Антибактериальные свойства композитов на основе гель-плёнок бактериальной целлюлозы с добавлением хлоргексидина

АННОТАЦИЯ

Бактериальная целлюлоза получила широкое применение в нескольких отраслях народного хозяйства в мировой практике: для создания биофильтров с различными размерами, для иммобилизации микроорганизмов и ферментов; в бумажной и упаковочной промышленностях. В текстильной промышленности бактериальную целлюлозу используют для создания новых тканей, в медицине для производства искусственной кожи; в высокотехничной промышленности для производства новых материалов, нанокомпозитов, в экологии для очистки сточных вод.

Целью исследования стало изучение антибактериального действия храненных в 70%-ном этиловом спирте гель-плёнок и сухих плёнок бактериальной целлюлозы, перед использованием выдержанных в растворе хлогексидина.

Результаты исследований показали наличие антибактериального эффекта у изученных плёнок бактериальной целлюлозы с хлоргексидином, наиболее высокая активность характерна для влажных гель-плёнок.

ABSTRACT

Bacterial cellulose has been widely used in several sectors of the national economy in the world: for creating biofilters with different sizes, for the immobilization of microorganisms and enzymes; in the paper and packaging industries. In the textile industry, bacterial cellulose is used to create new fabrics, in medicine for the production of artificial leather, in the high-tech industry for the production of new materials, nanocomposites, in ecology for wastewater treatment.

The aim of the study was to study the antibacterial effect of gel films stored in 70% ethyl alcohol and dry films of bacterial cellulose, before using them aged in a solution of chlohexidine.

The research results showed the presence of an antibacterial effect in the studied films of bacterial cellulose with chlorhexidine, the highest activity is characteristic of wet gel films.

Ключевые слова: гель-плёнки, бактериальная целлюлоза, хлоргексидин, антибактериальная активность

Keywords: gel films, bacterial cellulose, chlorhexidine, antibacterial activity

Введение. Бактериальная целлюлоза является полимером глюкозы. Способностью бактерий является накопление её в питательной среде в виде кожистой и плавучей гель-плёнки. Бактериальная целлюлоза в отличии от растительной обладает более мелкими порами и имеет достаточную механическую прочность. В отличие от синтетических полимеров, бактериальная целлюлоза является биологически совместимой, то есть она не наносит физиологического вреда человеческому организму и не отторгается им [5]. Гель-плёнка бактериальной целлюлозы, которой в технологическом процессе выращивания можно придать любые размер и форму, используется в качестве влажного антисептического покрытия при лечении ран, ожогов и воспалений, особенно при внесении в нее соответствующих лекарственных средств. Благодаря гель-плёнкам бактериальной целлюлозы восстанавливается кожный покров, потенциально из них можно производить протезы кровеносных сосудов, а в перспективе регенерировать хрящи и костную ткань [4]. Недостатком является отсутствие промышленных методов производства и дороговизна данного материала, поэтому важным представляется выяснение вопросов, связанных с хранением и длительным использованием гель-плёнок бактериальной целлюлозы.

Целью исследования стало изучение антибактериального действия храненных в 70%-ном этиловом спирте гель-плёнок и сухих плёнок бактериальной целлюлозы, перед использованием выдержанных в растворе хлоргексидина.

Методика исследования

Нативные пленки бактериальной целлюлозы получены при культивировании Gluconacetobacter sucrofermentans H-110 (ВКПМ 11267), на среде следующего состава: D-глюкоза – 20,0 г/л; дрожжевой экстракт – 5,0 г/л; пептон – 5,0 г/л; Na₂HPO₄ – 2,7 г/л; лимонная кислота – 1,15 г/л; при pH 6,0 и условиях автоклавирования 121°С, 20 минут [2]. Бактерии культивировали в жидкой среде в течение 3 суток с перемешиванием 150 об/мин в шейкере-инкубаторе Environmental Shaker-Incubator ES 20/60, фирмы «Biosan» при температуре 30°С, затем стационарно в течение 5 суток при той же температуре. Полученные гель-плёнки отмывали дистиллированной водой, помещали в 0,1 н NaOH и нагревали до 80°С в течение часа в сушильном шкафу. Процедуру повторяли 3х-кратно. Затем снова отмывали дистиллированной водой, после – 0,5%-ным раствором HCl и снова промывали дистиллированной водой до нейтральной реакции [3]. Гель-пленки, нарезанные на образцы размером 1х1 см, хранили в 70% этиловом спирте в течение года в пластиковой посуде при температуре 10-12⁰С.

Для эксперимента использовались влажные и сухие плёнки БЦ размером 5х5 мм, для более корректного отображения зон ограничения роста бактерий при помещении их в чашки Петри. Высушивание плёнок проводили в чашках Петри d 4,5см на кальке над простерилизованными гранулами силикагеля. Чашки помещали в эксикатор на 7 суток при комнатной температуре. При этом регистрировалось уменьшение веса плёнок в среднем в 6 раз.     

Сухие и влажные образцы плёнок помещали в 0,05%-ный раствор хлоргексидина и выдерживали в течение 3-х суток.

Для исследования антибактериального влияния полученных композитов в качестве тестовой культуры использовали штамм E.сoli M-17/pColap. Суточный инокулят с плотностью популяции 0,4 ед.ОП (670 нм, 0,5 см) в количестве 0,1 мл высевали на чашки Петри с МПА распределением по поверхности агара. На свежие посевы помещали по 4-5 образцов сухих плёнок или влажных гель-плёнок бактериальной целлюлозы и выращивали при температуре 30⁰С в течение 24 часов.

Результаты

Исследование антибактериального действия влажных гель-плёнок бактериальной целлюлозы, храненных в 70%-ном этиловом спирте и затем выдержанных в 0,05%-ном растворе хлоргексидина в течение суток показало, что по сравнению с контрольными образцами (не помещаемыми в хлоргексидин) приобретают антибиотические свойства по отношению к E.сoli M-17/pColap (табл.).

Таблица1.

Зоны задержки роста E.сoli M-17/pColap вокруг образцов влажных и сухих гель-плёнок бактериальной целлюлозы

*Р>0,01 по отношению к влажным пленкам + хлоргексидин

Антибактериальный эффект более выражен у влажных гель-плёнок, зоны задержки роста E.сoli M-17/pColap выше более, чем в 2 раза.

Данный факт позволяет предположить возможность использования данной разновидности бактериальной целлюлозы помимо перевязочного материала ещё и как функционального элемента медицинских лейкопластырей, учитывая их тождественный эффект в сравнении с более распространенными влажными аналогами.

В ходе эксперимента удалось достичь всех поставленных планов и ожидаемых результатов. Использование оптимального по соотношению «цена-качество» антибиотика хлоргексидин с увлажненными гель-плёнками бактериальной целлюлозы в потенциальном составе медицинских пластырей может стать эффективным для обработки ссадин и ран малой и средней тяжести в бытовых условиях.

Список литературы:
1. Легонькова, О.А. Современные раневые покрытия их свойства и особенности / О.А. Легонькова, А.А. Алексеев // Beстник Росздравнадзора. – 2015. – № 6. – C. 66-68.
2. Патент №2523606: Штамм Gluconacetobacter sucrofermentas – продуцент бактериальной целлюлозы. Авторы: Ревин В.В., Льяськина Е.В. 20.07.2014. Бюл. №20.
3. Ревин В.В., Льяськина Е.В., Пестов Н.А. Получение бактериальной целлюлозы и нанокомпозиционных материалов // Саранск: Издательство Мордовского Университета, 2014. 128 с.
4. Санкт-петербургский университет, Чудо-плёнки, или слово о бактериальной целлюлозе [Электронный ресурс], 2007. – Режим доступа: http: // www.spbumag.nw.ru/2007/03/9.shtml
5. Фан Ми Хань. Биотехнология бактериальной целлюлозы с использованием штамма-продуцента Gluconacetobacter hansenii GH-1/2008: автореф. дис. канд. биол. наук // ФГБОУ ВПО «Московский Государственный Университет Тонких Химических Технологий имени М.В. Ломоносова». М., 2013. 25 с.