Влияние гемостатического препарата на основе полиакрилата серебра на морфологические особенности и энергетический статус бактерий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Оценивается влияние гемостатического хирургического препарата Гемоблок, в состав которого входит 1 % водный раствор неполной серебряной соли полиакриловой кислоты с добавлением наночастиц серебра, на морфологические особенности, жизнеспособность и энергетический статус бактерий Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa и Escherichia coli. Для оценки морфофункциональной реакции клеток использовали методику атомно-силовой микроскопии и методику биолюминесцентного определения бактериального аденозинтрифосфата. Установлено, что экспозиция бактерий с препаратом приводила к разнонаправленной реакции у разных бактерий. Грамположительные кокки увеличивали объем, уменьшая относительную площадь поверхности, а следовательно, и контакт с препаратом. Эти изменения можно рассматривать как один из механизмов адаптации стафилококков к воздействию токсичного соединения. Грамотрицательные бактерии P. aeruginosa и E. coli в ответ на присутствие гемостатического препарата также изменяли свои размеры, но в обоих случаях относительная площадь и шероховатость клеточной поверхности увеличивались, что может свидетельствовать об истощении адаптивного потенциала этих микроорганизмов. Определение выживаемости бактерий и количества внутриклеточного аденозинтрифосфата в клетках, обработанных этим препаратом, показало, что большая часть стафилококков становилась нежизнеспособной, при этом влияние препарата было концентрационно-зависимым. Экспозиция псевдомонад с неразведенным препаратом приводила к гибели бактерий, для E. coli подобный эффект выявлен с гемостатиком в концентрации 10 %. Оценка жизнеспособности и энергетического статуса клеток исследованных штаммов подтвердила наше предположение о большей толерантности к гемостатику стафилококков, которые сохраняли жизнеспособность даже после экспозиции с неразведенным препаратом. Внесение гемостатика в суспензию с псевдомонадами вызывало их гибель, тогда как для E. coli подобный эффект наблюдался и для разведенного препарата. В целом морфологические изменения в клеточной стенке бактерий и снижение содержания в них аденозинтрифосфата после контакта с препаратом доказывают его антибактериальный эффект в отношении некоторых представителей клинически значимых микроорганизмов.

Об авторах

Марина Валентиновна Кузнецова

Институт экологии и генетики микроорганизмов; Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера

Email: mar@iegm.ru
ORCID iD: 0000-0003-2448-4823
SPIN-код: 1463-1781

д-р мед. наук, доцент

Россия, Пермь; Пермь

Лариса Юрьевна Нестерова

Институт экологии и генетики микроорганизмов

Email: larisa.nesterova@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-2885-2777
SPIN-код: 5288-7200

канд. биол. наук

Россия, Пермь

Алексей Сергеевич Васильченко

Институт экологической и сельскохозяйственной биологии

Email: a.s.vasilchenko@utmn.ru
ORCID iD: 0000-0001-9970-4881
SPIN-код: 7966-2619

канд. биол. наук

Россия, Тюмень

Марина Павловна Кузнецова

Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера

Автор, ответственный за переписку.
Email: marinapk92@gmai.com
ORCID iD: 0000-0001-8403-4926
SPIN-код: 4089-8008

канд. мед. наук

Россия, Пермь

Владимир Аркадьевич Самарцев

Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера

Email: savarcev-v@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6171-9885
SPIN-код: 5655-5223

д-р мед. наук, профессор

Россия, Пермь

Список литературы

  1. Annabi N., Tamayol A., Shina S.R., et al. Surgical materials: Current challenges and nano-enabled solutions // Nano Today. 2014. Vol. 9, N 5. P. 574–589. doi: 10.1016/j.nantod.2014.09.006
  2. Труфакина Л.М. Свойства полимерных композитов на основе поливинилового спирта // Известия Томского политехнического университета. Химия и химические технологии. 2014. Т. 325, № 3. С. 92–97. EDN: SZGHFN
  3. Fahmy A., Eisa W.H., Yosef M., Hassan A. Ultra-thin films of polyacrylic acid/silver nanocomposite coatings for antimicrobial applications // Journal of Spectroscopy. 2016. N 5. P. 1–11. doi: 10.1155/2016/7489536
  4. Реджепов Д.Т., Водяшкин А.А., Сергородцева А.В., Станишевский Я.М. Биомедицинское применение наночастиц серебра // Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021. Т. 10, № 3. С. 176–187. EDN: AFLZNU doi: 10.33380/2305-2066-2021-10-3-176-187
  5. Плоткин А.В., Покровский Е.Ж., Воронова Г.В., Менглет К.А. Оценка эффективности гемостатического действия препарата «Гемоблок» при полостных и лапароскопических вмешательствах: мультицентровые клинические исследования // Вестник современной клинической медицины. 2015. Т. 8, № 1. С. 56–61. EDN: THWGPP
  6. Ерохин П.С., Уткин Д.В., Кузнецов О.С., и др. Применение методов атомно-силовой микроскопии для определения воздействия антибактериальных препаратов на микробную клетку (на примере E. coli и цефалоспоринов I поколения) // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2013. Т. 13, № 2. С. 28–33. EDN: TFMJYZ
  7. Vasilchenko A.S., Dymova V.V., Kartashova O.L., Sycheva M.V. Morphofunctional reaction of bacteria treated with antimicrobial peptides derived from farm animal platelets // Probiotics and Antimicrobal Proteins. 2015. Vol. 7, N 1. P. 60–65. doi: 10.1007/s12602-014-9172-4
  8. Efremenko E.N., Stepanov N.A., Senko O.V., et al. Biocatalysts based on immobilized cells of microorganisms in the production of bioethanol and biobutanol // Catalysis in Industry. 2011. Vol. 3, N 1. P. 41–46. EDN: OHVTWV doi: 10.1134/S207005041101003X
  9. Sánchez M.C., Llama-Palacios A., Marín M.J. Validation of ATP bioluminescence as a tool to assess antimicrobial effects of mouthrinses in an in vitro subgingival-biofilm model // Med Oral, Patol Oral, Cir Bucal. 2013. Vol. 18, N 1. P. 86–92. doi: 10.4317/medoral.18376
  10. Furr J.R., Russell A.D., Turner T.D., Andrews A. Antibacterial activity of actisorb plus, actisorb and silver nitrate // J Hosp Infect. 1994. Vol. 27, N 3. P. 201-208. doi: 10.1016/0195-6701(94)90128-7
  11. Brown T., Smith D. The effects of silver nitrate on the growth and ultrastructure of the yeast Cryptococcus albidus // Microbios Letters. 1976. N 3. P. 155–162.
  12. Sondi I., Salopek-Sondi B. Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria // J Colloid Interface Sci. 2004. N 275, N 1. P. 177–182. doi: 10.1016/j.jcis.2004.02.012
  13. Yamanaka M., Hara K., Kudo J. Bactericidal actions of a silver ion solution on Escherichia coli, studied by energy-filtering transmission electron microscopy and proteomic analysis // Appl Environ Microbiol. 2005. Vol. 71, N 11. P. 7589–7593. doi: 10.1128/AEM.71.11.7589-7593.2005
  14. Abbas W.S., Atwan Z.W., Abdulhussein Z.R., Mahdi M.A. Preparation of silver nanoparticles as antibacterial agents through DNA damage // Materials Technology. 2019. Vol. 34, N 14. P. 867–879. doi: 10.1080/10667857.2019.1639005
  15. Qamer S., Romli M.H., Che-Hamzah F., et al. Systematic review on biosynthesis of silver nanoparticles and antibacterial activities: Application and theoretical perspectives // Molecules. 2021. Vol. 26, N 16. P. 5057. doi: 10.3390/molecules26165057
  16. Morones J.R., Elechiguerra J.L., Camacho A., et al. The bactericidal effect of silver nanoparticles // Nanotechnology. 2005. Vol. 16, N 10. P. 23–46. doi: 10.1088/0957-4484/16/10/059
  17. Wang G., Jin W., Qasim A.M., et al. Antibacterial effects of titanium embedded with silver nanoparticles based on electron-transfer-induced reactive oxygen species // Biomaterials. 2017. N 124. P. 25–34. doi: 10.1016/j.biomaterials.2017.01.028
  18. Hetrick E.M., Schoenfisch M.H. Reducing implant-related infections: active release strategies // Chem Soc Rev. 2006. Vol. 35, N 9. P. 780–789. doi: 10.1039/b515219b
  19. Кузнецова М.В., Паршаков А.А., Кузнецова М.П., и др. Влияние хирургического гемостатического препарата «Гемоблок»TM на бактериальную колонизацию in vitro // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2020. Т. 22, № 1. С. 67–70. EDN: LIZUJJ doi: 10.36488/cmac.2020.1.67-70
  20. Ojkic N., Serbanescu D., Banerjee S. Surface-to-volume scaling and aspect ratio preservation in rod-shaped bacteria // Elife. 2019. Vol. 8. P. e47033. doi: 10.7554/eLife.47033
  21. Neumann G., Veeranagouda Y., Karegoudar T.B., et al. Cells of Pseudomonas putida and Enterobacter sp. adapt to toxic organic compounds by increasing their size // Extremophiles. 2005. Vol. 9, N 2. P. 163–168. doi: 10.1007/s00792-005-0431-x
  22. Гаврилова И.А., Жавнерко Г.К., Титов Л.П. Атомно-силовая микроскопия морфоструктурных изменений Pseudomonas aeruginosa, подвергшихся воздействию биоцида на основе алкилдиметилбензиламмония хлорида и полигексаметиленгуанидина // Доклады Национальной академии наук Беларуси. 2013. Т. 57, № 5. С. 81–87. EDN: WHHLYN
  23. Turner R., Vollmer W., Foster S. Different walls for rods and balls: the diversity of peptidoglycan // Mol Microbiol. 2014. Vol. 91, N 5. P. 862–874. doi: 10.1111/mmi.12513
  24. Matias V.R., Al-Amoudi A., Dubochet J., Beveridge T.J. Cryo-transmission electron microscopy of frozen-hydrated sections of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa // J Bacteriol. 2003. Vol. 185, N 20. P. 6112–6118. doi: 10.1128/jb.185.20.6112-6118.2003
  25. Torrens G., Escobar-Salom M., Pol-Pol E., et al. Comparative analysis of peptidoglycans from Pseudomonas aeruginosa isolates recovered from chronic and acute infections // Front Microbiol. 2019. N 10. P. 1868. doi: 10.3389/fmicb.2019.0186
  26. Jung W.K., Koo H.C., Kim K.W., et al. Antibacterial activity and mechanism of action of the silver ion in Staphylococcus aureus and Escherichia coli // Appl Environ Microbiol. 2008. Vol. 74, N 7. P. 2171–2178. doi: 10.1128/AEM.02001-07
  27. Feng Q.L., Wu J., Chen G.Q., et al. A mechanistic study of the antibacterial effect of silver ions on Escherichia coli and Staphylococcus aureus // J Biomed Mater Res. 2000. Vol. 52, N 4. P. 662–668. doi: 10.1002/1097-4636(20001215)52:4<662::aid-jbm10>3.0.co;2-3
  28. Yang Y., Zhang Z., Wan M., et al. A facile method for the fabrication of silver nanoparticles surface decorated polyvinyl alcohol electrospun nanofibers and controllable antibacterial activities // Polymers (Basel). 2020. Vol. 12, N 11. P. 2486. doi: 10.3390/polym12112486

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. АСМ-изображения клеток бактерий до (а) и после (b) часовой обработки гемостатическим препаратом

Скачать (564KB)

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».