CC BY
4
УДК 577.15.08+606.61
Ванюшенкова А.А., Зверева В.В., Белов А.А.
ИЗУЧЕНИЕ БИОЦИДНЫХ СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ ГИДРОЛИТИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАНОЗАЖИВЛЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ КУЛЬ ТУРЫ STAPHYLOCOCCUS AUREUS
Ванюшенкова Анна Алексеевна, студент 4-го курса факультета биотехнологии и промышленной экологии; Зверева Владислава Васильевна, студент 3-го курса факультета биотехнологии и промышленной экологии; Белов Алексей Алексеевич, д.т.н., профессор кафедры биотехнологии, *E-mail: ABelov2004@ yandex.ru Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Изучено биоцидное действие продуктов гидролитической деструкции различных целлюлозных материалов для ранозаживления на культуру клеток Staphylococcus Aureus. Было установлено, что продукты деструкции ДАЦ (1,20) оказывают ингибирующее действие на рост патогенов гнойно-некротических ран. Установлено, что иммобилизация Хт на целлюлозный носитель способствует увеличению антимикробного действия ранозаживляющей композиции.
Ключевые слова: хитозан, диальдегидцеллюлоза, гидролитическая деструкция, материалы для ранозаживления.
THE STUDY OF BIOCIDAL PROPERTIES OF HYDROLYTIC DESTRUCTION PRODUCTS OF CELLULOSIC MATERIALS FOR WOUND HEALING ON THE STAPHYLOCOCCUS AUREUS CULTURE EXAMPLE Vaniushenkova A.A., Zvereva V.V., Belov A.A.*
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. *e-mail: abelov2004@ yandex.ru
The biocidal effect of the hydrolytic destruction products of various cellulosic materials for wound healing on Staphylococcus Aureus cell culture was studied. It was found that degradation products of DAC (1.20) have an inhibitory effect on the growth of purulent-necrotic wounds' pathogens. It was established that the immobilization of Ct on a cellulose carrier increases the antimicrobial effect of the wound healing composition. Keywords: chitosan, dialdehyde cellulose, hydrolytic destruction, materials for wound healing.
На современном этапе развития хирургии гнойно-некротических ран различной этиологии все большим спросом пользуются ранозаживляющие композиции комплексного действия. Согласно мнению ряда авторов [1,2], подобные композиции должны обеспечивать полноценную сорбцию гнойного отделяемого, создавать благоприятную среду для регенеративных процессов, предотвращать контаминацию раневой поверхности извне и, что главное, реализовывать полноценный
терапевтический эффект, достаточный для благополучного ведения раны на различных этапах ее заживления.
Одними из наиболее распространенных в медицинской практике по всему миру по праву считаются перевязочные материалы на основе модифицированной целлюлозы. Это объясняется ее доступностью, распространенностью и низкой иммуногенностью. При производстве комплексных препаратов со-иммобилизованных терапевтических агентов (ТА), необходимо изучить структуру и свойства каждого из них, а также их непосредственное влияние друг на друга и на свойства композиции в целом. В наших работах ранее [3,4] был обоснован выбор перйодат окисленной целлюлозы (ДАЦ) с иммобилизованным на ней хитозаном (Хт) в качестве матрицы для иммобилизации ТА.
Как было показано нами ранее [3], процессы гидролитической деструкции начинаются с момента помещения образцов целлюлозных материалов в жидкую среду, соответствующую модели гнойно-некротической раны (1/15М ФБ рН 6.2). В процессе деструкции ДАЦ разрушается до различных органических соединений. По данным [3] до 2,4-дигидроксибутановой и гликолевой кислот. Структурные формулы предполагаемых продуктов представлены на рисунке 1.
Staphylococcus aureus был выбран в качестве контрольной культуры микроорганизмов не случайно. Стафилококки являются обычными обитателями кожи и различных слизистых оболочек человека и наиболее распространены среди прочих «больничных» инфекций. Хроническое носительство золотистого стафилококка типично для персонала медицинских учреждений, пациентов, страдающих атопическими дерматитами, а также лиц, регулярно получающих инъекции различных препаратов. Патогенные свойства стафилококков обусловлены способностью вырабатывать экзотоксин и наличием микрокапсул [5]. Согласно клиническим данным, количество Staphylococcus aureus в
наркотизированном участке тканей может достигать значения выше чем 69% от общей массы.
аця [
О-"
е -оJ Nc /к
щш
Рисунок 1. Возможные продукты распада ДАЦ по [6]
Для изучения биоцидного действия продуктов гидролитической деструкции используемых нами целлюлозных материалов проводился эксперимент при помощи микропланшетов. Заданную навеску образца, заранее подвергнутую стерилизации, погружали в раствор, моделирующий среду гнойно-
некротической раны на 24 часа. Впоследствии, в каждую лунку микропланшета вносилось 100 мкл исследуемого раствора вытяжек носителей, 80 мкл питательной среды и 20 мкл суточной культуры клеток микроорганизмов. Планшет помещался в термостат (370С) при постоянном перемешивании. Для контроля количества микроорганизмов проводился высев на чашки микрометодом Коха.
Культура, в которую не добавляли препарат, в среднем вырастает до 109 КОЕ/мл за сутки, учитывая это, были сделаны выводы о действии каждого используемого препарата - при получении на чашках 10-1010 КОЕ/мл, считалось, что культура растет и препарат не оказывает бактерицидного действия, при получении 106 и менее КОЕ/мл, отмечалось подавление роста, относительно начальной концентрации клеток в лунке планшета. Данные для St. aureus в среде отдельных компонентов приведены в таблице 1.
Таблица 1. Изменение значений оптической плотности в зависимости от времени культивирования для микроорганизмов Staphylococcus aureus (концентрация клеток 107 КОЕ/мл), опт. ед
Время, ч Препарат. 0 1 2 3 4 5 24 48 Действие
Культура 0 0 0 0,014 0,041 0,287 0,852 0,685 Рост культуры
Ц(С1) - - 0,100 0,172 0,198 0,335 0,343 0,092 Рост культуры
Ц(С2) 0,049 0,129 0,172 0,209 0,314 0,397 0,054 0,030 Рост культуры
Ц(С3) - - 0,106 0,074 0,098 0,200 0,297 0,315 Увеличение роста культуры
ДАЦ(0,28)** (CI) 0,040 0,143 0,176 0,169 0,222 0,313 0,201 0,142 Рост культуры
ДАЦ(0,28) (С2) - 0,152 0,159 0,155 0,222 0,310 0,025 - Подавление роста
ДАЦ(1,2) (ci) 0,055 0,054 0,143 0,172 0,250 0,289 0,032 - Подавление роста
Д АЦ(1,2) (С2) - - 0,099 0,098 0,132 0,094 0,138 - Подавление роста
ДАЦ(1,2) (сз) 0,218 0,205 0,132 0,112 0,116 0,017 0,012 - Подавление роста
ДАЦ(0,28)-Хт (С1) - 0,017 0,143 0,178 0,278 0,333 0,012 - Подавление роста
ДАЦ(0,28)-Хт (С2) 0,100 0,012 0,112 0,154 0,272 0,379 0,223 0,125 Рост культуры
ДАЦ(0,28)-Хт (С3) 0,089 - 0,038 0,021 0,100 0,194 0,041 0,007 Подавление роста
ДАЦ(1,2)-Хт (ci) - - 0,086 0,087 0,135 0,202 0,283 0,199 Рост культуры
ДАЦ(1,2)-Хт (с2) 0,083 0,047 0,140 0,164 0,254 0,312 - - Подавление роста
ДАЦ(1,2)-Хт (сз) 0,023 - 0,072 0,049 0,039 - 0,028 0,018 Подавление роста
Где С1~ 3,2 мг/мл; С2~ 6,3 мг/мл; С3~ 12,5 мг/мл; **В скобках указано значение количества альдегидных групп на носителе, определенное по модификации метода Miller (значения указаны в мМ/г).
Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что продукты гидролитической деструкции ДАЦ (1,2) обладают достаточной для подавления роста культуры St. aureus в количестве эквивалентном степени обсемененности гнойно-некротической раны.
Установлено, что иммобилизация Хт на целлюлозный носитель способствует увеличению антимикробного действия продуктов деструкции ранозаживляющих композиций, предположительно за счет непосредственно собственного биоцидного действия хитозана.
Список литературы
[1] Watson N. F. S., Hodgkin W. Wound dressings //Surgery (Oxford). - 2005. - Т. 23. - №. 2. - С. 52-55.
[2] Pereira R. F., Bartolo P. J. Traditional therapies for skin wound healing //Advances in wound care. - 2016. - Т. 5. - №. 5. - С. 208-229.
[3] Гидролитическая деструкция перевязочных материалов на основе диальдегидцеллюлозы / А. А. Ванюшенкова, Э. Э. Досадина, С. Н. Иванова и др. // Бутлеровские сообщения. — 2019. — Т. 59, № 8. — С. 47-59.
[4] Белов А.А. Разработка промышленных технологий получения новых медицинских материалов на основе модифицированных волокнообразующих полимеров, содержащих биологически активные белковые вещества // Дисс. на соис. уч. степ. докт. техн. наук М., РХТУ, 2009. 385 с.
[5] H. В. Прозоркина, П. А. Рубашкина. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии. - 2006. - 384 с.
[6] Charles J. Knill, John F. Kennedy Degradation of cellulose under alkaline conditions //Carbohydrate Polymers 2003, Vol. 51, Р. 281300.
