CC BY
93
ЛИТЕРАТУРА
1. Казихинуров, Р.А. Оптимизация результатов хирургического лечения протяженных стриктур уретры: дис. ... канд. мед. наук. -М., 2009. - 147 с.
2. Hick E.J., Morey A.F. Initial experience with fibrin sealantin pendulous urethral reconstruction. Is early catheter removal possible? // J. Urol. 2004. Vol. 171, N. P. 1547-1549.
3. Bulbar urethroplasty with dorsal onlaybuccal mucosal graft and fibrin glue / Barbagli G., De Stefani S., Sighinolfi M.C., Annino F., Micali S., Bianchi G. // Eur. Urol. 2006. Vol. 50, N 3. P. 467-474.
4. Experience with fibrin glue in bulbar urethral reconstruction using dorsal buccal mucosa graft / Barbagli G., De Stefani S., Sighinolfi M.C., Pollastri C.A., Annino F., Micali S., Bianchi G. // Urology. 2006. Vol. 67, N 4. P. 830-832.
УДК 617.764.5-089.819.1
© С.В. Шкодкин, Ю.Б. Идашкин, А.В. Любушкин, О.В. Мирошниченко, 2013
С.В. Шкодкин1,2, Ю.Б. Идашкин1, А.В. Любушкин2, О.В. Мирошниченко2 БАКТЕРИЦИДНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕДИЦИНСКИХ СТЕНТОВ
1ГУЗ «Белгородская областная клиническая больница Святителя Иоасафа», г. Белгород 2ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», г. Белгород
В статье приведены результаты эксперимента по изучению бактерицидных свойств десяти материалов, семь из которых исследованы впервые. Материалы культивированы с назокомиальными штаммами бактерий. Способность подавлять рост микроорганизмов в жидкой среде определялась видом материала и штамма бактерий. Наилучшие бактерициные свойства отмечены у наноразмерного покрытия на основе аморфного углерода и атомарного серебра №2.
Ключевые слова: имплант, раневая инфекция, биофильм.
S.V. Shkodkin, Yu.B. Idashkin, A.V. Lyubushkin, O.V. Miroshnichenko BACTERICIDAL PROPERTIES OF MATERIALS USED FOR THE PRODUCTION
OF MEDICAL STENTS
The article presents the results of the study of anti-bacterial properties of 10 materials, 7 of which being studied for the first time. Materials were cultivated with nosocomial bacterial strains. The ability to inhibit the growth of microorganisms in a liquid medium was determined by material type and bacterium strain. The best anti-bacterial properties were observed in nanoscale coatings based on amorphous carbon and silver atomic N°2.
Key words: implant, wound infection, biofilm.
До 72-91% случаев назокомиальной инфекции ассоциированы с использованием катетеров, имплантов, стентов и т.д., что сопровождается контаминацией поверхности вирулентной флорой с образованием биопленок и L-форм бактерий, которые практически не чувствительны к проводимой антибактериальной терапии [1,2]. Бактериальное число, способное вызвать раневую инфекцию при наличии импланта, на 2-3 порядка меньше, чем без него [3,4], а временные риски таких осложнений увеличиваются до года после имплантации [1,4]. Антибактериальные и сереб-росодержащие покрытия оцениваются различными исследователями неоднозначно [1,5,6].
Цель работы - изучение in vitro бактерицидной активности образцов материалов, используемых для изготовления стентов.
Материал и методы. Для изучения бактерицидных свойств испытуемых материалов использованы назокомиальные полирезистентные штаммы бактерий, выделенные у урологических пациентов с наружными дренажами: Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae и Enterococcus
faecium. Испытуемые материалы имели одинаковую площадь поверхности - 1 см2. В качестве контрольных исследовали образцы медицинской стали (1), полиуретана (2), сплава титана с эффектом памяти формы на основе Т1-№-(Х) (3) и титана медицинского крупнозернистого Вт1-0 (4) рыночных мочеточнико-вых и эндоваскулярных стентов. В основную группу включены низкомодульный титановый сплав системы Т>№-Мо-2г (5), нанострукту-рированный нелигированный титан марки ВТ1-0 (6), наноразмерные покрытия на основе аморфного углерода (7), на основе аморфного углерода и азота (8) и на основе аморфного углерода и атомарного серебра (9) и (10), имеющие аналогичную площадь поверхности. Последнее покрытие было представлено двумя модификациями, отличающимися содержанием серебра. Было исследовано десять материалов. Бактерицидные свойства указанных наноразмерных покрытий, нанострукту-рированного нелигированного титана марки ВТ1-0 и низкомодульного титанового сплава системы Т1-КЬ-Мо-2г исследованы впервые. Экспериментальные материалы и покрытия изготовлены НОЦ «Наноструктурные матери-
алы и сплавы» НИУ БелГУ (научный руководитель д.ф-м.н., профессор Колобов Ю.Р.) и Лабораторией ионно-плазменного напыления НИУ БелГУ (научный руководитель к.ф-м.н., профессор Колпаков А.Я.).
Бактерициные свойства материалов исследованы в течение трех суток при культивировании в аэробных условиях термостата при 37°С на твердой (кровяной агар) и жидкой (5% бульон) питательных средах. В первом случае выполняли газонный посев и размещали испытуемые образцы на поверхности агара. Регистрировали зону (мм) задержки роста вокруг испытуемых образцов через 24, 48 и 72 часа. Жидкие питательные среды стандартизировали по концентрации бактерий 500 тыс./мл. В объем 5 мл вносили исследуемый образец материала, через 24, 48 и 72 часа определяли концентрацию микроорганизмов посевом по методу Голда. Всего исследовано по 10 образцов каждого материала с каждым из тестируемых микроорганизмов с оставлением контроля.
Результаты и обсуждение. Ни один из исследуемых материалов не вызывал задержки роста тестируемых штаммов на твердых питательных средах, что можно объяснить отсутствием диффузии компонентов в пита-
тельную среду или отсутствием каких-либо бактерицидных свойств у этих компонентов.
Иная картина получена при культивировании тестируемых микроорганизмов с исследуемыми материалами на жидкой питательной среде. В данной серии опытов полученные различия зависели как от бактериального штамма, так и от материала. Присутствие исследуемых материалов не сказалось на концентрации Pseudomonas aeruginosa на протяжении всего срока наблюдения, только к третьим суткам в группе 10 зарегистрирована статистически незначимая задержка роста.
Микробное число Klebsiella pneumoniae также не менялось на протяжении всего периода наблюдения в присутствии полиуретана (1), наноразмерных покрытий (7) и (8). Со вторых суток отмечено статистически не значимое снижение данного показателя в ти-тансодержащих группах 3-6 и в группе 9, аналогичная динамика отмечена и на следующие сутки наблюдения (табл. 1). Прогрессивное снижение концентрации микроорганизма наблюдалась в 1 и 10 группах, данные показатели к концу периода наблюдения составили 117±29 и 4,2±1,7 тыс. КОЕ/мл соответственно (р<0,05), (табл. 1).
Бактериальное число, тыс. микробных тел/мл
Таблица
Материал Бактериальный штамм и сроки наблюдения, час
Pseudomonas aeruginosa Klebsielta pneumoniae Enterococcus faecium Escherichia coli
24 48 72 24 48 72 24 48 72 24 48 72
Медицинская сталь (1) > 500 > 500 > 500 415±106 281±74* 117±29* 319±77* 151±84* 82±31* 262±83* 53±25* 12±9*
Полиуретан(2) > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500
Сплав титана с эффектом памяти формы на основе ТьМ-^) (3) > 500 > 500 > 500 > 500 455±129 408±152 441±93 382±105 167±45* 388±147 304±76* 108±35*
Титан медициний крупнозернистый Вт1-0 (4) > 500 > 500 > 500 > 500 486±105 471±127 > 500 422±157 231±92* >500 467±94 221±45*
Низкомодульный титановый сплав системы Ti-Nb-Mo-Zr (5) > 500 > 500 > 500 > 500 398±119 422±135 > 500 380±109 188±55* 389±144 243±95* 93±22*
Наноструктурирован-ный нелигированный титан марки ВТ1-0 (6) > 500 > 500 > 500 > 500 492±122 467±101 > 500 480±133 218±71* 452±112 375±135 184±37*
Наноразмерное покрытие на основе аморфного углерода (7) > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 484±115 387±135 > 500 > 500 392±144
Наноразмерное покрытие на основе аморфного углерода и азота (8) > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 421±131 > 500 487±162 411±128
Наноразмерное покрытие на основе аморфного углерода и атомарного серебра №1 (9) > 500 > 500 > 500 > 500 402±93 388±115 > 500 433±89 202±57* 308±74* 242±81* 77±29*
Наноразмерное покрытие на основе аморфного углерода и атомарного серебра №2 (10) > 500 > 500 461±113 302±84* 113±41* 4,2±1,7* 214±61* 55±18* 0* 143±49* 5,3±0,9* 0*
Контроль (без материа-ла)(11) > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500 > 500
* Имеются статистически достоверные различия относи
Концентрация бактерий штамма ЕШегососсш faecium еще в большей степени зависела от используемого материала. Луч-
ьно исходных значений.
шие бактерицидные свойства отмечены в группе 10, через 72 часа из эпиндорфов микрофлора не высевалась. Несколько худшие
показатели у медицинской стали (1), микробное число прогрессивно снижалось и к финалу эксперимента составило 82±31 тыс. КОЕ/мл (табл. 1). Статистически достоверное снижение концентрации микроорганизмов к третьим суткам исследования также отмечено у титансодержащих сплавов (3-6), причем статистически достоверной разницы между этими группами наблюдения зарегистрировано не было (р>0,05), (табл. 1). Аналогичная тенденция была характерна для группы 9 наблюдения, микробное число на этом сроке наблюдения составило 202±57 тыс. КОЕ/мл. В группах 7 и 8 тенденция к снижению концентрации микроорганизмов зарегистрирована на 3-и сутки исследования и не имела статистически достоверных различий с исходными данными и контролем. В группе с полиуретаном зарегистрирован рост микробного числа относительно исходных значений (р<0,05), (см. таблицу).
Наиболее специфичным в отношении исследуемых материалов оказался штамм Escherichia coli, хотя расстановка материалов по бактерицидности не претерпела кардинальных изменений. Присутствие в питательной среде полиуретана (1) не нарушало роста и размножения бактерий, а наилучшие показатели бактерицидности сохранило нанораз-мерное покрытие на основе аморфного углерода и атомарного серебра №2 (10): 60% проб через 48 часов и 100% через 72 часа были сте-
рильны. В титансодержащих группах со вторых суток наблюдения наметилась тенденция к появлению достоверных различий. Так, бактерицидный потенциал у сплавов титана (группы наблюдения 3 и 5) на момент окончания эксперимента оказался выше, чем у чистого титана как в обычном (4), так и в нано-структурированном (6) состоянии и составил 108±35 и 93±22 тыс. КОЕ/мл против 221±45 и 184±37 тыс. КОЕ/мл соответственно. Динамика снижения микробного числа в группе 9 была сопоставима с группами сплавов титана (3,4,5) и составила через 72 часа 77±29 тыс. КОЕ/мл.
Результаты проведенных исследований говорят о том, что бактерицидный потенциал тестируемых материалов зависел от как от вида материала, так и от резистентности использованного бактериального штамма. Наибольшие бактерицидные свойства были присущи металлам и серебросодержащим покрытие, лидером из которых стало нанораз-мерное покрытием на основе аморфного углерода и атомарного серебра №2 (10). Механизм бактерицидности нельзя отождествлять с прямой цитотоксичностью, так как все исследуемые материалы или их компоненты тестированы и используются в качестве медицинских имплантов. Данные свойства нанораз-мерных покрытий требуют дальнейшего изучения.
Сведения об авторах статьи: Шкодкин Сергей Валентинович - к.м.н., доцент кафедры хирургических болезней №2 ФГАОУ ВПО НИУ БелГУ, врач-уролог урологического отделения ОГБУЗ «ОКБ Святителя Иоасафа». Адрес: 308007, г. Белгород, ул. Некрасова 8/9. E-mail: [email protected]
Идашкин Юрий Борисович - врач-уролог урологического отделения ГУЗ БОКБ Святителя Иоасафа». Адрес: 308007, г. Белгород, ул. Некрасова 8/9, тел. +74722504607.
Любушкин Алексей Васильевич - аспирант кафедры хирургических болезней №2 ФГАОУ ВПО НИУ БелГУ. Адрес: 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85. E-mail: [email protected]
Мирошниченко Олег Владимирович - аспирант кафедры хирургических болезней №2 ФГАОУ ВПО БелГУ. Адрес: 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85. E-mail: [email protected]
ЛИТЕРАТУРА
1. Эпидемиология и профилактика септических инфекционных осложнений у больных отделений реанимации и интенсивной терапии хирургического профиля / Г.М. Климова [и др.] // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. - 2006. - № 3 (28). - С. 33-37.
2. Brian, S. Urinary tract infection in children / S.Brian, M.Alper, H.Sarah // Am. Fam. Physician. - 2005. - Vol. 72. - Р. 2483-2488.
3. Лохвицкий, С.В. Послеоперационная неклостридиальная анаэробная инфекция / С.В.Лохвицкий, Е.С.Морозов, Г.А.Степоненко // Анналы хирургии. - 2003. - № 4. - С. 59-63.
4. Rikos, N. Risk factors for development of surgical site infections (SSIS) in a tertiary hospital in Greece / N.Rikos, M.Fourmouzi, I.A.Grammatikopoulos // Archives of Hellenic Medicine. - 2009. - Vol. 26. № 3. - P. 390-400.
5. Should lock therapy always be avoided for central venous catheter-associated fungal bloodstream infections? / P.Viale [et al.] // Clin. Infect. Dis. - 2001. - Vol. 33. - P. 1947-1948.
6. Antimicrobial catheters for reduction of symptomatic urinary tract infection in adults requiring short-term catheterisation in hospital: a multicentre randomised controlled trial / R. Pickard [et al.] // The Lancet. - 2012. -doi:10.1016/S0140-6736(12)61380-4.
