CC BY
4ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ С БИОЦИДНЫМИ СВОЙСТВАМИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ МИКРОСКОПИЧЕСКИХ
ГРИБОВ
1Уразметова Н.Ш., 2Усманов У.У., 3Шегай О.А.
1,2,3ургенчский филиал Ташкентской медицинской академии https://doi.org/10.5281/zenodo.8365595
Аннотация. Целью данной работы является оценка устойчивости полимерных композитных материалов с биоцидными свойствами к воздействию микроскопических грибов. Однако воздействие внешних факторов в процессе эксплуатации таких покрытий может привести к снижению их механических характеристик, в частности, износостойкости, адгезии к подложке и твердости. Вследствие этого, на поверхности органических стекол появляются повреждения, которые приводят к существенному снижению оптических характеристик. Деструктивное воздействие микроорганизмов является одним из основных факторов, приводящих к снижению механических характеристик полисилоксанов. Было показано, что полисилоксаны подвергаются воздействию бактерий, в том числе Pseudomonas aeruginosa, Bacilius subtilis, Streptococcus vindans, Salmonella enteritidis, и др. [1]. Следует отметить, что наиболее остро проблема биодеградации полисилоксанов с функциональными группами (например, винильными или эпоксидные) [2] проявляется в тропического климата.
Ключевые слова: Pseudomonas aeruginosa, Bacilius subtilis, Streptococcus vindans, Salmonella enteritidis, Aspergillus niger, Чапека-Докса, Penicillium chrysogenum и Aspergillus fumigatus, полимерных композиты, биоповреждения.
Abstract. The purpose of this work is to evaluate the resistance of polymer composite materials with biocidal properties to the effects of microscopic fungi. However, exposure to external factors during the operation of such coatings can lead to a decrease in their mechanical characteristics, in particular, wear resistance, adhesion to the substrate and hardness. As a result, damage appears on the surface of organic glasses, which leads to a significant decrease in optical characteristics. The destructive effect of microorganisms is one of the main factors leading to a decrease in the mechanical characteristics of polysiloxanes. Polysiloxanes have been shown to be affected by bacteria, including Pseudomonas aeruginosa, Bacilius subtilis, Streptococcus vindans, Salmonella enteritidis, and others [1]. It should be noted that the problem of biodegradation of polysiloxanes with functional groups (for example, vinyl or epoxy) is most acute in tropical climates [2].
Keywords: Pseudomonas aeruginosa, Bacilius subtilis, Streptococcus vindans, Salmonella enteritidis, Aspergillus niger, Penicillium chrysogenum и Aspergillus fumigatus, Chapeka-Doksa, polymer composites, biodamage.
Annotatsiya. Ushbu ishning maqsadi biosidal xususiyatlarga ega polimer kompozit materiallarning mikroskopik zamburug'lar ta'siriga chidamliligini baholashdir. Shu bilan birga, bunday qoplamalarni ishlatish jarayonida tashqi omillarning ta'siri ularning mexanik xususiyatlarining pasayishiga olib kelishi mumkin, xususan, a§mma qarshilik, substratga yopishish va qattiqlik. Natijada, organik ko'zoynaklar yuzasida shikastlanish paydo bo'ladi, bu Polisiloksanlarga Pseudomonas aeruginosa, Bacilius subtilis, Streptococcus vindans, Salmonella enteritidis va boshqalar kiradi. Shuni ta'kidlash kerakki, polisiloksanlarning funktsionalguruhlari (masalan, vinil yoki epoksi) bilan biodegradatsiyasi muammosi tropik iqlim sharoitida eng
1631
keskindir. Bu esa optik xususiyatlarning sezilarli pasayishiga olib keladi. Mikroorganizmlarning halokatli ta'siri polisiloksanlarning mexanik xususiyatlariningpasayishiga olib keladigan asosiy omillardan biridir.
Kalit so'zlar: Pseudomonas aeruginosa, Bacilius subtilis, Streptococcus vindans, Salmonella enteritidis, Aspergillus niger, Penicillium chrysogenum и Aspergillus fumigatus, Chapeka-Doksa, polimer kompozitlari, biozarar.
Актуальность. Разработанные методы защиты полимерных материалов от биодеградации не подходят для полисилоксанов, которые используют для покрытия органического остекления. Так, введение наночастиц, проявляющих токсичность к микроорганизмам [3] приводит к снижению оптических характеристик о Целью данной работы является оценка устойчивости полимерных композитных материалов с биоцидными свойствами к воздействию микроскопических грибов. Целью данной работы является оценка устойчивости полимерных композитных материалов с биоцидными свойствами к воздействию микроскопических грибов. Разработанные методы защиты полимерных материалов от биодеградации не подходят для полисилоксанов, которые используют для покрытия органического остекления. Так, введение наночастиц, проявляющих токсичность к микроорганизмам приводит к снижению оптических характеристик остекления даже в случаях, когда размеры частиц меньше длины волны [5].
Введение в состав полисилоксановых композиций функциональных групп, проявляющих токсичность к микроорганизмам приводит к неизбежному снижению износостойкости полисилоксанового покрытия [6]. Усиление антимикробных свойств полисилоксановых покрытий за счет модификации функциональных групп приводит к снижению стойкости к истиранию [7]. Известные методы снижения скорости биодеградации основаны на использовании дисперсных частиц, например, наночастиц серебра, диоксида меди, повышающих токсичность материала для микроорганизмов [8]. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи. Определить устойчивость образцов полимерных композитных материалов с различной концентрацией СщО к воздействию микроскопических грибов при внесении спор микромицетов в стерильной дистиллированной воде и в среде Чапека-Докса.
Материалы и методы. В работе использовали сообщество чистых культур плесневых (микроскопических) грибов (микромицетов) Aspergillus niger; Penicillium chrysogenum и Aspergillus fumigatus, выделенные с образцов композитных полимерных материалов с многослойным покрытием, инкубируемых в условии тропического климата во Вьетнаме. Культивирование микромицетов, приготовление сред для культивирования и суспензии спор проводились согласно ГОСТ 9.048-89. Для культивирования использовали плотную (агаризованную) среду Чапека-Докса следующего состава (г/л): NaNO3 - 2.0; KH2PO4 - 1.0; MgSO4 х 7H2O - 0.5; KCl - 0.5; FeSO4 - 0.01; сахароза - 30.0; добавляли агар - агар - 20.0; dH2O - до 1000 мл. рН среды 6.0±0.5.
Определение устойчивости образцов композиционного полимерного материал к воздействию микроскопических грибов
Известно, что частицы оксида меди обладают биоцидным эффектом по отношению к различным микроорганизмам [4]. Поэтому внесение СщО в эпоксидный полимер должно замедлить или полностью подавить рост микроскопических грибов на его поверхности.
1632
Визуальный осмотр образцов, обработанных спорами сообщества микромицетов, которые были смыты дистиллированной водой, на 21 сутки инкубирования не показал наличия роста микроскопических грибов на поверхности как контрольного (без внесения спор) так и опытных вариантов (споры в дистиллированной воде). В варианте с опрыскиванием образцов средой Чапека-Докса без спор микромицетов при визуальном осмотре также не был зафиксирован рост микроскопических грибов. Только при внесении спор в среде Чапека-Докса на образцах эпоксидный полимер как без СщО, так и в присутствии биоцида был отмечен рост микромицетов. Следует отметить, что мицелий микроскопических грибов наблюдался не только на поверхности образцов, но и на стенках контейнера, в котором велось инкубирование. При микроскопировании образцов (*160) хорошо просматривался мицелий и конидиеносцы, морфологически схожие с конидиеносцами Aspergillus niger.
Несмотря на то, что при визуальном осмотре образцов в обоих контрольных вариантах и опытном варианте, при котором споры грибов смывались дистиллированной водой, не наблюдалось роста микроскопических грибов, при микроскопическом исследование отмечалось поражение поверхности образцов в вариантах без СщО и в присутствии биоцида с массовой концентрацией 0.18 % по массе в матричном полимере (таблица 1). Так при внесении 0.18% СщО в образцы контрольных вариантов поражение снижалось в 1.5 раз и 2.2 раза по сравнению с вариантом без оксида меди для контроля 1 и 2 соответственно; а в варианте с дополнительном внесении спор в дистиллированной водой в 2.0 раза. При внесении 0.92% СщО в данных вариантах поражение образцов отсутствовало.Внесение СщО в концентрации 0.18% и 0.92% снижало площадь поражения в 1.5 и 3.8 раза соответственно по сравнению с вариантом без СщО при нанесении спор микромицетов в среде Чапека-Докса.
Таблица 1 - Поражение образцов полимерных композитных материалов микроскопическими грибами.
Концентрация Cu2O, % (по массе) Доля пораженной площади, %
Вариант с дистиллированной водой Вариант со средой Чапека-Докса
Контроль 1 (без спор) Опыт Контроль 2 (без спор) Опыт
0 0.74 3.54 2.94 12.7
0.18 0.51 1.73 1.32 8.4
0.92 - - - 3.3
Результаты. Внесение СщО в концентрации 0.18% и 0.92% снижало площадь поражения в 1.5 и 3.8 раза соответственно по сравнению с вариантом без СщО при нанесении спор микромицетов в среде Чапека-Докса.
Вывод. При визуальном осмотре поверхности образцов эпоксидного материала с различной концентрацией СщО рост микроскопических грибов отмечали только при внесении спор микромицетов в среде Чапека-Докса. По морфологическим признакам, выросшие на образцах микромицеты были отнесены к Aspergillus niger. При нанесении спор микроскопических грибов в дистиллированной воде рост микромицетов на поверхности образцов зафиксирован не был.
1633
REFERENCES
1. Rosciszewski, P Biodegradation of polyorganosiloxanes [Text] / P. Rosciszewski, J. Lukasiak, A. Dorosz, J. Galinski, M. Szponar // In Macromolecular Symposia. - 1998. -V.130.(1). - P. 337-346.
2. Millar, B. J. An in vivo study of a clinical surfactant used with poly (vinyl siloxane) impression materials [Text] / B. J. Millar, S. M. Dunn, P. B. Robinson // Quintessence International. - 1996. - V.27. - 10p.
3. Van Burik J.-A. Aspects of fungal pathogenesis in humans [Text] / J.-A. Van Burik, P. T. Magee // Annu. Rev. Microbiol. - 2001. - V. 55. - P. 743-772.
4. Kartashova, V. V. A Study of the Resistance of Polymer Coatings for the Working Equipment of Road Machinery to the Effect of Climatic Factors [Text] / V. V. Kartashova, N. I. Baurova // Polymer Science, Series D. - 2020. - V.13.(2). - P.214-218.
5. Chi, Z. Bioproducts from Aureobasidium pullulans, a biotechnologically important yeast [Text]/ Z. Chi, F. Wang, L. Yue, G. Liu, T. Zhang // Appl Microbiol Biotechnol. - 2009. -V.82 - P.793-804.
6. Vincent H. L. Polysiloxane-Silica Hybrid Resins as Abrasion-Resistant Coatings for Plastic Substrates [Text] / H. L. Vincen, D. J. Kimball, R. R. Boundy // Polymer Wear and Its Control. - 1985. - V.9. - P. 129-134.
7. Khan, S. T. Biocidal effect of copper and zinc oxide nanoparticles on human oral microbiome and biofilm formation [Text] / S. T. Khan, M. Ahamed, A. Al-Khedhairy, J. Musarrat // Materials Letters. - 1997. - P.67-70.
8. Chaudhuri R.G. Core/Shell Nanoparticles: Classes, Properties, Synthesis Mechanisms, Characterization and Applications [Text] / R. G. Chaudhuri, S. Paria // Chem. Rev. - 2012. -V.112.(4). - P.2373-2433.
1634
