泡过的创面组织(肌肉、血管、脂肪和骨质)放入甲醛固定液中保存，用于做病理检查。所用实验动物和标本做好标记。

1.4.4 组织切片制作取甲醛溶液固定后的肌肉、血管、脂肪和骨质标本，骨质经过脱钙处理后，乙醇逐级脱水，二甲苯Ⅰ、Ⅱ中透明，石蜡包埋机中浸蜡、包埋，并凝固。将组织标本石蜡置于切片机，连续切成4 μm石蜡切片。将切片置入 42 ℃的温水浴中展开，并用镊子使样本分散，捞片、干燥。苏木精-伊红染色：石蜡切片复温后，二甲苯浸泡2次，脱蜡，随后行乙醇化处理，后蒸馏水冲洗。苏木精染色3 min，流水冲洗、返蓝，并擦干。伊红染色30 s，流水冲洗后，置入高浓度乙醇后，自然风干，树胶封固。
1.4.5 样本检测及组织学检测分别在OLYMPUS生物显微镜下100倍及200倍下观察肌肉、血管、脂肪和骨质的苏木精-伊红染色、Masson 染色切片，比较并观察实验组和对照组的肌肉、血管、脂肪和骨质的细胞分布及排列。将苏木精-伊红染色的切片置于200倍镜OLYMPUS生物显微镜下，随机选取组织标本中3个视野，取透明软骨、脂肪、血管及肌细胞数目的平均值作为该标本的结果。
1.5 主要观察指标分别在0，1，3，5 min时，在OLYMPUS生物显微镜200倍下观察肌肉、血管、脂肪和骨质的苏木精-伊红染色切片，比较实验组及对照组的细胞分布及排列情况。
1.6 统计学分析应用SPSS 26.0软件进行数据配对t检验，以 P < 0.05 为差异有显著性意义。文章统计学方法已经吉林大学中日联谊医院生物统计学专家审核。

讨论

3.1 聚维酮碘溶液抗菌性的认识聚维酮碘作为一种以聚乙烯吡咯烷酮碘表面活性剂为载体，络合碘形式存在的消毒剂，广泛应用于临床外科领域的消毒。作为一种广谱杀菌溶液，聚维酮碘溶液已被证明对多种病原体有效，包括革兰阳性和革兰阴性菌、芽孢菌、原虫和病毒[1-2]。聚维酮碘的水溶性和稳定性都较好，具有广谱杀菌性能，其杀菌机制是：形成微小的包腔载体，将碘离子络合到腔体内，当接触到较高亲和力的细胞膜时，吡咯烷酮中的疏水性基团与细胞膜磷脂类疏水性基团结合，通过释放碘分子进攻细胞的胞质和胞质膜，从而影响细胞膜的通透性，络合碘在细胞内与生物内的蛋白质、酶、肽类、脂质等生物生存所必需的分子发生卤化反应，破坏了蛋白的生物学活性，从而导致细菌等微生物死亡[3-4]，而且游离碘对杀菌起主要作用。聚维酮碘溶液作为非抗生素类抗菌剂在临床应用已相当广泛，特别对浮游菌有很强的杀灭作用，可以用来预防手术感染。当聚维酮碘溶液浓度达到1%以上时，几乎都能显著降低各类细菌的菌量，关于微生物对碘伏的耐药性也尚未见报道。已有大量文献评价了碘伏对于预防感染的效果，LUM等[5]及OTANI等[6]报道聚维酮碘溶液可以在20 s内杀死实验所用的20种耐药菌株的繁殖体；ULIVIERI等[7-8]报道在脊柱手术结束时用碘伏冲洗，490例患者中无一例感染，用生理盐水冲洗460例患者中有7例发生感染，有统计学差异；OTANI等[6]在688例髋膝关节置换术中用 0.35% 碘伏冲洗 3 min，只有1例感染(0.15%)；不用碘伏的1 862例中18例感染(0.97%)，有统计学差异。以上研究都表明了聚维酮碘溶液对浮游菌杀灭的彻底性以及预防外科手术感染的重要性。此次研究同样证实，经过碘伏消毒兔的创口均无任何炎性反应。
3.2 聚维酮碘溶液在创面冲洗液中的角色术中消毒液的浸泡冲洗是在外科手术中最常用的预防感染的手段，特别是人工关节置换术中预防感染的重要措施。浸泡冲洗的直接作用就是可减少伤口污染细菌的数量，起到直接杀菌作用；其次，冲洗还可以清除手术创面的血凝块及失去血供的组织碎屑，而这些恰好是细菌容易滋生繁衍、促进感染发生的良好培养基[8-10] 。临床上常常应用庆大生理盐水或洗必泰溶液浸泡冲洗。庆大霉素曾作为临床上最为常用的冲洗液，研究表明能够在与细菌接触时即可杀死细菌[11-13]。庆大霉素的杀菌效果是在阻止由创面污染发展成感染的过程中起了关键作用，同时，它在局部药物浓度低于杀菌浓度时仍能较长时间地持续抑制细菌[11]，从而为机体免疫系统进一步杀灭残留的细菌创造了条件。但庆大霉素冲洗液并不能完全杀灭各类细菌，抗菌谱比较有限，因此，临床上仅作为一般预防感染的冲洗液。洗必泰溶液是一种阳离子表面活性剂，对革兰阳性和阴性菌的抗菌作用强，具有较好的水溶性，在人体体液中可保持较长时间的灭菌活性，保护性能更好，同时可更加快速地杀灭细菌[14]；可减少手术部位微生物的定殖及其载量，从而有效预防感染的发生。但洗必泰属于双胍类化合物，具有温和的杀菌特征，在临床手术创面的消毒中同样不具备即刻杀灭所有细菌的能力。人们所要寻找的消毒液，需面对关节置换后确保不发生灾难性感染的无菌状态的切口创面，因为一旦细菌污染创面不能彻底清除，细菌在污染创面后容易在假体表面形成一层生物膜，这一屏障不仅使细菌容易黏附于假体表面，同时能够对抗机体的免疫机制，使抗生素难以发挥杀菌或抑菌作用，最终导致假体置入失败[15-18]。因此要求一种强有力的消毒液，同时兼备无毒、无不良反应，能够将创面残留的细菌完全杀灭，来避免此类手术所导致的灾难性感染[19-21]。聚维酮碘溶液凭借其对细菌良好的杀灭作用、广谱性以及无毒、无刺激等特点，引起临床上的极大重视，值得对其安全性进一步深化研究。通过此次实验发现，聚维酮碘溶液不同浸泡时间与生理盐水对照组在不同时间对家兔透明软骨、脂肪、血管及肌细胞的细胞数量、细胞活性的影响均未呈现出差异性，这是值得开展进一步研究的动力和价值。
3.3 聚维酮碘溶液对组织的毒性聚维酮碘溶液作为表皮消毒剂对表皮组织的毒性已经得到共识[22]，但应用到体内组织里，其使用浓度、浸泡时间并没有相应指南或者共识。因此，对创口内局部组织细胞的毒性作用，以及碘经脉管系统吸收入血后是否引起的全身不良反应，是主要担心的问题。最近的研究表明，聚维酮碘浸泡在不增加并发症的情况下，可有效降低外科手术创面感染的风险[23-24]。另有文献报道采用术中及术后聚维酮碘间断冲洗关节腔治疗关节置换术后感染取得了成功，而且无明显不良反应，冲洗后血清碘含量明显增高，但很快恢复冲洗前水平，而冲洗前后血尿素氮与血肌酐无明显变化[25-27]。但聚维酮碘溶液对创口内组织损伤的情况仍然不明，此次研究根据临床常用的浓度和浸泡冲洗时间采用聚维酮碘溶液对兔创口内组织(肌肉、神经、血管、脂肪、骨骼)进行浸泡和冲洗，并进一步实施病理学研究，发现经过聚维酮碘溶液浸泡和冲洗的组织，无论是细胞形态、细胞数量、细胞活性与生理盐水溶液浸泡和冲洗的组织均无任何差别；动物实验结果表明在常规术中应用聚维酮碘溶液对组织浸泡和冲洗是安全的，不会出现肌肉坏死、血栓、神经麻痹、脂肪液化等临床上常见的并发症，这为临床工作应用聚维酮碘溶液提供了有力支持和经验。BHANDARI等[28]将培育的实验鸡骨骼内的成骨细胞置于不同浓度的聚维酮碘溶液中，测定细胞数量、糖酵解代谢、胶原合成情况，并评估聚维酮碘溶液的细胞毒性，研究结果表明聚维酮碘溶液浓度超过5%时才开始对组织细胞代谢产生影响。GRZYBOWSKI等[19]研究发现应用高浓度的10%聚维酮碘溶液浸泡和冲洗豚鼠、猪、兔、白鼠等动物的切口，其创面内组织的愈合程度、表皮细胞修复速度及状况没有发现受到影响。从其他大量临床文献也发现，无论是国内还是国外，尽管没有公认的临床指南[29]，实际上医生已经将聚维酮碘溶液作为常规术中清洗消毒液应用在创口中，并取得了良好的临床效果，期间并没有出现组织损伤后的并发症，侧面反映了聚维酮碘溶液作为创口内消毒剂的安全有效性。
3.4 此次实验的局限性此次实验未探查到碘伏溶液对神经细胞的影响；未进行更多的梯度分级来探讨更长时间的浸泡对肌肉、血管、脂肪和骨质的影响，以及梯度浓度来探讨碘伏的最佳浸泡浓度。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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