CC BY
113
hoz@mail.ru; Косарева Наталья Александровна,
аспирант, Омский ГАУ, Омский АНЦ, Sib-hoz@mail.ru.
Agricultural Scientific Center, Sibhoz@mail.ru; Kosa-reva Natalya Alexandrovna, Graduate student, Omsk SAU, Omsk Agricultural Scientific Center, Sib-hoz@mail.ru.
УДК 619:[615.468:547.458.222.342]
НА. ПОГОРЕЛОВА1, СВ. ЧЕРНИГОВА1, Е.А. РОГАЧЕВ2 1Oмcкий гocудapcтвeнный aгpapный унивepcитeт им. П.А. Столыпина, Oмcк Oмcкий гocудapcтвeнный технический университет, Омск
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И НАНОКОМПОЗИТОВ НА ЕЕ ОСНОВЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ РАНЕВЫХ ПОКРЫТИЙ
Морфологию бактериальной целлюлозы и ее нанокомпозита исследовали растровой электронной микроскопией. Определено, что бактериальная целлюлоза имеет хорошо организованную трехмерную фибриллярную структуру (длина - 15 мкм, диаметр варьируется от 60 до 150 нм) со множеством поро-вых пространств. Установлено водоудерживающая способность нативных гель-пленок бактериальной целлюлозы: WНC = 80,35 ± 0,33 г/г и набухающая способность их дегидратированных образцов: WAC = = 6,82 ± 0,12 г/г. Количество капиллярной влаги меньше в сравнении с влагой, удерживаемой внутри фибрилл бактериальной целлюлозы, что позволяет поддерживать необходимую влажность при лечения ожоговых ран, используя ее в качестве перевязочного средства. Трехмерная структура бактериальной целлюлозы определяет адсорбционную способность материала и препятствует агрегации частиц коллоидного серебра. Бактериальная целлюлоза (БЦ) действует как стабилизирующий агент для контроля за-родышеобразования частиц, предотвращения агрегации и образования на наноразмерном уровне. Таким образом, раневое покрытие БЦ-Ag при лечении животных с термическими ожогами способствует сокращению сроков заживления раны в 1,4 раза по сравнению с контролем.
Ключевые слова: бактериальная целлюлоза, перевязочные средства, симбиотическая культура Мedusomyces gisevii, метод растровой электронной микроскопии, нанокомпозиты, экспериментальная хирургия, термическая рана.
Введение
Целлюлоза является наиболее распространенным полисахаридом, синтезируется растениями, животными и микроорганизмами ^е1есЫ, Krystynowicz, Turkiewicz & Kalinowska, 2005). Уксуснокислые бактерии способны продуцировать целлюлозу в виде внеклеточного продукта в статических услвиях на границе раздела «воздух - жидкая среда» при температуре от 25 до 30°С и рН от 4 до 7 (1§исЫ, Yamanaka & ВиёЫопо, 2000). Наиболее эффективны в этом отношении бактерии рода Gluconacetobacter, это строго аэробные грамотрицательные бактерии. В биосинтезе целлюлозы типичными источниками углерода являются моно- и олигосахариды: глюкоза, фруктоза, сахароза, маннит и др. В отличие от растительной, бактериальная целлюлоза (БЦ) обладает большей кристалличностью и чистотой, в ней нет примесей, лигнина, гемицеллюлозы и других биополимеров и экстрактивных веществ типичных компонентов растительной клеточной стенки. Эти свойства делают БЦ перспективным материалом для пищевых добавок, раневых покрытий, композитного армирующего вещества и для применения в
© Погорелова Н.А., Чернигова С.В., Рогачев Е.А., 2019
других областях, где обычно используется растительная целлюлоза (Bielecki et al., 2005).
В научных работах [1; 2] имеются сведения о том, что при регенерации кожи важно, чтобы раневая повязка обладала достаточной влагоудерживающей способностью, что способствует процессам заживления и снижает болезненность в травмированной области. Свойства бактериальной целлюлозы, определяемые ее микроструктурой и упомянутые выше, дают возможность ее применения в качестве нового покровного материала для обработки ран. Однако отсутствие антибактериальной активности биоматериала является основной проблемой в обеспечении противомикробного барьера при заживлении ран [3]. Так как бактериальная адгезия к поверхностям БЦ может являться существенным этапом в процессе распространения инфекций, актуальной является задача модификации ее поверхностей [4].
Серебро является антимикробным средством с широким спектром действия против большого числа грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, многих аэробов и анаэробов и нескольких штаммов, устойчивых к антибиотикам [5]. Последние технические разработки облегчают включение материалов на основе серебра в коммерческие препараты с антимикробными свойствами [6]. Биоцидная активность серебра связана с биологической активностью ионов этого металла, которые выделяются из частиц коллоидного серебра. Однако свойства наночастиц Ag, включая и антибактериальную активность, связаны с агрегативной устойчивостью коллоидных частиц. Синтез металлических наночастиц с контролируемой формой, размером и стабильной дисперсностью является перспективной областью исследований вследствие потенциала в области биомедицины, электроники, оптики, сенсоров и катализа [7-9]. Снижение агрегации возможно при контролируемом осаждении наночастиц металла в нанопори-стом материале, применяемого в качестве матрицы для обеспечения определенного пространственного распределения. Адсорбированные коллоидные частицы серебра в структуре биоматериала сохраняют свою агрегацию в течение длительного времени и могут переходить в воду, когда они необходимы для использования [10]. Кроме того, полученные нанокомпозиты на основе бактериальной целлюлозы перспективны для биомедицинского применения благодаря их хорошей биосовместимости и высокой антибактериальной активности.
В этом контексте бактериальная целлюлоза с ее нанофибриллярной структурой может быть использована для получения неорганических/органических нанокомпози-ционных материалов. Однако взаимодействия между полимерной матрицей и сформированными кристаллами не совсем понятны, предмет все еще находится в стадии изучения и требует дальнейших экспериментальных исследований.
Настоящее исследование посвящено изучению структурной характеристики бактериальной целлюлозы и композиционных материалов, полученных на ее основе; оценке эффективности применения раневого покрытия на основе бактериальной целлюлозы у экспериментальных животных с термической травмой.
Материалы и методы
Производство бактериальной целлюлозы, питательная среда. Биосинтез образцов бактериальной целлюлозы осуществляли при статическом культивировании симбиотической культуры Medusomyces gisevii. Симбитон Medusomyces gisevii состоит из уксуснокислых бактерий и дрожжей, преимущественно Gluconacetobacter, Aceto-bacter и Zygosaccharomyces (Marsh et al., 2014). Дрожжевые культуры, потребляя углеводы, образуют этиловый спирт и витамины, что способствует развитию уксуснокислых бактерий. Последние, в свою очередь, в ходе культивирования путем неполного
окисления углеводов и спирта, синтезируют ряд органических кислот: уксусную, глю-коновую, лимонную и др., которые являются дополнительным источником углерода для дрожжевых клеток. Таким образом, между популяциями устанавливается равновесие через симбиотическое взаимодействие. В экспериментах использовалась синтетическая питательная среда, приготовленная растворением глюкозы в экстракте чая, в качестве инокулята - семидневная симбиотическая культура, выращенная на глюкозной среде. Уровень активной кислотности саморегулировался симбиотоном, культивирование проводили в статических условиях при (25 ± 2)°С в течение от 4 до 13 суток в биореакторе.
Обработка пленок бактериальной целлюлозы. По окончании культивирования симбиотическую культуру Medusomyces gisevii энергично встряхивали для удаления прикрепленных бактериальных клеток. Пленки целлюлозы, синтезированные на поверхности «воздух - жидкость», удаляли из культуральной жидкости и очищали от остатков питательной среды путем промывания деионизированной водой. Далее, для полного удаления примесей и включенных в матрицу бактериальной целлюлозы клеток, пленки промывали раствором щелочи при комнатной температуре (25°C). Процедуру повторяли несколько раз до обесцвечивания пигментов питательной среды, получали полупрозрачные пленки бактериальной целлюлозы. Промывали их деионизиро-ванной водой до нейтрального значения рН. После этого высушивали на воздухе при комнатной температуре и хранили в пластиковой пленке.
Получение нанокомпозитных пленок бактериальной целлюлозы. Постосаждение предварительно синтезированных наночастиц Ag. Сначала коллоидный раствор серебра получали способом восстановления борогидрид натрия в отсутствие целлюлозных субстратов. Затем из исходного коллоида готовили разбавленные растворы определенной концентрации. Пленки бактериальной целлюлозы погружали в уже приготовленный водный раствор наночастиц Ag на 24 часа и затем многократно промывали дистиллированной водой. В результате происходит диффузия коллоидных частиц Ag в бактериальную целлюлозную матрицу.
Далее образцы промывали деионизированной водой и высушивали при комнатной температуре.
Морфология нанокомпозитов бактериальной целлюлозы. Все пленки бактериальной целлюлозы и нанокомпозиты на основе мембраны были охарактеризованы с точки зрения структуры. Для изучения структуры бактериальной целлюлозы применяли метод растровой электронной микроскопии (РЭМ).
Исследование топографии поверхности бактериальной целлюлозы производилось с помощью растрового электронного микроскопа JEOL JCM 5700, оснащенного энергодисперсионным анализатором JED-2300. Для уменьшения разрушающего действия, оказываемого электронным зондом на поверхность образца, исследование проводилось при минимальном ускоряющем напряжении 5 кэВ. Исследования проводились при увеличениях от х500 до х7000 крат.
Также топографию поверхности исследовали с помощью сканирующего зондово-го микроскопа NTEGRA Prima. Сканирование производилось в воздушной среде с помощью кремниевого зонда жесткостью порядка 5 Н/м в полуконтактном режиме. В процессе сканирования вместе с сигналом Height, позволяющим исследовать топографию образца в трех пространственных координатах, регистрировался сигнал Mag, отражающий переменное значение амплитуды колебания зондового датчика. Он позволяет визуализировать незначительные отклонения в рельефе поверхности.
Определение ранозаживляющей способности. Сравнительную оценку раноза-живляющей противоожоговой активности раневых покрытий проводили в эксперимен-
те на 60 кроликах породы серый великан (масса 4535 ± 49,3 г, возраст 10 месяцев). У животных, находящихся в эксперименте, моделировали ожог III Б степени путем нанесения контактного ожога на предварительно выбритую поверхность кожи в области спины, площадь ожога составляла 26,5 ± 0,3% от поверхности тела. Ожоговую травму животным наносили после предварительного проведения нейролептанальгезии с применением золетила в дозе 5 мг/100 г. Кроликам на 5-е сутки проводили некрэктомию по общепринятой методике.
Все животные, участвовавшие в эксперименте, были разделены на четыре группы по 15 голов в каждой. У кроликов контрольной группы после нанесения ожоговой травмы и проведения некрэктомии заживление раны проходило без применения лекарственных препаратов и раневых покрытий. Кроликам опытной группы I на раневую поверхность 2 раза в сутки наносили спрей «Пантенол» с последующим наложением марлевой защитной повязки. У животных опытной группы II лечение ожоговой раны проводили с применением мазевой повязки «Бранолинд Н» (производство Германия), которую фиксировали при помощи марлевого бинта, смену повязки проводили ежедневно. У кроликов опытной группы III раневую поверхность закрывали покрытием на основе бактериальной целлюлозы, разработанным и производимым на кафедре продуктов питания и пищевой биотехнологии агротехнологического факультета Омского ГАУ. Покрытие выкраивалось в условиях операционной по полиэтиленовому шаблону, повторяя контур раны, применялось однократно.
Противоожоговую активность исследуемых препаратов оценивали по продолжительности полной эпителизации ожоговой поверхности, а также по выраженности морфологических изменений в области раны на 7, 14, 28-е сутки после проведения некрэк-томии. Материалом служили ткани (кожа, подкожная клетчатка, мышцы), иссеченные из зоны термического повреждения у животных всех исследуемых групп в разные сроки эксперимента. Чтение гистологических препаратов проводили с использованием микроскопа «Альтами БИО 1» с помощью программы «Альтами Studio». Морфометри-ческие исследования выполняли с применением программ PhotoM 1.21, Microsort Exel на персональном компьютере.
Результаты и их обсуждение
В результате проведенных исследований определена водоудерживающая и водо-поглощающая способность бактериальной целлюлозы, очищенной от клеток. Водо-удерживающая способность (WHC) гель-пленок бактериальной целлюлозы составила 80,35 ± 0,33 г/г, однако сушка БЦ даже при низких температурах приводит к значительному снижению водопоглощающей (набухающей) способности, WAC = 6,82 ± 0,12 г/г, что может быть связано со значительным изменением внутренней структуры полимера. Исследования распределения жидкости в сетчатой трехмерной структуре БЦ проводили согласно британской фармакопее для альгинатных раневых повязок методом центрифугирования [11; 12].
Бактериальная целлюлоза имеет пористую фибриллярную сеть, образованную целлюлозными микрофибриллами диаметром около 100 нм, поэтому часть жидкости может удерживаться капиллярами нанопористой структуры, другая - в фибриллах или прочно связываться с большим количеством гидроксильных групп поверхности нано-фибрилл бактериальной целлюлозы.
Поглощенную жидкость в повязках можно разделить на два вида: жидкость, удерживаемая между волокнами, и жидкость, удерживаемая внутри отдельных волокон. Так, капиллярная влага способна мигрировать внутри пространственной структуры перевязочного материала, что может вызвать мацерацию окружающей здоровой кожи в клиническом применении. В то время как второй вид жидкости - связанная влага -
более стабилен, что необходимо для поддержания оптимальной влажности целебной среды ^т, 2004, 2008) [11; 12].
Определено, что количество свободной влаги, жидкости, удерживаемой между фибриллами набухающих образцов дегидратированной бактериальной целлюлозы ^2 - Wз)/W4 составило 4,84 ± 0,06 г/г, что меньше в сравнении с нативными образцами очищенных гель-пленок бактериальной целлюлозы - W1)/W4 в 6,56 раза. Такая же тенденция установлена и в отношении жидкости, удерживаемой внутри фибрилл адсорбционными и физико-химическими силами (связанная влага): - W4)/W4
больше - W4)/W4 в 16,43 раза. Это может быть связано с уплотнением наноструктур фибрилл бактериальной целлюлозы и формированием новых связей как внутри фибрилл, так и между ними.
Соотношение - W1)/(W1 - W4) и - W3)/(W3 - W4) отражает распределение жидкости внутри раневых повязок. Установлено, что дегидратированные образцы после набухания - W3)/(W3 - W4) обладали в 2,37 раза меньшим показателем отношения количества свободной и связанной влаги - W1)/(W1 - W4), чем образцы натив-ной бактериальной целлюлозы.
Таким образом, количество свободной влаги меньше, чем связанной, в нативной БЦ, в противоположность дегидратированным образцам методом воздушной сушки: после набухания количество капиллярной (свободной) влаги больше, чем жидкости, удерживаемой внутри отдельных волокон (связанная влага) в 1,98 раза.
Большое количество связанной влаги в нативных образцах бактериальной целлюлозы может обусловливать медленное уменьшение воды в результате испарения, что позволит использовать БЦ в качестве биоматериала для перевязочных средств, способствующих заживления ран [13-15].
В дальнейших исследованиях определяли скорость потери воды в результате испарения образцов нативных и после набухания дегидратированных гель-пленок бактериальной целлюлозы.
Влажные образцы взвешивали в разные промежутки времени, чтобы контролировать потерю воды при Т = 37°С и уровне влажности 20%, что давало потерю веса, представленную на рис. 1 .
б
Рис. 1. Изменение относительной массы воды в процессе испарения в зависимости от времени, образцы бактериальной целлюлозы: а - нативной; б - набухшие дегидратированные. Каждый образец тестировался пять раз и усреднялся (п = 5)
а
Наибольшая скорость потери веса в результате сушки определена для набухших дегидратированных образцов БЦ - 0,17%/мин, изменение массы происходило в течение 10 часов. Нативные образцы бактериальной целлюлозы обладали меньшей скоростью потери веса в 2,62 раза, а изменение относительной массы образцов в результате сушки составило 0,0642%/мин. Это может быть связано с большим количеством связанной влаги в гель-пленках нативной БЦ. Медленная потеря воды такими образцами может поддерживать влажность раны в течение более длительного времени, поэтому в качестве перевязочного средства ожоговых ран в эксперименте на животных применяли на-тивные образцы гель-пленок бактериальной целлюлозы.
Физико-механические свойства материалов во многом зависят от их структуры. В связи с этим особый интерес вызывает изучение таких факторов, как взаимная ориентация макромолекул, наличие пустот, различных включений.
Исследовали пленки БЦ, очищенные от бактериальных клеток и остатков питательной среды, и нанокомпозит целлюлозы с коллоидным серебром методом растровой электронной микроскопии. Поперечный скол образца БЦ получали на этапе пробопод-готовки: образец опускали в жидкий азот, скалывание производили в азотной среде, так как при изъятии образца из нее за счет интенсивного теплообмена с окружающей средой образец быстро возвращал свои упругие на излом свойства.
Рис. 2. РЭМ изображения: а - поверхности; б - поперечного сечения пленки бактериальной целлюлозы
На рис. 2, а показана морфология БЦ, которая представляет собой нанопористую трехмерную сетчатую структуру со случайным расположением микрофибрилл без какой-либо предпочтительной ориентации и множества пустых промежутков между ними. Согласно данным литературы, бактерии полимеризуют молекулы глюкозы через ß-(1 ^ 4) глюкановые связи и выделяют полимер во внеклеточное пространство с образованием нанофибрилл, которые в дальнейшем организуются и стабилизируются внутримолекулярными водородными связями с образованием ультратонкой сетчатой структуры (Yano, Maeda, Nakajima, Hagiwara & Sawaguchi, 2008). На изображении поперечного сечения пленки БЦ (рис. 2, б) структура пластинчатая (Hofinger et al., 2011, Klemm et al., 2011, Вэй и др., 2011), фибриллы однородные и ориентированы вдоль поверхности образца, их толщина составляет величину порядка 150 нм.
Элементный анализ проводили после очистки. Содержание углерода и кислорода составило 44,2 ± 1,6 и 6,3 ± 0,25% соответственно. Этот элементный состав согласуется с составом чистой целлюлозы и с составами, сообщенными другими исследователями (Klemm et al., 2001, Yoon et al., 2006).
Наноразмерные поры между фибриллами БЦ могут выступать в качестве адсорбционных центров для кристаллизации неорганических соединений в получении композитов на основе бактериальной целлюлозы, используемой в качестве матрицы.
Определенная внутренняя наноструктура пленки БЦ дает возможность включения коллоидных частиц Ag в ее нанофибриллярную структуру адсорбционным методом. Результаты показали, что частицы Ag мигрируют во внутреннюю структуру гель-пленки БЦ. Наблюдали обесцвечивание раствора супернатанта, а получаемый нано-композит приобретал желтый цвет. Эта миграция может быть объяснена процессом диффузии. Фактически бактериальная целлюлоза содержит около 96% воды, что свидетельствует о наличии пористой мембраны, отделяющей водный коллоидный раствор от основной массы воды. На рис. 3 представлена микрофотография нанокомпозита бактериальной целлюлозы с частицами коллоидного серебра.
а б
Рис. 3. РЭМ-изображение: а - поверхности; б - поперечного сечения пленки нанокомпозита бактериальной целлюлозы с частицами коллоидного серебра
Для данного образца характерна волнистая форма упаковки нанофибрилл. Их длина в некоторых участках превышает 15 мкм, а толщина варьируется от 60 до 150 нм. На поверхности нанофибрилл БЦ определены отдельные коллоидные частицы Ag со средним размером около 0,8 мкм. Присутствие во внутренней структуре образца композита дискретных коллоидных частиц Ag не наблюдалось (рис. 4) даже при больших увеличениях. Это может быть связано с тем, что частицы серебра в область скола не попали, однако качественный состав показал их наличие в нанокомпозите.
Таким образом, исследование образцов методом растровой электронной микроскопии показало фибриллярную структуру бактериальной целлозы и ее нанокомпози-тов. Фибриллы БЦ ориентированы вдоль поверхности материала, имеют неравномерную толщину, варьирующуюся от 50 до 150 нм, одновременно относительно большую длину, более 15 мкм.
Рис. 4. Спектр-рентгенограмма нанокомпозита бактериальной целлюлозы с частицами коллоидного серебра
Серебросодержащие нанокомпозиты бактериальной целлюлозы (БЦ-Ag) являются перспективными композитами, используемыми в качестве перевязочных материалов для их бактериостатического и бактерицидного действия; для предотвращения и лечения нескольких видов бактериальных инфекций, включая E. coli, S. aureus, K. Pneumoniae, B. subtilis и P. aeruginosa [16; 17].
Изучались морфологические изменения в тканях в зоне ожогового дефекта после проведения ранней некрэктомии с последующим закрытием раневой поверхности гель-пленкой БЦ-Ag в сравнении с традиционными лекарственными средствами, применяемыми при лечении ожоговых ран.
Динамику регенерации ожоговой раны у животных исследуемых групп оценивали по основным критериям: а именно, по степени отека тканей, времени отторжения «вторичного» струпа над регенерирующей поверхностью кожи, появлению грануляций и краевой эпителизации (таблица).
Динамика клинического течения раневого процесса, M ± m
Группа животных Очищение раны от «вторичного» струпа, сут Появление краевой эпителизации, сут Заполнение раны грануляционной тканью, сут
Контрольная группа, n = 15 21,5 ± 0,5 16,7 ± 0,5 51,7 ± 0,6
Опытная группа I, n = 15 13,7 ± 0,8* 9,1 ± 0,4* 43,4 ± 1,3*
Опытная группа II, n = 15 21,8 ± 0,8^ 13,2 ± 0,6*^ 54,8 ± 0,8*^
Опытная группа III, n = 15 22,8 ± 0,7^ 5,8 ± 0,3*&а 36,2 ± 0,7*&а
Примечания: * р < 0,05 - достоверность различий при сравнении с контрольной группой; &р < 0,05 - достоверность различий при сравнении с опытной группой I; ар < 0,05 - достоверность различий при сравнении с опытной группой II.
Как видно из таблицы, у животных опытной группы III заживление ожоговых ран проходило в среднем в 1,4 раза быстрее, чем у контроля (полное восстановление кожного дефекта отмечено на 36,2 ± 0,7 и 51,7 ± 0,6 (р < 0,05) сутки после травмы соответственно). Установлено, что, эпителизация раны по периферии у животных опытной группы III начиналась на 5,8 ± 0,3 сутки, что достоверно раньше, чем в опытных груп-
пах I и II (9,1 ± 0,4 и 13,2 ± 0,6 (р < 0,05) соответственно). Покрытие на экссудативном этапе раневого процесса фиксировалось на ране без применения дополнительного перевязочного материала и сохранялось до полного очищения раны от «вторичного» струпа. Этим объясняется более позднее очищение раны от «вторичного» струпа у животных опытной группы III по сравнению с контролем (22,8 ± 0,7 и 21,5 ± 0,5 (р < 0,05) соответственно).
Заключение
Исследование морфологии методом растровой электронной микроскопии выявило, что БЦ имеет хорошо организованную трехмерную фибриллярную структуру (длина 15 мкм, диаметр варьируется от 60 до 150 нм) со множеством поровых пространств.
Результаты исследования набухания, влагосодержания, влагоудержания показали, что образцы нативной БЦ, применяемые в качестве перевязочного средства, способны поддерживать необходимое содержание влаги при лечения ожоговых ран.
Трехмерная структура бактериальной целлюлозы определяет адсорбционную способность материала и препятствует агрегации частиц коллоидного серебра. БЦ действует как стабилизирующий агент для контроля зародышеобразования частиц, предотвращения агрегации и образования на наноразмерном уровне.
Раневое покрытие БЦ-Ag при лечении животных с термическими ожогами способствует сокращению сроков заживления раны в 1,4 раза по сравнению с другими локальными противоожоговыми препаратами и средствами.
Работа выполнена в рамках НИР по заказу Министерства сельского хозяйства РФ «Разработка наноматериала, биосовместимого с органами и тканями животных для применения в лечении ожоговых ран и эндогенной имплантации трубчатых органов».
1 12 N.A. Pogorelova , S.V. Chernigova , Е.А. Rogachev
1Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk
2Omsk State Technical University, Omsk
Morphological features of the structure of bacterial cellulose and nanocomposites based on it for the manufacture of advanced wound dressing
The morphology of bacterial cellulose and its nanocomposite was studied by scanning with an electron microscopy. It was determined that bacterial cellulose has a well-organized three-dimensional fibrillar structure (15 microns in length, with a diameter varying from 60 nm to 150 nm) with many pore spaces. The waterholding capacity of native gel films of bacterial cellulose was established: WHC = 80.35 ± 0.33 g/g, as well as the swelling capacity of their dehydrated samples: WAC = 6.82 ± 0.12 g/g. The amount of capillary moisture is less in comparison with the moisture held inside the fibrils of bacterial cellulose, which allows to maintain the necessary moisture in the treatment of burn wounds, using it as a dressing. The three-dimensional structure of bacterial cellulose determines the adsorption capacity of the material and prevents the aggregation of colloidal silver particles. Bacterial cellulose acts as a stabilizing agent to control particle nucleation, prevents aggregation and formation at a nanoscale level. Thus, the wound dressing BC-Ag in the treatment of animals with thermal burns helps to reduce the time of wound healing by 1.4 times, compared with the control sample.
Keywords: bacterial cellulose, dressings, symbiotic culture of Medusomyces gisevii, scanning electron microscopy method, nanocomposites.
Список литературы References
1. Microbial cellulose - the natural power to 1. Microbial cellulose - the natural power to
heal wounds / W. Czaja et al // Biomaterials. - 2006. - heal wounds / W. Czaja et al // Biomaterials. - 2006. -Vol. 27. - Р. 145-151. Vol. 27. - Р. 145-151.
2. Доклиническое исследование влияния покрытия dermarm на заживление ожоговой раны / С.В. Чернигова, Ю.В. Чернигов, Н.В. Зубкова, Н.А. Погорело-ва // Известия Международной академии аграрного образования. - 2018. - № 42-2. - С. 204-209.
3. In situ synthesis of silver-nanoparticles/bac-terial cellulose composites for slow-released antimicrobial wound dressing / J. Wu et al. // Carbohydr. Polym. - 2014. - Vol. 102. - P. 762-771.
4. Katsikogianni M.G. Interactions of bacteria with specific biomaterial surface chemistries under flow conditions / M.G. Katsikogianni, Y.F. Missirlis // Acta Biomater. - 2010. - № 6. - P. 1107-1118.
5. Shao W. Efficient surface modification of biomaterial to prevent biofilm formation and the attachment of microorganisms / W. Shao, Q. Zhao // Colloids Surf. - 2010. - 76. - Р. 98-103.
6. Antimicrobial activity of silver nanoparticle impregnated bacterial cellulose membrane: effect of fermentation carbon sources of bacterial cellulose / G. Yang et al. // Carbohydr. Polym. - 2012. - 87. -Р. 839-845.
7. Islana G.A. Development of biopolymer na-nocomposite for silver nanoparticles and ciprofloxacin controlled release / G.A. Islana, A. Mukherjeeb, G.R. Castro // Int. J. Biol. Macromol. - 2015. - 72. -Р. 740-750.
8. Latterini L. Hierarchical assembly of nano-structures to decouple fluorescence and photothermal effect / L. Latterini, L. Tarpani // J. Phys. Chem. -2011. - № 115(43). - Р. 21098-21104.
9. Novel silver-based nan-. oclay as an antimicrobial in polylactic acid food packaging coatings / M.A. Busolo, P. Fernández, M.J. Ocio, J.M. Lagarona // Food Addit. Contam. - 2010. - A 27. - Р. 16171626.
10. Controlled silver nanoparticles synthesis in semi-hydrogel networks of poly (acrylamide) and carbohydrates: A rational methodology for antibacterial application / K. Vimala, K.S. Sivudu, Y.M. Mohan, B. Sreedhar, K.M. Raju // Carbohydr. Polym. - 2009. -75. - Р. 463-471.
11. Qin Y. Absorption characteristics of alginate wound dressings / Y. Qin // J. Appl. Polym. Sci. -2004. - 91. - Р. 953-957.
12. Qin Y. The gel swelling properties of alginate fibers and their applications in wound management / Y. Qin // Polym. Adv. Technol. - 2008. - № 19. -Р. 6-14.
13. Physicochemical and mechanical characterization of bacterial cellulose produced with an excellent product ivityin static conditions using a simple fed-batch cultivation strategy / O. Shezad, S. Khan, T. Khan, J.K. Park // Carbohydrate Polymers. - 2010. -№ 82(1). - Р. 173-180.
14. Effect of chitosan penetrationon physico-chemical and mechanical properties of bacterial cellulose / M. Ul-Islam, N. Shah, J.H. Ha, J.K. Park // Ko-
2. Doklinicheskoe issledovanie vliyaniya po-kryitiya dermarm na zazhivlenie ozhogovoy ranyi / S.V. Chernigova, Yu.V. Chernigov, N.V. Zubkova, N.A. Pogorelova // Izvestiya Mezhdunarodnoy akade-mii agrarnogo obrazovaniya. - 2018. - № 42-2. -S. 204-209.
3. In situ synthesis of silver-nanopar-ticles/bacterial cellulose composites for slow-released antimicrobial wound dressing / J. Wu et al. // Carbohydr. Polym. - 2014. - Vol. 102. - P. 762-771.
4. Katsikogianni M.G. Interactions of bacteria with specific biomaterial surface chemistries under flow conditions / M.G. Katsikogianni, Y.F. Missirlis // Acta Biomater. - 2010. - № 6. - P. 1107-1118.
5. Shao W. Efficient surface modification of biomaterial to prevent biofilm formation and the attachment of microorganisms / W. Shao, Q. Zhao // Colloids Surf. - 2010. - 76. - P. 98-103.
6. Antimicrobial activity of silver nanoparticle impregnated bacterial cellulose membrane: effect of fermentation carbon sources of bacterial cellulose / G. Yang et al. // Carbohydr. Polym. - 2012. - 87. -P. 839-845.
7. Islana G.A. Development of biopolymer na-nocomposite for silver nanoparticles and ciprofloxacin controlled release / G.A. Islana, A. Mukherjeeb, G.R. Castro // Int. J. Biol. Macromol. - 2015. - 72. -P. 740-750.
8. Latterini L. Hierarchical assembly of nano-structures to decouple fluorescence and photothermal effect / L. Latterini, L. Tarpani // J. Phys. Chem. -2011. - № 115(43). - P. 21098-21104.
9. Novel silver-based nan-. oclay as an antimicrobial in polylactic acid food packaging coatings / M.A. Busolo, P. Fernández, M.J. Ocio, J.M. Lagarona // Food Addit. Contam. - 2010. - A 27. - P. 16171626.
10. Controlled silver nanoparticles synthesis in semi-hydrogel networks of poly (acrylamide) and carbohydrates: A rational methodology for antibacterial application / K. Vimala, K.S. Sivudu, Y.M. Mohan, B. Sreedhar, K.M. Raju // Carbohydr. Polym. - 2009. -75. - P. 463-471.
11. Qin Y. Absorption characteristics of alginate wound dressings / Y. Qin // J. Appl. Polym. Sci. -2004. - 91. - P. 953-957.
12. Qin Y. The gel swelling properties of alginate fibers and their applications in wound management / Y. Qin // Polym. Adv. Technol. - 2008. - № 19. -P. 6-14.
13. Physicochemical and mechanical characterization of bacterial cellulose produced with an excellent product ivityin static conditions using a simple fed-batch cultivation strategy / O. Shezad, S. Khan, T. Khan, J.K. Park // Carbohydrate Polymers. - 2010. -№ 82(1). - P. 173-180.
14. Effect of chitosan penetrationon physico-chemical and mechanical properties of bacterial cellu-
rean Journal of Chemical Engineering. - 2011. - 28(8). -Р. 1736-1743.
15. Чернигова С.В. Динамика метаболизма коллагена при термических ожогах / С.В. Чернигова, У.Ю. Сидельская, Ю.В. Чернигов // Международная научно-практическая конференция, посвященная Дню российской науки : актуальные вопросы ветеринарной хирургии. - Изд-во ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина. - Омск, 2016. -С. 191-196.
16. Schluesener J.K. Nanosilver: application and novel aspectsof toxicology / J.K. Schluesener, H.J. Schluesener // Arch. Toxicol. - 2013. - № 87(4). -Р. 569-576.
17. Bacterialcellulose-hyaluronan nanocom-posite biomaterials as wound dressings forsevere skin injury repair / Y. Li, H. Jiang, W. Zheng, N. Gong, L. Chen, X. Jiang, G. Yang // J. Mater. Chem. - 2015. -B 3(17). - Р. 3498-3507.
Погорелова Наталья Анатольевна, канд. биол. наук, доц. кафедры продуктов питания и пищевой биотехнологии, Омский ГАУ, na.pogore-lova@omgau.org; Чернигова Светлана Владимировна, д-р вет. наук, доц., проф. кафедры диагностики, внутренних незаразных болезней, фармакологии, хирургии и акушерства, Омский ГАУ, sv.chernigova@omgau.org; Рогачев Евгений Анатольевич, канд. техн. наук, доц. кафедры физики, ОмГТУ, evg.rogachev@ya.ru.
lose / M. Ul-Islam, N. Shah, J.H. Ha, J.K. Park // Korean Journal of Chemical Engineering. - 2011. - 28(8). -Р. 1736-1743.
15. Chernigova S.V. Dinamika metabolizma kollagena pri termicheskih ozhogah / S.V. Chernigova, U.Yu. Sidelskaya, Yu.V. Chernigov // Mezhdunarod-naya nauchno-prakticheskaya konferentsiya, posvya-schennaya Dnyu rossiyskoy nauki : aktualnyie vo-prosyi veterinarnoy hirurgii - Izd-vo FGBOU VPO OmGAU im. P.A. Stolyipina. - Omsk, 2016. - S. 191196.
16. Schluesener J.K. Nanosilver: application and novel aspectsof toxicology / J.K. Schluesener, H.J. Schluesener // Arch. Toxicol. - 2013. - № 87(4). -Р. 569-576.
17. Bacterialcellulose-hyaluronan nanocompo-site biomaterials as wound dressings forsevere skin injury repair / Y. Li, H. Jiang, W. Zheng, N. Gong, L. Chen, X. Jiang, G. Yang // J. Mater. Chem. - 2015. -B 3(17). - Р. 3498-3507.
Pogorelova Natal'ya Anatol'evna, Cand. Biol. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU, na.pogorelova@om-gau.org; Chernigova Svetlana Vladimirovna, Doc. Vet. Sci., Prof., Omsk SAU, sv.chernigova@om-gau.org; Rogachev Evgenij Anatol'evich, Cand. Techn. Sci., Ass. Prof., Omsk STU, evg.roga-chev@ya.ru.
УДК 619:618.19-089.87:636.8
И.О. СНИТКО, В И. САМЧУК, С.Ф. МЕЛЕШКОВ
Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск
РАННЯЯ ПРЕВЕНТИВНАЯ МАСТЭКТОМИЯ КАК ОДИН ИЗ МЕТОДОВ ПРОФИЛАКТИКИ ОПУХОЛЕЙ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ КОШЕК
Анализируя данные научной литературы по онкологическим болезням животных-партнеров и результаты собственных клинических наблюдений, проводимых на протяжении нескольких лет, установлено, что частота регистрации кошек с онкологическими заболеваниями составляет более 40% от всех случаев болезней неинфекционной этиологии, на долю новообразований молочной железы приходилось 64% случаев различной стадии. На основании полученных данных можно сделать вывод о широком распространении онкологических заболеваний кошек. По гистопатологическим признакам наиболее часто встречающаяся опухоль молочной железы - аденокарцинома (из общего количества - 65% случаев). Карцинома отмечена в 25% случаев, аденома и фиброаденома - по 5%. При анализе данных животных с опухолями молочной железы зафиксировано: наиболее вероятный возрастной диапазон составляет от 5 до 10 лет, с увеличением возраста частота возникновения онкологической патологии молочной железы
© Снитко И.О., Самчук В.И., Мелешков С.Ф., 2019
