Антимікробна активність сітчастих імпланататів з поліпропілену модифікованого наночастинками срібла та вуглевими нанотрубками

Abstract

Операції при грижах живота передбачають використання поліпропіленових сітчастих імплантатів. Але кількість ускладнень при їх використанні залишається доволі високою серед яких гнійно-запальні ускладнення найбільш важкі. Тому розробка сітчастих імплантатів з антимікробними властивостями залишається актуальною проблемою. Мета дослідження – вивчити антимікробну активність розробленого сітчастого імплантату з поліпропілену модифікованого наночастинками срібла та вуглевими нанотрубками. Антимікробну активність, розробленої сітки вивчали в порівнянні з выдомою поліпропіленовою сіткою з антимікробною активністю покритою1% розчином антсептика полігексаметиленбігуанідину хлориду. Розроблена сітки була виготовлена з поліпропіленової мононитка до складу якої було введено нано частинки срібла та тришарові вуглецеві нанотрубки. Для оцінки антимікробної активності розроблених сіток використовували тест-штами мікроорганізмів S.aureus ATCC 25923 Е. coli ATCC 25922, Ps.auеruginosae ATCC 27853, P. vulgaris ATCC 4636, B. subtillis ATCC 6633 та гриби Cаndіda albicans ATCC 885/653. Антимікробну активність імплантатів вивчали методом дифузії а агар та методом послідовних серійних розведень в сухому стані, при контакті з культурою мікроорганізмів, після перебування в тканинах в експерименті та здатність мікроорганізмів до адгезії після контакту з імплантатами. Отримані дані піддавались статистичній обробці і порівнювались. Проведені дослідження показали, що антимікробна активність розробленої сітки була достовірно вища (р < 0,05 ) ніж активність сітки прототипу. Через 3 доби експозиції сітки прототипу кількість мікроорганізмів в поживному середовищі не зменшувалась і була на рівні 103-104 Куо/мл і складала: S.aureus ATCC 25923 до (4,2×103 ± ± 0,1×103) Куо/мл, Ps. aureginosae ATCC 27853 до (3,8×104 ± ±0,1×104) Куо/мл, Cаndіda albicans ATCC 885/653 до (6,1×104 ± ± 0,2×104) Куо/мл. Тоді як, в посівах з поживного середовища після контакту з розробленою сіткою, на цей термін спостереження, мікроорганізми. S.aureus ATCC 25923 та Ps.aureginosae ATCC 27853 не висівались, а гриби Cаndіda albicans ATCC 885/653 висівались у вигляді поодиноких колоній. Вивчення адгезивної активності мікрооганізмів показало, що після контакту з сіткою прототипом адгезивна активність S.aureus ATCC 25923 знижувалась на 30%, E.coli ATCC 25922 на — 21,7%, Ps.auеruginosae ATCC 27853 на — 30,7%, Cаndіda albicans ATCC 885/653 на – 29,0%. Тоді як після контакту з розробленою сіткою адгезивна активність S.aureus ATCC 25923 зменшувалась на 60,0% E.coli ATCC 51,4%, Ps.aueruginosae ATCC 27853 на 64,4%, Cаndіda albicans на 50,0%. Після перебування в тканинах сітка прототип втрачала антимікробну активність до 3 доби спостереження. Тоді як антимікробна активність розробленої сітки зберігалась до 30 доби експерименту. Розроблений сітчастий імплантат з поліпропілену модифікованого наночастинками срібла та вуглецевими на нотрубками має тривалу високу антимікробну активність, яка зберігається в тканинах до 30 діб. Після контакту мікроорганізмів з розробленим сітчастим імплантатом адгезивна активність S.aureus ATCC 25923 зменшувалась на 60,0% E.coli ATCC — 51,4%, Ps.aueruginosae ATCC 27853 на 64,4%, Cаndіda albicans на 50,0%, що свідчить про можливість впливати на колонізаційну здатність мікроорганізмів та утворення біоплівок на імплантаті.

Surgery for abdominal hernias involves the use of polypropylene mesh implants. However, the number of complications associated with their use remains quite high, with purulent and inflammatory complications being the most severe. Therefore, the development of mesh implants with antimicrobial properties remains an urgent problem. To study the antimicrobial activity of the developed mesh implant made of polypropylene modified with silver nanoparticles and carbon nanotubes. The antimicrobial activity of the developed mesh was studied in comparison with the known polypropylene mesh with antimicrobial activity coated with a 1% solution of the antiseptic polyhexamethylene biguanidine chloride. The developed mesh was made of polypropylene monofilament with silver nanoparticles and three-layer carbon nanotubes. To evaluate the antimicrobial activity of the developed nets, the test strains of microorganisms S. aureus ATCC 25923, E. coli ATCC 25922, Ps. auеruginosae ATCC 27853, P. vulgaris ATCC 4636, B. subtillis ATCC 6633 and fungi Candida albicans ATCC 885/653 were used. The antimicrobial activity of the implants was studied by the agar diffusion method and the method of serial dilutions in dry conditions, in contact with the culture of microorganisms, after being in the tissues in the experiment, and the ability of microorganisms to adhere after contact with the implants. The data obtained were statistically processed and compared. The study showed that the antimicrobial activity of the developed mesh was significantly higher (p < 0.05) than that of the prototype mesh. After 3 days of exposure to the prototype mesh, the number of microorganisms in the culture medium did not decrease and was at the level of 103-104 CFU/ml and was as follows: S.aureus ATCC 25923 to (4.2×103 ± 0.1×103) CFU/ml, Ps.aureginosae ATCC 27853 to (3.8×104 ± 0.1×104) CFU/ml, Candida albicans ATCC 885/653 to (6.1×104 ± 0.2×104) CFU/ml. Whereas, in the cultures from the culture medium after contact with the developed grid, for this observation period, the microorganisms S.aureus ATCC 25923 and Ps.aureginosae ATCC 27853 were not inoculated, and Candida albicans ATCC 885/653 were inoculated as single colonies. The study of the adhesive activity of microorganisms showed that after contact with the prototype grid, the adhesive activity of S. aureus ATCC 25923 decreased by 30%, E. coli ATCC 25922 by 21.7%, Ps. aueruginosae ATCC 27853 by 30.7%, Candida albicans ATCC 885/653 by 29.0%. Whereas, after contact with the developed mesh, the adhesive activity of S.aureus ATCC 25923 decreased by 60.0%, E.coli ATCC 51.4%, Ps.aueruginosae ATCC 27853 by 64.4%, Candida albicans by 50.0%. After staying in the tissues, the prototype mesh lost its antimicrobial activity by 3 days of observation. Whereas the antimicrobial activity of the developed mesh was preserved for up to 30 days during the experiment. The developed mesh implant made of polypropylene modified with silver nanoparticles and carbon nanotubes has a long-term high antimicrobial activity that persisted in tissues for up to 30 days. After the contact of microorganisms with the developed mesh implant, the adhesive activity of S.aureus ATCC 25923 decreased by 60.0%, E.coli ATCC – 51.4%, Ps.aueruginosae ATCC 27853 by 64.4%, Candida albicans by 50.0%, which indicates the possibility of influencing the colonization ability of microorganisms and the formation of biofilms on the implant.