CC BY
192
Вестник ДВО РАН. 2009. № 2
УДК 544.77: 541.64 С.Ю.БРАТСКАЯ
Полислойные и ковалентно привитые функциональные покрытия на основе полисахаридов для предотвращения бактериальной адгезии
Рассмотрены два альтернативных подхода к получению на поверхности биомедицинских устройств анти-адгезивных наноразмерных функциональных покрытий, содержащих ионогенные полисахариды: 1) ковалентная иммобилизация хитозана и 2) формирование мультислоев полиэлектролитных комплексов хитозана и карраги-нанов. Предложен новый способ получения ковалентно привитых покрытий хитозана на твердых поверхностях с якорными слоями полиглицидилметакрилата и сополимеров малеинового ангидрида. Исследованы особенности формирования мультислоев с участием каррагинанов в разных конформационных состояниях, оптимизированы условия получения покрытий с контролируемой архитектурой, и обоснован механизм экспоненциального роста мультислоев. В режиме контактной адгезии исследованы антимикробные и антиадгезивные свойства полученных покрытий. На примере бактерий Enterococcus faecalis показано, что хитозансодержащие покрытия позволяют значительно снизить бактериальную адгезию, при этом мультислои обеспечивают снижение адгезии в 50—100 раз, а менее гидратированные ковалентно привитые покрытия — в 10—20 по сравнению с исходным субстратом.
Ключевые слова: антимикробные покрытия, хитозан, каррагинан, полиэлектролитные комплексы, полиэ-лектролитные мультислои, ковалентная иммобилизация.
Multilayer and covalently grafted functional coatings based on polysaccharides for prevention of bacterial adhesion. S.Yu.BRATSKAYA (Institute of Chemistry, FEB RAS, Vladivostok).
Two alternative approaches to formation of antiadhesive coatings based on ionic polysaccharides — covalent grafting and build-up of polyelectrolyte (chitosan/carrageenan) multilayers — are discussed in the paper. A new method of chitosan covalent grafting to solid surfaces via anchoring layers of maleic anhydride copolymers and polyglycidylmethacrylate was suggested. Peculiarities of formation of multilayers with carrageenans in different conformation states were studied, conditions of coating build up were optimized, and a mechanism of exponential growth of multilayers was grounded. Antimicrobial and antiadhesive properties of the obtained coatings were studied under the “contact adhesion” conditions. Using two clinically isolated strains of E. faecalis it was shown that chitosan-based coatings substantially reduce bacterial adhesion. In particular, multilayers provide 50—100-fold reduction of adhesion, while less-hydrated covalently grafted coatings — 10-20-fold reduction, as compared to the initial substrate.
Key words: antimicrobial coatings, chitosan, carrageenan, polyelectrolyte complexes, polyelectrolyte multilayers, covalent immobilization.
Образование микробных пленок - широко распространенное явление, наблюдаемое на поверхностях имплантов и других биомедицинских устройств и приводящее к возникновению инфекционных осложнений и необходимости преждевременного удаления и замены таких устройств. Поскольку адгезия бактерий является одним из первых шагов формирования биопленки, создание условий, препятствующих закреплению клеток
БРАТСКАЯ Светлана Юрьевна - кандидат химических наук, старший научный сотрудник (Институт химии ДВО РАН, Владивостока). E-mail: sbratska@ich.dvo.ru
Работа выполнена при поддержке грантов НАТО CLG-NATO CBP.NR.CLG 9820 12 и грантов ДВО РАН 07-III-Б-04-024 и 08-III-E-04-013.
на поверхности, может в значительной степени замедлить или полностью ингибировать ее формирование. Снижение адгезии микроорганизмов на поверхности материалов может быть достигнуто благодаря функциональным покрытиям, но, несмотря на значительное количество работ в этом направлении, до настоящего времени полностью решить проблему не удается.
Кроме обеспечения антиадгезивных и антимикробных свойств покрытий, к полимерам, используемым для модификации поверхности биомедицинских устройств, предъявляется еще ряд требований: био- и гемосовместимость, отсутствие цитотоксического эффекта, что определяет большой интерес к использованию природных полисахаридов [11], среди которых благодаря выраженным антимикробным свойствам особым вниманием пользуются хитозан и его производные. Модификация поверхности биомедицинских устройств покрытиями на основе хитозана может быть осуществлена с использованием стратегий ковалентной иммобилизации [2], а также методом послойной адсорбции хитозана и противоположно заряженного полианионного компонента с формированием так называемых полиэлектролитных мультислоев. Ниже мы рассмотрим особенности формирования покрытий обоих типов, их физико-химические свойства и эффективность использования для предотвращения адгезии бактерий на поверхности.
Ковалентно привитые покрытия хитозана. Ковалентной иммобилизации хитозана обычно предшествует прививание якорного слоя полиакриловой кислоты, но известно, что в силу недостаточной реакционной способности карбоксильных групп этот метод не обеспечивает получения высокостабильных покрытий [5]. В качестве альтернативы полиакриловой кислоте мы предложили использовать для формирования якорного слоя сополимеры ангидрида малеиновой кислоты и эпоксиполимер полиглицидилметакрилат (рис. 1). Существенным преимуществом полиглицидилметакрилата (ПГМА) для получения якорных слоев является способность эпоксиполимеров образовывать ковалентные связи с неорганическими оксидными материалами [6], а также реагировать с широким кругом функциональных групп на поверхности синтетических и природных полимеров, что значительно облегчает предварительную модификацию поверхности или полностью исключает ее необходимость.
Анализ топографии поверхности методом сканирующей силовой микроскопии на участках 1х1 мкм показал, что якорные слои, сформированные ПГМА и сополимерами малеинового ангидрида с этиленом и стиролом (ПЭМА и ПСМА соответственно), характеризуются высокой однородностью на нано- и микроуровнях, а также низкой шероховатостью. При этом эллипсометрическая толщина покрытия ПГМА составила 1,05 ± 0,10 нм
Рис. 1. Схема получения ковалентно привитых покрытий хитозана на якорных слоях ПЭМА и ПГМА
и оказалась существенно меньше по сравнению с толщиной покрытий ПЭМА и ПСМА: 7,57 ± 1,20 и 7,08 ± 0,66 нм соответственно. Наиболее вероятно, что разница в толщине якорных слоев вызвана различиями в конформации иммобилизованных полимеров. Так, иммобилизация ПЭМА и ПСМА осуществляется за счет немногочисленных внедренных в процессе аминосиланизации катионных центров, и пришивка к поверхности носит преимущественно точечный характер, позволяя частично сохранить конформацию статистического клубка, когда значительное количество функциональных групп иммобилизованного полимера сосредоточивается в «хвостах» и «петлях», не связанных непосредственно с поверхностью. ПГМА, напротив, активно взаимодействует с силанольными группами на поверхности 8Ю2, плотность которых может достигать 8 групп/нм2, и адсорбируется в развернутой конформации, образуя тонкий мономолекулярный слой.
Анализ химии поверхности якорного слоя ПГМА методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) показал, что в спектре высокого разрешения С 18 соотношение компонент существенно отличается от стехиометрических отношений для исходного полимера. В частности, было установлено, что в процессе формирования покрытия происходит раскрытие части оксирановых колец либо в результате взаимодействия с поверхностью с образованием устойчивых 81-0-С-связей, либо в результате сшивки между сегментами ПГМА, и только 25% эпоксидных групп сохраняют свою реакционную способность. Вместе с тем с учетом высокой расчетной начальной плотности последних (4,5 групп/нм2) в монослое ПГМА их остаточная плотность не менее 1,1 групп/нм2 представляется достаточной для обеспечения ковалентной иммобилизации хитозана и сопоставима с плотностью ангидридных групп на поверхности якорных слоев ПЭМА и ПСМА - 0,8-1 групп/нм2.
Методом РФЭС (рис. 2) было также установлено, что при использовании обоих типов якорных слоев поверхностное содержание атомов азота было практически идентичным -5,3 ат. % для ПГМА и 5,99 ат. % для ПЭМА. Образование ковалентных связей хитозана с якорными слоями в соответствии с представленной схемой было подтверждено увеличением доли компоненты (В), соответствующей связи С-Ы, в спектре высокого разрешения С 18.
Рис. 2. Схема формирования ковалентных связей между хитозаном и якорными слоями ПГМА (вверху) и ПЭМА (внизу) и РФЭС-спектры (обзорный и С 1б высокого разрешения) полученных покрытий
Следует также отметить, что электрокинетические потенциалы поверхности покрытий хитозана на якорных слоях ПЭМА и ПГМА были достаточно близки. В зависимости от условий формирования покрытия хитозана изоэлектрические точки поверхности детектированы в интервале рН 5,3-5,7, а величина электрокинетического потенциала при рН 3 составляла 15-30 мВ (измерения проведены на EKA Anton Paar, Австрия). Установлено также, что высокая стабильность покрытий хитозана с использованием предложенных якорных слоев сохраняется в течение продолжительного времени в условиях, приближенных к условиям эксплуатации биомедицинских устройств (фосфатный солевой буфер, рН 7,4, NaCl 0,15 M), а также при экстракции горячей водой в аппарате Сокслета в течение 48 ч. Учитывая литературные данные о нестабильности во времени функциональных свойств покрытий хитозана, полученных с применением традиционного метода иммобилизации на привитом слое полиакриловой кислоты [5], можно сделать вывод о значительном преимуществе предложенных нами стратегий ковалентной иммобилизации хитозана для использования в биомедицинских устройствах.
Мультислойные покрытия хитозан/каррагинан. Альтернативным способом получения функциональных покрытий на основе хитозана является формирование на поверхности полиэлектролитных мультислоев.
Метод, предложенный в начале 1990-х годов, основан на попеременной адсорбции катионных и анионных полиэлектролитов на поверхности заряженного субстрата, в результате чего формируются мультислои, архитектура и толщина которых может контролироваться с точностью до нескольких нанометров [3]. В большинстве известных работ были исследованы мультислойные покрытия, образованные синтетическими полимерами, но именно природные ионогенные полиэлектролиты имеют наибольший потенциал для применения в области создания биомедицинских покрытий.
В данном случае в качестве анионного компонента мультислойных покрытий были использованы каррагинаны - природные сульфатированные полисахариды. Во-первых, включение каррагинанов в состав покрытий позволяет повысить их гемосовместимость, а, во-вторых, исследования поведения синтетических полиэлектролитов при формировании мультислоев показали, что наиболее прочные мультислои образуют полиэлектролиты, содержащие сульфатные или сульфонатные группы. Схема на рис. 3 дает представление об изменении толщины (h) первого бислоя мультислойной пленки хитозана и к-каррагинана в зависимости от рН адсорбции полиэлектролитов. Видно, что толщина бислоя наименьшая, когда оба полиэлектролита полностью заряжены, а субстрат имеет наименьший электроки-нетический потенциал (рН 3). По данным
Рис. 3. Схема формирования мультислойных покрытий хитозан(СН)/к-каррагинан(САК), числа при аббревиатурах соответствуют рН растворов при адсорбции. Молекулярный вес СН-хитозана и LMW-CH хитозана составляет 340 и 30 кДа соответственно
эллипсометрии, с увеличением рН до 5 увеличивается толщина первого адсорбционного слоя хитозана, а следовательно, количество каррагинана, необходимого для компенсации избыточного положительного заряда. В результате происходит более быстрое увеличение толщины мультислойной пленки по сравнению с системой, формируемой при рН 3. Оказалось, что еще более значительное увеличение скорости роста пленки может быть достигнуто за счет периодического изменения рН от 5 до 3 при формировании бислоя. Адсорбция хитозана при рН 5 обеспечивает получение максимально толстого полимерного слоя, а снижение рН до 3 на последующем адсорбционном шаге приводит к возрастанию степени протонизации хитозана, т.е. величины избыточного заряда на поверхности, и, следовательно, адсорбции каррагинана.
Результаты измерений эллипсометрической толщины покрытий (рис. 3) показывают, что из-за небольшой разницы в плотности заряда хитозана при рН 3 и 5 (составляющей около 10%) значимого увеличения толщины мультислойной пленки не наблюдается до четвертого бислоя, но благодаря экспоненциальному характеру роста мультислойных пленок хитозан/каррагинан с увеличением толщины бислоя разница в толщине покрытий становится существенной. Так, после осаждения 14 бислоев разница в толщине пленок, полученных при разных режимах рН, достигает 60%. Таким образом, пошаговое варьирование рН в процессе формирования полислоев хитозан/каррагинан позволяет получить однородное покрытие за меньшее количество адсорбционных циклов.
Характерной особенностью исследованных мультислойных систем хитозан/к-карра-гинан является экспоненциальный тип роста мультислоев, который крайне редко встречается для синтетических полиэлектролитов. Единого взгляда на причины, приводящие к отклонению от линейного характера роста мультислойных пленок некоторых полиэлектролитов, до сих пор не существует. Ряд авторов связывает экспоненциальный характер роста с повышением шероховатости поверхности при увеличении количества адсорбированных бислоев [9]. В нашем случае исследования топографии поверхности мультислойных пленок хитозан/каррагинан (рис. 4) показали, что шероховатость поверхности действительно меняется в процессе роста пленки. Причем для наиболее медленно растущих пленок СН3/САЯ3 (хитозан и каррагинан адсорбировались при рН 3) увеличение шероховатости поверхности было наименьшим - 7,3 ± 0,2 нм для покрытия с 12 бислоями. Вместе с тем во всех случаях шероховатость поверхности представляется недостаточно высокой, чтобы привести к заметным отклонениям от линейного роста мультислойных пленок.
Альтернативное объяснение экспоненциальному характеру роста мультислоев основано на предположении, что один из компонентов (как правило, поликатион) способен к свободной диффузии в мультислоях [10]. При этом для достижения равенства химического потенциала полиона в мультислое и растворе происходит не только сорбция поликатиона на поверхности, но его диффузия в мультислой. В результате на следующем адсорбционном шаге для компенсации заряда свободных макромолекул,
Рис. 4. АСМ-изображения поверхности мультислойных покрытий хитозан/к-каррагинан (рН 3/рН 3), слева направо: 2, 8, 12 бислоев
диффундировавших в мультислой, требуется дополнительное количество полианионного компонента, что приводит к отклонению от линейного приращения толщины мультислойных покрытий. Стоит отметить, что другие авторы ни до, ни после не получили свидетельства возможности диффузии полиионов в мультислоях, напротив, отмечалась их неспособность перемещаться внутри мультислоев, в отличие от протонов и других малых ионов. Дополнительным свидетельством сомнительности предложенной гипотезы могут служить данные о зависимости толщины мультислойной пленки от молекулярного веса формирующих ее полиэлектролитов. Так как скорость диффузии полиэлектролита зависит от его молекулярного веса, то очевидно, что при реализации диффузионного механизма скорость роста мультислоев с участием низкомолекулярных полиэлектролитов должна быть заметно выше [12]. Вместе с тем, как видно из рис. 3, снижение молекулярного веса хитозана с 340 до 30 кДа не привело к видимым изменениям толщины мультислойных покрытий.
Интересно, что основной особенностью практически всех исследованных мультислойных систем, демонстрирующих экспоненциальный тип роста, является наличие вторичной структуры полимера и/или способность формировать упорядоченные структуры за счет водородных связей или катионных мостиков. Использование для формирования поли-слойных покрытий сульфированных полисахаридов обширного семейства каррагинанов открывает уникальные возможности для исследования роли структурных особенностей и конформационного состояния полиэлектролита в процессе формирования полислойных пленок полиэлектролитных комплексов. Наиболее хорошо изучены и коммерчески доступны к-, X- и 1-каррагинаны. Известно, что к- и 1-каррагинаны могут находиться в конформации как статистического клубка, так и упорядоченной спирали, при этом конфор-мационный переход контролируется температурой, ионной силой и солевым составом раствора. Так, ионы К+ могут инициировать переход к-каррагинана в конформацию упорядоченной спирали даже при невысоких значениях ионной силы. В отличие от к- и 1-каррагинанов,
Х-каррагинан существует в растворе в конформации статистического клубка и не образует гелей.
Авторы единственной известной попытки получить мультислойные покрытия, в состав которых входили бы каррагинаны в различных конфор-мационных состояниях, считают, что экспоненциальный характер роста мультислооев X- или 1-каррагинанов и полиаллиламина наблюдается только в том случае, если каррагинан находится в конформации упорядоченной спирали [13]. Но, как показывают наши исследования, независимо от типа кррагинана мультислои хито-зан/каррагинан демонстрируют экспоненциальный характер роста (рис. 5).
Исследование топографии поверхности методом АСМ показало, что архитектура полислойных пленок зависит
А
Б
Рис. 5. Влияние типа каррагинана на рост мультислоев хи-тозан/каррагинан из растворов КС1 0,03 М, pH 5 и АСМ и топография поверхности мультислоев хитозана с к-карра-гинаном (А) и Х-каррагинаном (Б)
от конформационного состояния формирующих их полиэлектролитов. Характерная для к-каррагинана в растворах КС1 конформация двойной спирали сохраняется и в мультислоях хитозан/к-каррагинан. Нитевидные структуры длиной более 200 нм были хорошо различимы на поверхностях покрытий, сформированных из растворов КС1, тогда как на поверхностях мультислоев хитозан/к-каррагинан, полученных адсорбцией из растворов №С1 аналогичной ионной силы, и мультислоев хитозан/Х-каррагинан из растворов №С1 и КС1, таких структур замечено не было.
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что существование каррагинанов в конформации упорядоченной спирали не является необходимым условием для экспоненциального роста полислойной пленки, как считали авторы работы [13]. По нашему мнению, наиболее важным фактором, приводящим к экспоненциальному характеру роста мультислоев, является отклонение от монослойной адсорбции и, следовательно, линейного роста толщины покрытий вследствие формирования на границе субстрат/раствор высоковязкого слоя гелей полиэлектролитных комплексов. На такую возможность указывают результаты исследователей, обнаруживших значительные колебания в толщине мультислоев, получаемых в идентичных условиях [7], и зависимость толщины мультислоев от интенсивности промывания субстрата на промежуточных стадиях и образовании оптически прозрачных гидрогелей альгината и полилизина на границе смешения растворов [4]. Стоит обратить внимание и на тот факт, что, в отличие от [13], где в качестве катионного компонента используется синтетический полиэлектролит, не образующий гелей с Х-каррагинаном, используемый в нашем случае хитозан образует гели со всеми исследованными типами каррагинанов, в том числе Х-каррагинаном [1].
Антиадгезивные и антибактериальные свойства мультислойных и ковалентно привитых покрытий, содержащих хитозан. Подавляющее большинство известных на сегодняшний день исследований антибактриальных свойств полимерных материалов и волокон, модифицированных хитозаном, было проведено в суспензиях бактерий в статическом режиме, при котором жизнеспособность планктонной формы бактерий оценивалась в зависимости от времени контакта с модифицированным материалом. Однако использование суспензионных тестов для оценки антимикробных свойств функциональных покрытий на поверхности биоматериалов представляется некорректным. Во-первых, инфекции, связанные с имплантами, обусловлены процессами на поверхности при контакте биомедицинского устройства с живым организмом, при этом бактерии, формирующие биопленку, могут отличаться от планктонных форм в суспензии. Во-вторых, результаты суспензионных тестов существенно зависят от возможности высвобождения хитозана из покрытия, а исследования стабильности полученных покрытий хитозана остались без внимания практически во всех известных работах. Надежным методом, позволяющим оценить эффективность модификации поверхности биомедицинских устройств, в том числе с использованием хитозана, являются исследования контактной адгезии в проточной ячейке, наиболее близко моделирующие условия применения биоматериалов в медицинской практике.
Выбор в качестве модельных бактерий двух клинически изолированных штаммов Еп-1егососсш faeca1is (Б811297 и Б8385) определяется ведущей ролью этих микроорганизмов в формировании биопленки, приводящей к закупорке желчевыводящих катетеров. Необходимость предотвращения формирования биопленки в биомедицинских устройствах данного типа требует использования стратегий модификации поверхности, которые прежде всего обеспечивали бы снижение адгезии бактерий, а также (предпочтительно) снижали жизнеспособность закрепившихся на поверхности бактерий. Несмотря на то что о хитозане часто говорят как о биополимере с хорошими антимикробными свойствами, чувствительность различных штаммов бактерий к хитозану существенно различается [11]. Результаты показывают, что на всех хитозансодержащих покрытиях по сравнению с немодифицированным субстратом заметно снижались скорость начальной адгезии
и количество закрепившихся на поверхности бактерий (см. таблицу). Несмотря на то что значимой зависимости антиадгезивных свойств от рН режима формирования покрытий не было отмечено ни для мультислоев, ни для ковалентно привитых покрытий, статистический анализ средних значений j0 и N1h, полученных для мультислоев и ковалентно привитых покрытий хитозана, показал, что антиадгезивные свойства мультислоев хито-зан/каррагинан значительно выше.
Адгезия 00 — скорость начальной адгезии бактерий, N — количество бактерий, закрепившихся на поверхности через 1 ч) и жизнеспособность штаммов бактерий Е. 1'аесаЦ* (фосфатный солевой буфер, рН 7,4, 0,15 М NaCl)
Тип покрытия BS385 BS11297
j0, 1/см2с N 106/см2 1h’ Жизнеспособность, % j0, 1/см2с N , 106/см2 1h Жизнеспособность, %
Мультислои
CH3/^CAR3 36 і 21* 0,06 і 0,03* SS і 5 45 і 10* 0,12 і 0,04* 79 і 13
17 і 1* 0,04 і 0,02* 92 і S 26 і 4* 0,0S і 0,04* 92 і 3
CH5/^CAR3 115 і 67* 0,11 і 0,09* S9 і 4 63 і 33* 0,13 і 0,06* S5 і S
56 і 35* 0,07 і 0,03* S6 і 10 25 і 7* 0,07 і 0,03* 96 і 2
CH5A.-CAR3 152 і 64* 0,20 і 0,08* SS і 3
25 і S* 0,10 і 0,03* S5 і 6
Среднее по типу 66 і 54** 0,09 і 0,05** S7 і 7 40 і 23** 0,10 і 0,04** SS і 10
Ковалентно привитые покрытия хитозана
roMA-CH, pH 3 149 і 75* 0,31 і 0,43* 73 і 9* 296 і 133* 0,15 і 0,03* 7S і 15
roMA-CH, pH 5 1S3 і 109* 0,30 і 0,03* 36 і 22* 301 і 137* 0,22 і 0,07* 76 і 3*
Среднее по типу 163 і S4 0,31 і 0,31 54 і 25 29S і 121 0,19 і 0,06 77 і 11
Контроль (без покрытия)
- 1260 і 333 3,57 і 0,12 93 і 5 101S і 336 0,93 і 0,3S 97 і 2
Примечание. Значимые различия (р <0,01) с субстратом (*) и ковалентно привитыми покрытиями (**). Для числителя - верхний слой хитозан, для знаменателя - каррагинан.
В то же время жизнеспособность закрепившихся на поверхности бактерий E. faecalis BS385 и BS11297 была ниже на ковалентно привитых покрытиях хитозана по сравнению с мультислоями с верхним слоем хитозана. Столь значительная разница в антиадгезив-ных свойствах может быть связана с разным уровнем гидрации полимерных покрытий. Известно, что для адгезии бактерий и клеток требуется определенный уровень жесткости субстрата [8]. Исследования методом in situ эллипсометрии набухаемости полученных покрытий показали, что мультислои значительно более гидрофильны по сравнению с ковалентно привитыми покрытиями хитозана. Независимо от условий получения эллипсометрическая толщина мультислоев в солевом буфере увеличивалась в 1,5 раза, тогда как для ковалентно привитых покрытий данный показатель составлял 1,13-1,15. Интересно и то, что различия в архитектуре мультислоев хитозан/к-каррагинан, сформированных из растворов 0,03 М KCl и NaCl, привели к значительным изменениям в набухаемости пленок. Так, толщина гидратированных мультислоев с к-каррагинаном в конформации упорядоченной спирали в фосфатном солевом буфере увеличилась вдвое, тем не менее к значительным изменениям антиадгезивных свойств покрытий это не привело.
Несмотря на то что различия в антиадгезивных свойствах мультислоев, отличающихся природой верхнего полиэлектролитного слоя, не значимы для обоснования предпочтительности только одного типа покрытий, зависимость скорости начальной адгезии и количества закрепленных бактерий от характеристик поверхности (шероховатости, электро-кинетического потенциала) представляется важной для понимания механизмов адгезии. Данные таблицы показывают, что адгезия обоих штаммов E. faecalis в среднем выше для
мультислойных покрытий CH5/CAR3, характеризующихся большей шероховатостью поверхности. Вместе с тем наблюдаются отличия в зависимости антиадгезивных свойств от природы верхнего слоя мультислойных покрытий. Скорость начальной адгезии на мультислоях хитозан/каррагинан была вдвое ниже для систем с верхним слоем каррагинана, что, наиболее вероятно, обусловлено электростатическим отталкиванием между сульфогруп-пами на поверхности мультислоев и бактериальными мембранами, электрокинетический потенциал которых составляет -30-35 мВ. Важно отметить, что жизнеспособность бактерий на всех мультислоях оказалась выше, чем на поверхностях с привитыми покрытиями хитозана, хотя и в последнем случае можно говорить лишь о слабых антимикробных свойствах.
Автор выражает благодарность за сотрудничество Д.В.Маринину (Институт химии ДВО РАН), Франку Симону, Стефану Тчохе (Институт полимерных исследований, Дрезден, Германия), Хенку Бушеру и Хенни ван дер Мэй (Медицинский центр Университета г. Гронинген, Нидерланды).
ЛИТЕРАТУРА
1. Шумилина Е.В., Щипунов Ю.А. Гели хитозана с каррагинанами // Коллоид. журн. 2002. Т. 64. С. 413-420.
2. Dai L.M., StJohn H.A.W., Bi J.J. et al. Biomedical coatings by the covalent immobilization of polysaccharides onto gas-plasma-activated polymer surfaces // Surf. Interf. Anal. 2000. Vol. 29. P 46-55.
3. Decher G., Schmitt J. Fine-tuning of the film thickness of ultrathin multilayer films composed of consecutively alternating layers of anionic and cationic polyelectrolytes // J. Prog. Colloid. Polym. Sci. 1992. Vol. 89. P. 160-164.
4. Elbert D.L., Herbert C.B., Hubbell J.A. Thin Polymer Layers Formed by Polyelectrolyte Multilayer Techniques on Biological Surfaces // Langmuir. 1999. Vol. 15. P. 5355-5362.
5. Huh M.Y.W., Kang I-K., Lee D.H., Kim W.S. Surface Characterization and Antibacterial Activity of Chito-san-Grafted Poly(ethylene terephthalate) Prepared by Plasma Glow Discharge // J. Appl. Polym. Sci. 2001. Vol. 81. P 2769-2778.
6. Kothe M., Muller M., Simon F. et al. Examination of poly(butadiene epoxide)-coatings on inorganic surfaces // Colloids Surfaces A. 1999. Vol. 154. P. 75-85.
7. Lavalle P., Gergely C., Cuisinier F.J.G. et al. Comparison of the Structure of Polyelectrolyte Multilayer Films Exhibiting a Linear and an Exponential Growth Regime: An in Situ Atomic Force Microscopy Study // Macromolecules. 2002. Vol. 35. P. 4458-4465.
8. Lo C.M., Wang H.B., Dembo M., Wang Y.L. Cell movement is guided by the rigidity of the substrate // Biophys. J. 2000. Vol. 79. P. 144-152.
9. McAloney R.A., Sinyor M., Dudnik V., Goh M. C. Atomic force microscopy studies of salt effects on polyelectrolyte multilayer film morphology // Langmuir. 2001. Vol. 17. P. 6655-6663.
10. Picart C., Lavalle ., Hubert . et al. Buildup mechanism for poly(L-lysine)/hyaluronic acid films onto a solid surface // Langmuir. 2001. Vol. 17. P 7414-7424.
11. Rabea E.I., Badawy M.E.T., Stevens C.V. et al. Chitosan as antimicrobial agent: Applications and mode of action // Biomacromolecules. 2003. Vol. 4. P. 1457-1465.
12. Richert L., Lavalle P, Payan E. et al. Layer by layer buildup of polysaccharide films: Physical chemistry and cellular adhesion aspects // Langmuir. 2004. Vol. 20. P. 448-458.
13. Schoeler B., Delorme N., Doench I. et al. Polyelectrolyte films based on polysaccharides of different conformations: Effects on multilayer structure and mechanical properties // Biomacromolecules. 2006. Vol. 7. P. 2065-2071.
