2015年10月15日 星期四

治療生物膜的原則

游朝慶
   即使當一個傷口已被強烈懷疑有生物膜感染,目前仍然沒有一招斃命的療法,根據傷口床準備的原則44(圖7),使用聯合策略的主動方式或許可能有效:1.降低生物膜的量2.防止生物膜再度形成,這種方法有時被稱為『生物膜導向的傷口治療biofilm-based wound care』

圖7. 傷口生物膜的處理原則
 

如何減少生物膜總量?How can biofilm be reduced?

   清創包括移除傷口中壞死及受感染的組織,以促進傷口癒合。清創有許多種方法,從外科清創(sharp debridement)到灌洗傷口(wound irrigation)45,45,醫師根據其知識、受訓門派、能力、安全及醫學倫理考量,來決定使用何種清創方法47。到目前為止,針對生物膜的清創處理方法為使用剪刀、手術刀scarpel、刮匙curette等器械的外科清創,使用蛆的生物性清創,使用酵素的化學性清創,以及使用超音波刀或電燒來清創,需要將所有的傷口隧道打開、移除潛行性傷口、所有的壞死組織、腐肉、及無血色、軟的骨頭48。然而,因為生物膜是肉眼看不見的,故無法評估各種清創的效果,因此目前仍無法知道哪一種清創方法是最好的。
   但就如同刷牙般,沒有說電動牙刷或哪一種牙刷比較好,就都是要把牙菌斑刷掉,目前也沒有任何一家漱口水或洗牙機可宣稱其可不靠刷牙就能預防牙菌斑,故動自己的手每天刷牙,並定期去給牙醫師檢查及洗牙,才是預防蛀牙的最好方法,但若日後真有可殺死並去除牙菌斑的漱口水問世,怕許多牙醫就真的要失業了。
 

清創的頻率

   沒有任何一種方法可以一次清除所有的生物膜,因此殘留下來的生物膜都有可能在一天內就重建完成,當傷口懷疑有生物膜時,需要接受定期的清創,然而需要多久清一次仍沒有定論,有研究指出,當患者肢體有嚴重循環不良時(critical limb ischemia; CLI),需要每週都清一次傷口48。有一些產品被認為可移除細菌、阻礙生物膜,因而對傷口的清潔有幫助,比如說B. Braun公司推出的Prontosan Wound Irrigation Solution博坦舒傷口沖洗液,其含有可殺菌的Polyhexamethylene biguanide (PHMB),以及有介面活性劑surfactant功能的betaine49,50

如何預防生物膜再被重建

   生物膜有三種可能管道會被重建:1.清創後殘留的生物膜碎片2.從殘存生物膜釋放出來的浮游細菌3.新感染的細菌。因此預防的原則包括使用敷料來防止傷口再被污染。以及使用抗菌劑來殺死浮游的細菌,因為生物膜往往是多種細菌組合的,因此使用廣效性抗菌劑(敷料)來殺死(而非抑制)細菌是合理的選擇,儘管抗菌劑(敷料)對生物膜再形成的效果仍未知,然而在傷口中最普遍被使用的抗菌劑(敷料)為銀、碘、蜂蜜以及PHMB。乳鐵蛋白(Lactoferrin)和木糖醇(Xylitol)也被認為對生物膜有效51。但儘管木糖醇口香糖已被數以百篇的研究證明說可有效預防蛀牙,但目前仍沒有任何一位牙醫師敢說木糖醇可取代刷牙。
  對於抗菌劑(敷料)的新使用原則是,若這一種抗菌劑無效,就再換另一種,因此並沒有證據說哪一種抗菌劑是該被第一線使用,重點是該如何使用,比如說是否要使用持續釋放的抗菌劑(敷料)以便敷料能在傷口上停留幾天。
根據維基百科52,爲防止某些情況下的生物膜形成,還有如下辦法:

預防性:
  1. 防止營養物沉積
  2. 特殊的表面使細菌無法附著(「荷葉效應」,或稱蓮花效應(Lotus effect),因蓮葉具有疏水、不吸水的表面,落在葉面上的雨水會因表面張力的作用形成水珠,即由於荷葉表面有自然的奈米級尺寸顆粒,若透過電子顯微鏡觀察葉子表面結構,會發現葉子表面這些奈米微粒形成小球狀凸起,而這些微小纖毛結構讓污泥、水粒子不容易沾附,而達到自潔的功效),如疏水性極強的表面、帶負電荷的表面、heparin的塗層、緩釋抗生素的塗層、銀離子塗層;都能讓微生物難以附著

物理方法:
  1. 超音波
  2. 電刺激Pulsed electric fields (electrical stimulation at a low voltage -0.5 to 5v)
  3. 磁場
  4. 高壓氧
  5. 加熱
  6. 紫外線UV
  7. 負壓傷口治療NPWT

化學方法:
  1. 抗生素
  2. 去污劑
  3. 過氧化氫(H2O2據說對生物膜效果不好,谷歌說:生物膜中的細菌對抗生素、過氧化氫或者去污劑的抗性比游離細胞高可達400倍。)
  4. 螯合劑(如EDTA乙二胺四乙酸,研究證實其能與構成細菌或真菌生物膜所必需的某些金屬離子如Mg2+、Ca2+、Fe2+等發生結合,從而破壞生物膜的結構,並也能夠殺死細菌。)
  5. 乳鐵蛋白(Lactoferrin)和木糖醇(Xylitol)
  6. 鎵Gallium 非常像鐵,許多生物系統搞不清楚Ga3+及Fe3+
  7. 分散蛋白B (Dispersin B)

生物調控方法:
  1. 加入「群聚感應」(quorum sensing)中誘導物的相似物質從而抑制「群聚感應」。
  2. 噬菌體bacteriophage

我如何知道生物膜已不見了

最明顯的是傷口開始癒合,伴隨著滲液exudate及腐肉slough的變少。

未來的發展

   應該需要發明一種方法來快速檢測生物膜的存在,以幫助研究者及臨床工作者發展出有效的治療策略,並追蹤治療的成效。目前抗菌敷料對生物膜的成效仍有賴於密切的觀察。
   但在英文版的維基百科(https://en.wikipedia.org/wiki/Biofilm)中有提供兩個產品:由OrigaLys ElectroChem SAS公司製造的BioFilm Monitor(圖8),根據電化學electrochemical的測量,其可測量生物膜的厚度及其成分,不過感覺有點複雜及貴。 第二個是由Realco製造的生物膜染色劑 coloration tool: Biofilm Detection Kit(圖9),這個看起來似乎比較簡單使用,5分鐘之內就可得知有無生物膜。


圖8. BioFilm Monitor(http://www.origalys.com/products/biofilm-monitor-legionella-risk-management)

圖9. BioFilm Monitor(http://www.realco.be/en/our-markets/food-beverage/biofilm-audit/biofilm-detection-kit/)

   最近有一個研究顯示優碘粉Iodosorb(cadexomer iodine)對於成熟的綠膿桿菌生物膜可以有效地治療53。然而由於生物膜多由多菌種組成,變異性及複雜性較高,對於抗菌劑的選擇仍然需因人而異。

要如何跟患者解釋生物膜?

   可以跟患者保證生物膜可以藉由聯合清創、敷料以及抗菌劑的合併使用來被有效治療,但仍然需要告知患者仍然需要反覆及持續治療一段時間,因為生物膜有可能會在一天內就復發並影響傷口癒合。 (本文結束)
44. Wolcott RD, Kennedy JP, Dowd SE. Regular debridement is the main tool for maintaining a healthy wound bed in most chronic wounds. J Wound Care 2009; 18(2): 54-56
45. Vowden KR, Vowden P. Wound debridement, Part 1: non-sharp techniques. J Wound Care 1999; 8(5): 237-40.
46. Vowden KR, Vowden P. Wound debridement, Part 2: sharp techniques. J Wound Care 1999; 8(6): 291-94.
47. O’Brien M. Debridement: ethical, legal and practical considerations. Br J Community Nurs 2003; 23-25.
48. Wolcott RD, Rhoads DD. A study of biofilmbased wound management in subjects with critical limb ischaemia. J Wound Care 2008; 17(4): 145-55.

49. Kaehn K, Eberlein T. In-vitro test for comparing the efficacy of wound rinsing solutions. Br J Nurs 2009; 18(11); S4-10.
50. Andriessen AE, Eberlein T. Assessment of a wound cleansing solution in the treatment of problem wounds. Wounds 2008; 20(6): 171-75.
51. Ammons MC, Copié V. Mini-review: Lactoferrin: a bioinspired, anti-biofilm therapeutic. Biofouling. 2013;29(4):443-55.
52. 生物薄膜,維基百科,https://zh.wikipedia.org/wiki/生物薄膜
53. Phillips PL, Yang Q, Sampson E, Schultz G. Effects of antimicrobial agents on an in vitro biofilm model of skin wounds. Advances in Wound Care 2010; 1: 299-304.

5 則留言:

  1. 您好
    您在文中提出帶負電的表面可已使細菌難以附著
    但據我所知,實際上細菌還是會吸附於負電表面上
    請問有相關的文獻證明 細菌難以附著於負電的表面嗎??
    在此先感謝您的回答

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    1. 先聲明,我是臨床工作者,非研究人員,對於細菌的生理學並不是很懂,但好在有谷哥大神。
      據查:細菌的細胞壁和膜是由磷脂質雙分子膜組成的,其等電點較低,外界pH一般為偏中性,外界pH高於等電點時,磷脂質帶負電,所以在中性條件下細菌是帶負電性。根據物理學,負電性的細菌不易附著於負電性的表面(這是物理學吧)。
      但細菌的生理並不是那麼簡單,我查到細菌的鞭毛及菌毛是疏水性的,而有個名詞:疏水性引力 (hydrophobic interaction):非極性分子具疏水性,兩個疏水性分子,因受環境極性水環境的排斥,分子間會生成非極性-非極性的疏水性引力。故細菌會利用鞭毛或菌毛和疏水性的環境附著。所以說理論歸理論,細菌的世界是很複雜的。

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  2. 醫師您好,請問醫師,文中B. Braun公司推出的Prontosan,在疑似生物膜感染的傷口您是如何使用?有效嘛?為何臨床上比較少看到與使用,感謝您的回答

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    1. 我沒用過,不過討論「傷口疑似有生物膜」的盲點仍然是,你無法知道及證實有無生物膜,故無從知道有沒有效。且須自費。衛署醫器輸字第024661號,用法可參考其使用說明:如下
      http://www.fda.gov.tw/MLMS/ShowFile.aspx?LicId=06024661&Seq=001&Type=9
      可下載「“柏朗“ 博坦舒 傷口沖洗液」的仿單,
      用於感染傷口的沖洗,較嚴重可以紗布吸濕浸泡,
      但從youtube看別人使用,仍無法去除slough,
      仍要靠清創將傷口上的slough清掉,或者搭配Prontosan gel清創凝膠(今年1月1日通過健保給付)

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