Сравнение устойчивости различных материалов гастростомических трубок к воздействию повреждающих факторов в модельном эксперименте in vitro

Полный текст

АКТУАЛЬНОСТЬ

Гастростомия широко применяется в паллиативной медицине для коррекции дисфагии. В качестве гастростомических трубок используются мочевые катетеры Пеццера и Фолея, назогастральные зонды, специальные фирменные гастростомические трубки [1, 3].

Катетеры Пеццера производятся из натурального латекса. Катетеры Фолея бывают латексные, силиконовые или латексные с силиконовым покрытием. Назогастральные зонды и фирменные гастростомические трубки изготавливают из поливинилхлорида, силикона и полиуретана. При этом поливинилхлоридные трубки отличаются большей жесткостью и, в зависимости от состава, могут выделять токсичные вещества при контакте с соляной кислотой [2].

Фирменные гастростомические трубки изначально разработаны и зарегистрированы для использования в гастростомах. Конструкция отличается размерами, наличием дополнительных механизмов фиксации и пробки. Фирменные гастростомические трубки изготавливаются из силикона или полиуретана. В Российской Федерации они не производятся, а зарубежные аналоги имеют высокую стоимость.

Фирменные гастростомические питательные трубки балонного типа отличаются от силиконового мочевого катетера Фолея наличием внешней прижимной пластинки из силикона и пробки на конце. На момент написания статьи на сайте официального дистрибьютера стоимость фирменной гастростомической трубки составила 4100 руб. без стоимости доставки¹. Стоимость силиконового катетера Фолея на рынке медицинских изделий — около 150 руб. без стоимости доставки². Стоимость катетеров из латекса значительно ниже.

Производители фирменных гастростомических трубок активно рекламируют свои изделия, призывая отказаться от использования мочевых катетеров. При этом основными аргументами называют возможность аллергических реакций на латекс, отсутствие внешних устройств фиксации и пробки, отсутствие официальной сертификации мочевых катетеров для установки в просвет желудка³.

Имеются сообщения об успешном использовании для гастростомии латексных катетеров Фолея с силиконовым покрытием. Частота местных осложнений при сравнении с силиконовыми гастростомическими трубками не выявлена [3].

Средства внешней фиксации и пробку можно изготовить из полимеров, разрешенных к применению в пищевой и медицинской промышленности. На кафедре общей медицинской практики Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского университета разработана наружная прижимная пластинка (рис. 1), которую можно использовать для фиксации различных гастростомических трубок, в том числе силиконовых катетеров.

 

Рис. 1. Разработанная наружная прижимная пластинка из силикона на катетере Пеццера / Fig. 1. Designed external silicone pressure plate on the Pezzer catheter

 

Прежде чем создавать отечественные изделия, необходимо определить, какой материал предпочтительнее использовать для изготовления гастростомических трубок.

Цель исследования — сравнить устойчивость различных материалов гастростомических трубок к воздействию повреждающих факторов в модельном эксперименте in vitro.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

При взаимодействии кафедры общей медицинской практики СПбГПМУ и кафедры химии высокомолекулярных соединений института химии Санкт-Петербургского государственного университета проведено исследование воздействия воды и соляной кислоты на гастростомические трубки из различных материалов: латекса, латекса с силиконовым покрытием, полиуретана и силикона.

Для эксперимента использованы: 2 латексных мочевых катетера Пеццера № 34 по шкале Шарьера (наружный диаметр 11 мм), 2 латексных с силиконовым покрытием мочевых катетера Фолея 26 Fr (наружный диаметр 8,7 мм), 2 полиуретановых назогастральных зонда 18 Fr (наружный диаметр 6 мм), 2 силиконовые фирменные гастростомические трубки для чрескожной эндоскопической установки с внутренними прижимными пластинами по типу бампера диаметром 24 Fr (наружный диаметр 8 мм) (рис. 2).

 

Рис. 2. Выбранные для эксперимента трубки, слева направо: 2 латексных катетера Пеццера, 2 латексных катетера Фолея с силиконовым покрытием, 2 фирменные силиконовые гастростомические трубки с прижимными пластинами, 2 полиуретановых назогастральных зонда / Fig. 2. Tubes selected for the experiment, from left to right: 2 latex Pezzer catheters, 2 latex Foley catheters with silicone coating, 2 branded silicone gastrostomy tubes with pressure plates, 2 polyurethane nasogastric tubes

 

Фирменные гастростомические трубки приобретены для эксперимента у дистрибьютора, остальные катетеры закуплены через аптеку СПбГПМУ.

Все трубки разрезаны на 5 участков длиной по 50 мм, взвешены, помечены по торцам и помещены в герметичные сосуды с 40 мл воды (рис. 3).

 

Рис. 3. Отрезки гастростомических трубок, помещенные в воду / Fig. 3. Sections of gastrostomy tubes placed in water

 

После пребывания в воде в течение 14 сут при температуре 36 °C отрезки трубок протерты фильтровальной бумагой, повторно взвешены и измерены.

Аналогичные отрезки трубок длиной 50 мм взвешены и помещены в 0,1 M раствор соляной кислоты, где находились 14 сут при температуре 36 °C, после чего проведены повторные измерения. В завершение эксперимента образцы промыты дистиллированной водой и высушены при 70 °C в течение 1 сут.

РЕЗУЛЬТАТЫ

После воздействия воды при температуре 36 °C в течение 14 сут наименьшие изменения массы выявлены у отрезков трубок из силикона (среднее 0,15 ± 0,01 %).

Изменение массы трубок из полиуретана в среднем составило 0,52 ± 0,02 %. Максимальные изменения массы выявлены у отрезков трубок из латекса с силиконовым покрытием (среднее 2,04 ± 0,17 %) и из латекса (среднее 8,09 ± 0,77 %). После воздействия 0,1 М раствора соляной кислоты при температуре 36 °C в течение 14 сут выявлены сходные изменения массы. Масса трубок из силикона увеличилась в среднем на 0,08 ± 0,02 %, из полиуретана — на 0,40 ± 0,03 %, из латекса с силиконовым покрытием — на 3,45 ± 0,16 %, из латекса — на 12,79 ± 0,82 %.

Таким образом, водопоглощение материала силиконовых и полиуретановых трубок следует признать пренебрежимо малым (менее 1 %), латексные трубки характеризуются высоким водопоглощением. Воздействие кислоты способствует увеличению влагопоглощения материалов на основе латекса. После высушивания в течение 1 сут при температуре 70 °C средний вес отрезков трубок уменьшился: силиконовых — на 0,04 ± 0,01 %, полиуретановых — на 0,04 ± 0,03 %, латексных с силиконовым покрытием — на 1,26 ± 0,20 %, латексных — на 0,90 ± 0,02 %.

Убыль массы силиконовых и полиуретановых трубок после высушивания пренебрежимо мала, что является свидетельством постоянства их состава, для материалов на основе латекса отмечена потеря примерно 1 % массы, вероятнее всего — за счет экстракции растворимых компонентов латекса.

После воздействия воды при температуре 36 °C в течение 14 сут выявлены следующие средние изменения длины отрезков трубок: силиконовые, латексные с силиконовым покрытием, латексные — увеличились на 0,54 ± 0,30, 0,36 ± 0,40 и 1,66 ± 0,61 % соответственно, а полиуретановые — уменьшились на 0,15 ± 0,11 %.

После воздействия 0,1 М раствора HCl при температуре 36 °C в течение 14 сут выявлены следующие средние изменения длины отрезков трубок: силиконовые, латексные с силиконовым покрытием, латексные трубки увеличились на 0,69 ± 0,49 %, 1,00 ± 0,52 % и 3,50 ± 0,57 % соответственно, а полиуретановые — уменьшились на 0,24 ± 0,63 %.

После высушивания в течение 1 сут при температуре 70 °C средние длины большинства отрезков трубок несколько уменьшились: силиконовые — на 0,03 ± 0,47 %, полиуретановые — на 1,23 ± 0,63 %, латексные — на 0,01 ± 0,78 %. В то же время отрезки латексных трубок с силиконовым покрытием увеличились на 0,40 ± 0,58 %.

Наблюдаемое увеличение размеров латексных и латексных с силиконовым покрытием трубок при контакте с водой и кислотой согласуется с обнаруженным для них водопоглощением.

В случае трубок из полиуретана зарегистрировано уменьшение длины, незначительное за время контакта с водой и кислотой, и существенное (более 1 %) после высушивания. Это явление, скорее всего, обусловлено температурным воздействием (36 °C при контакте с жидкими средами и 70 °C при высушивании) и связано с релаксационными явлениями в полимерном материале (по молекулярному механизму это аналогично изменению размеров термоусадочных трубок, ПЭТ-бутылок, полиэтиленовой пленки при нагревании). Из изученных в данном исследовании материалов только полиуретан термопластичен, поэтому только для него наблюдается заметное уменьшение размеров после высушивания. Поскольку в нормальных условиях эксплуатации трубки не подвергаются воздействию высоких температур, данным явлением можно пренебречь (рис. 4).

 

Рис. 4. Отрезки трубок слева направо до опыта, после воздействия 0,1 M раствора соляной кислоты в течение 14 сут при температуре 36 °С, после промывания и высушивания при 70 °C в течение суток / Fig. 4. Sections of tubes from left to right before the experiment, after exposure to 0.1 M hydrochloric acid solution for 14 days at a temperature of 36°C, after washing and drying at 70°C for 24 hours

 

ОБСУЖДЕНИЕ

В эксперименте in vitro проведена оценка изменений массы, длины и особенностей взаимодействия различных материалов с водой и соляной кислотой, что позволяет судить о возможности аналогичных реакций при длительном контакте с желудочным соком in vivo. Привычные и недорогие латексные катетеры продемонстрировали максимальное накопление жидкости и изменение длины в воде и растворе кислоты. Это обусловлено пористой структурой латекса, что создает благоприятные условия для размножения микроорганизмов. По-видимому, феномен «ослизнения» латексных трубок у пациентов обусловлен абсорбцией биологических жидкостей и микроорганизмов.

Латексные катетеры с силиконовым покрытием показали меньшие изменения по сравнению с латексными, но бо́льшие по сравнению с силиконовыми. Это обусловлено тем, что в области срезов латекс не покрыт силиконом и контактирует с агрессивной средой в отсутствие защитного слоя. Следует отметить, что при использовании катетера Фолея в качестве гастростомической трубки кончик трубки срезается, поэтому в клинической практике воздействию желудочного сока будет подвержен латекс, не имеющий силиконового покрытия, и изменения будут схожими с полученными в эксперименте.

Поливинилхлоридные трубки не изучали в эксперименте. Надежнее отказаться от этого материала для гастростомии из-за риска наличия в составе потенциально токсичных веществ.

Наиболее устойчивыми к разбавленной соляной кислоте материалами для гастростомической трубки являются силикон и полиуретан. Возможность более длительной эксплуатации изделий из полиуретана не представляется существенным преимуществом, поскольку в литературе описаны исследования, показывающие высокий риск инфицирования силиконовых и полиуретановых питательных трубок [4], что определяет необходимость их частой замены.

Целесообразны дополнительные клинические исследования для уточнения сроков инфицирования и необходимости замены гастростомических трубок для предупреждения осложнений. Поэтому на кафедре общей медицинской практики СПбГПМУ в 2021 г. начата научно-исследовательская работа «Исследование микробного пейзажа биопленок зондов и гастростомических трубок у детей, получающих питание через гастростому или зонд».

ВЫВОДЫ

По результатам модельного эксперимента силиконовые и полиуретановые трубки продемонстрировали наименьшее поглощение жидкостей, изменение массы и длины, что свидетельствует об их устойчивости к повреждающим факторам в эксперименте и позволяет рекомендовать изделия из данных материалов при гастростомии.

Латексные катетеры продемонстрировали максимальное накопление жидкости, изменение массы и длины, что делает их применение в клинической практике нецелесообразным.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

 

¹ АРТ-ЭКО [Internet]. [Дата обращения 07.03.2021]. Доступ по ссылке: https://art-eco.pro/shop/?SECTION_ID=150.

² Pharmex Market [Internet]. [Дата обращения 07.03.2021]. Доступ по ссылке: https://pharmex-market.ru/market/rashodnye_i_perevyazochnye_materialy/kateteru_foleya/kateter-foleya-inway-2-kh-khodovoy/?ymclid=16151181923455296806800001.

³ АРТ-ЭКО [Internet]. [Дата обращения 07.03.2021]. Доступ по ссылке: https://art-eco.pro/articles/element.php? ID=1586.

Об авторах

Максим Владимирович Гавщук

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: gavshuk@mail.ru

канд. мед. наук, кафедра общей медицинской практики

Россия, Санкт-Петербург

Иван Михайлович Зорин

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: i.zorin@spbu.ru

д-р хим. наук, доцент, кафедра химии высокомолекулярных соединений

Россия, Санкт-Петербург

Петр Сергеевич Власов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: p.vlasov@spbu.ru

младший научный сотрудник, кафедра химии высокомолекулярных соединений

Россия, Санкт-Петербург

Олег Валентинович Лисовский

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: oleg.lisowsky@yandex.ru

канд. мед. наук, доцент, заведующий, кафедра общей медицинской практики

Россия, Санкт-Петербург

Александр Вадимович Гостимский

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: gostimsky@mail.ru

д-р мед. наук, профессор, заведующий, кафедра госпитальной хирургии с курсами травматологии и ВПХ

Россия, Санкт-Петербург

Зара Микаэловна Саркисян

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: zara-sark@inbox.ru

канд. хим. наук, доцент, заведующая, кафедра общей и медицинской химии им. проф. В.В. Хорунжего

Россия, Санкт-Петербург

Анна Никитична Завьялова

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: anzavjalova@mail.ru

канд. мед. наук, доцент, кафедра общей медицинской практики

Россия, Санкт-Петербург

Александр Владимирович Кабанов

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: alk979@yandex.ru

канд. биол. наук, доцент, кафедра общей и медицинской химии им. проф. В.В. Хорунжего

Россия, Санкт-Петербург

Юлия Васильевна Кузнецова

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: u-piter@mail.ru

канд. мед. наук, доцент, кафедра общей медицинской практики

Россия, Санкт-Петербург

Игорь Владимирович Карпатский

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: ikar122@list.ru

канд. мед. наук, доцент, кафедра общей медицинской практики

Россия, Санкт-Петербург

Иван Александрович Лисица

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivan_lisitsa@mail.ru

ассистент, кафедра общей медицинской практики

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы