CC BY
54
Антимикробные свойства антисептической композиции пролонгированного действия
Г. К. ПАЛИЙ, А. А. НАЗАРЧУК, Д. В. ПАЛИЙ, Г. Г. НАЗАРЧУК,
О. О. ГОНЧАР, В. В. СУХЛЯК, Ю. Ю. ТРОФИМЕНКО, Н. В. ЗАДЕРЕЙ, О. К. СТУКАН
Винницкий национальный медицинский университет им. Н. И. Пирогова, Винница, Украина
Antimicrobial Properties of Antiseptic Composite with Prolonged Action
G. K. PALY, A. A. NAZARCHUK, D. V. PALY, G. G. NAZARCHUK, O. O. GONCHAR, V. V. SUKHLYAK, YU. YU. TROFIMENKO, N. V. ZADEREI, O. K. STUKAN
N. I. Pirogov Vinnitsa National Medical University, Vinnitsa, Ukraine
Исследованы антимикробные свойства антисептической композиции на основе декаметоксина и модифицированных полисахаридов (карбоксиметилкрахмал, оксиэтилцеллюлоза). Показано, что антисептическая композиция обладает высокими противомикробными свойствами в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий в разных условиях опытов.
Ключевые слова: антисептики, декаметоксин, карбоксиметилкрахмал, оксиэтилцеллюлоза, антимикробные свойства.
Antimicrobial properties of a composite based on decamethoxine and modified polysaccharides (carboxymethylamylum, oxyethyl-cellulose) were studied. The composite was shown to have high antimicrobial activity against grampositive and gramnegative bacteria under different conditions of the experiment.
Key words: antiseptics, decamethoxine, carboxymethylamylum, oxyethylcellulose, antimicrobial properties.
Введение
Хирургическая инфекция кожи и мягких тканей занимает ведущие позиции в общей структуре хирургической заболеваемости во всём мире и достигает 70%. Ежегодно регистрируют около 5 млн больных гнойно-воспалительными заболеваниями. Данные отчётов национальной системы наблюдения за нозокомиальными инфекциями (CDC's National Nosocomial Infections Surveillance (NNIS), США) свидетельствуют о том, что инфекционные осложнения после хирургических вмешательств занимают третье место среди наиболее регистрируемых инфекций и составляют 14—16% всех нозокомиальных инфекций среди госпитализированных пациентов [1—4].
Благодаря современной антибактериальной терапии, внедрению эффективных методов хирургической обработки гнойного очага, удалось улучшить использование современных противо-микробных материалов. В условиях высокого уровня антибиотикорезистентности клинических штаммов микроорганизмов лечение гнойно-воспалительных заболеваний кожи и мягких
© Коллектив авторов, 2013
Адрес для корреспонденции: [email protected]
тканей представляет собой сложный, длительный процесс [5].
На местном уровне чрезвычайно важная роль в профилактике инфекционных осложнений ран принадлежит эффективным, оказывающим пролонгированное действие антимикробным материалам. Среди множества разных методов профилактики и лечения раневой инфекции огромное внимание уделяют применению современных раневых покрытий на основе антисептиков [6].
В качестве носителей для антисептиков используют различные материалы (полиметилмета-крилат, коллаген, гидроксиапатит, сульфат кальция, полиангидрид и т. д.). Технология разработки антимикробных материалов предусматривает использование антисептических препаратов; их композиций с биополимерами разной химической природы [8]. Преимущественно для этого используют альгинаты, поливиниловый спирт, различные полисахарида:. Идеальной композиции, которая обеспечивала бы длительную дозированную десорбцию антисептика в очаг инфекционного воспаления, не существует. Поиск такой композиции возможен при использовании в модели «антисептик-закрепитель» веществ, неспособных во время физико-химического взаимодействия изме-
нять химическую структуру друг друга, быстро разрушаться в растворах в присутствии белков плазмы крови и при изменении рН среды [6—8]. Оригинальная антимикробная композиция с декаметоксином и биодеградируемыми модифицированными полисахаридами карбоксиметилкрах-малом, оксиэтилцеллюлозой (патент иА №74853 от 12.11.2012 года) восполняет этот пробел в определённой степени [9].
Цель исследования — определить противоми-кробные свойства антисептической композиции пролонгированного действия в различных условиях опытов.
Материал и методы
Декаметоксин (ДКМ) является оригинальным антисептическим лекарственным препаратом, получение, исследование которого проведено в СССР [10, 11]. Доказано, что ДКМ обладает антибактериальным, противовирусным, фунгицидным действием, повышает чувствительность резистентных вариантов бактерий к антибиотикам, что открывает хорошую перспективу для профилактики и лечения инфекционных заболеваний.
ДКМ прошел 13.04.2012 г. государственную регистрацию в Украине. Министерство здравоохранения (МЗ) Украины выдало регистрационное удостоверение на лекарственное средство Декаметоксин (субстанция), которое утверждено приказом МЗ Украины 13.04.2012 г., №264. Синтез субстанции декаметоксина осуществляет Общество с ограниченной ответственностью «Фармхим» (Украина).
Существенные результаты получены при исследовании закономерности и механизма формирования устойчивости к ДКМ у микроорганизмов. Отмечено, что ДКМ не оказывает отрицательного воздействия на иммунную систему макроорганизма, обладает десенсибилизирующим действием, замедляет развитие анафилактического шока. Установлено, что у ДКМ отсутствует мутагенное действие. ДКМ обладает выраженным профилактическим, лечебным действием в различных лекарственных формах (таблетки, глазные капли, мази, суппозитории, растворы).
В исследовании использовали водный раствор декаметоксина (ДКМ) 0,1%, композицию (КП) на основе декаметоксина с карбоксиметилкрахмалом (КМК), оксиэтилцеллюлозой (ОЭЦ) и поливинилацетатной дисперсией, состав которой приводим ниже. Антисептическую композицию (КП) готовили следующим образом. В ёмкости с мешалкой при температуре 20—30°С смешивали последовательно полимерные компоненты (натриевая соль карбоксиметилкрахмала — 0,9 мас.%; водный раствор оксиэтилцеллюлозы — 0,4 мас.%; поливинилацетатная дисперсия 0,2 мас.%), декаметоксин 0,1 мас.% согласно рецептуре. Композиция представляет собой антисептический раствор, обладающий способностью к плён-кообразованию на поверхности текстильных материалов [9].
Изучение антимикрбной активности разработанного состава полимерной композиции проводили по основным показателям, имеющим значение для придания матералам пролонгированного антимикробного действия. Нами проводилось сравнительное изучение бактериостатической и бактерицидной активности антисептической композиции. При этом определяли минимальную бактериостатическую (МБсК) и минимальную бактерицидную (МБцК) концентрации КП по общепринятой методике [3].
Антимикробное действие препаратов изучали на Staphylococcus aureus ATCC 25923; клинических штаммах S.aureus (n=130), Echerichia coli (n=123), Pseudomonas aeruginosa (n=20), Klebsiella pneumoniae (n=20), которые имели типичные тинкториальные, морфологические, культуральные, биохимические свойства. Противомикробную активность ДКМ, антисептической КП изучали по общепринятой методике в различных опытах (питательная среда с рН 6,0—8,0; питательные среды, содержащие 5%; 10% сыворотки крови; концентрации микробов: lg3 КОЕ/мл, lg6 КОЕ/мл, lg9 КОЕ/мл) [3]. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программ Microsoft Exel 2007 и «Med Statt» [12].
Результаты и обсуждение
Проведённые исследования показали, что КП проявляла антимикробные свойства. Установлено низкие значения бактериостатических и бактерицидных концентраций исследуемой анти-
септической КП в отношении Б.аитет, Е.соИ, Таблица 1. Характеристика антимикробной активности препаратов при различном значении рН питательной среды
Микроорганизмы
pH питательной среды
6,0
7,2*
8,0
6,0
7,2*
8,0
декаметоксин (0,1%)
антисептическая композиция
МБсК**, мкг/мл ( M±m)
S.aureus (n=131) 0,54+0,36 0,74+0,50 1,55+0,93 0,44+0,39 0,56+0,44 0,95+0,56
Р <0,01 — <0,01 <0,01 — <0,01
E.coli (n=123) 1,83+1,23 2,70+1,74 4,72+2,51 1,38+0,79 2,32+1,47 4,06+2,45
Р <0,01 — <0,01 <0,01 — <0,01
K.pneumoniae (n=20) 5,95+3,07 7,02+2,71 12,09+3,98 4,00+1,48 6,34+2,09 8,97+3,60
Р <0,05 — <0,05 <0,05 — <0,05
P.aeruginosa (n=20) 32,0+17,18 40,63+14,69 84,38+30,59 19,51+6,95 21,08+7,66 32,03+11,87
Р <0,05 — <0,05 <0,05 — <0,05
МБцК***, мкг/мл (M±m)
S.aureus (n=131) 1,14+0,82 1,50+1,01 3,12+1,66 0,82+0,57 1,10+0,86 1,97+1,04
Р <0,01 — <0,01 <0,01 — <0,01
E.coli (n=123) 3,65+2,86 4,88+2,85 9,64+5,39 3,10+2,82 4,45+2,07 7,93+3,83
Р <0,01 — <0,01 <0,01 — <0,01
K.pneumoniae (n=20) 11,3+3,98 16,39+5,62 29,68+13,32 9,75+3,47 15,99+7,38 19,12+7,39
Р <0,05 — <0,05 <0,05 — <0,05
P.aeruginosa (n=20) 74,9+25,66 84,38+30,59 144,7+83,85 21,08+7,66 35,94+11,45 62,05+0
Р <0,05 — <0,05 <0,05 — <0,05
Примечание. * — контроль; **МБсК — минимальная бактериостатическая концентрация; ***МБцК — минимальная бактерицидная концентрация; р — в сравнении с контролем.
Таблица2. Характеристика антимикробной активности препаратов при различных значениях количества белков плазмы крови в питательной среде
Микроорганизмы % состав белка плазмы крови в питательной среде
0* 5 10 0* 5 10 ~
декаметоксин (0,1%) антисептическая композиция
МБсК, мкг/мл (М±ш)
Б.аигет (п=131) 0,74+0,50 0,46+0 2,77+1,89 0,56+0,44 1,01+0,70 2,08+1,43
Р — <0,01 <0,01 — <0,01 <0,01
Е.еоН (п=123) 2,70+1,74 5,22+2,93 9,29+4,25 2,32+1,47 4,41+2,57 7,74+3,16
Р — <0,01 <0,01 — <0,01 <0,01
К.рпеитотае (п=20) 7,02+2,71 15,61+8,79 28,51+16,68 6,34+2,09 12,68+6,06 21,47+9,45
Р — <0,05 <0,05 — <0,05 <0,05
P.aeruginosa (п=20) 40,63+14,69 65,62+22,42 118,25+19,24 21,08+7,66 34,38+9,62 62,50+0
Р — <0,05 <0,05 — <0,05 <0,05
МБцК, мкг/мл (М±т)
Б.аигет (п=131) 1,50+1,01 2,83+1,95 4,86+3,02 1,10+0,86 2,02+1,12 3,85+1,97
Р — <0,01 <0,01 — <0,01 <0,01
Е.еоН (п=123) 4,88+2,85 9,89+5,69 18,56+13,05 4,45+2,07 9,23+5,10 15,89+7,67
Р — <0,01 <0,01 — <0,01 <0,01
К.рпеитотае (п=20) 16,39+5,62 32,03+14,77 49,22+17,02 15,99+7,38 28,90+5,73 48,44+18,21
Р — <0,05 <0,05 — <0,05 <0,05
P.aeruginosa (п=20) 84,38+30,59 150,0+62,75 212,50+58,77 35,94+11,45 71,88+22,90 112,50+25,65
Р — <0,05 <0,05 — <0,05 <0,05
Примечание. * — контроль (питательная среда без белков плазмы крови); р — по сравнению с контролем. Таблица 3. Антимикробная активность антисептических препаратов в условиях изменения концентрации КОЕ
Микроорганизмы _Концентрация КОЕ в питательной среде, КОЕ/мл
103 106* 10' 103 106* 10'
декаметоксин (0,1%) антимикробная композиция
МБсК, мкг/мл (М±т)
Б.аигет (п=131) 0,39+0,23 0,74+0,50 1,55+0,91 0,27+0,18 0,56+0,44 0,98+0,67
Р <0,01 — <0,01 <0,01 — <0,01
Е.еоН (п=123) 0,78+0,99 2,70+1,74 4,84+2,43 1,43+0,77 2,32+1,47 4,14+2,42
Р <0,01 — <0,01 <0,01 — <0,01
К.рпеитотае (п=20) 5,17+2,03 7,02+2,71 12,09+3,98 3,90+1,10 6,34+2,09 9,17+3,41
Р <0,05 — <0,05 <0,05 — <0,05
P.aeruginosa (п=20) 28,90+5,73 40,63+14,69 137,50+38,47 17,17+4,82 21,08+7,66 34,38+ 9,62
Р <0,05 — <0,05 <0,05 — <0,05
МБцК, мкг/мл (М±т)
Б.аигет (п=131) 0,78+0,46 1,50+1,01 3,13+1,81 0,53+0,39 1,10+0,86 2,05+1,33
Р <0,01 — <0,01 <0,01 — <0,01
Е.еоН (п=123) 3,08+1,50 4,88+2,85 10,12+5,65 2,53+0,96 4,45+2,07 8,09+3,91
Р <0,01 — <0,01 <0,01 — <0,01
К.ртитотае (п=20) 9,75+4,47 16,39+5,62 28,90+13,68 8,97+2,86 15,99+7,38 21,86+7,87
Р <0,05 — <0,05 <0,05 — <0,05
P.aeruginosa (п=20) 45,31+15,95 84,38+30,59 231,25+45,79 22,64+7,99 35,94+11,45 68,75+19,24
Р <0,05 — <0,05 <0,05 — <0,05
Примечание. * — контроль; р — по сравнению с контролем.
К.ртитотае, P.aeruginosa. Полученные результаты иллюстрирует табл. 1—3.
В исследовании определили достаточно стойкую и маловариабельную антимикробную активность КП в питательной среде с разными значениями концентрации водородных ионов. Так, в диапазоне рН питательной среды от слабокислой до слабощелочной (6,0—8,0) установили высокое противомикробное действие исследуемой КП (МБсК 0,44+0,39 — 0,95+0,56 мкг/мл) на штаммы Б.аигет. В щелочной среде (рН до 8,0) МБсК КП составляла 0,95+0,56 мкг/мл в отношении Б.аигет, для сравнения отметим, что МБсК ДМК составил — 1,55+0,93 мкг/мл. Бактерицидная ак-
тивность КП (МБцК — 1,97+1,04 мкг/мл) в отношении резистентных штаммов Б.аигет при рН питательной среды 8,0 не выходила за пределы терапевтического коридора ДКМ. В отношенни грамотрицательных микроорганизмов антимикробное действие КП в щелочной среде также находилось на достаточно высоком уровне. В нейтральной (рН 7,2) и кислой среде (рН 6,0) мы отмечали потенцирование противомикробной активности КП в отношении штаммов Б.аигет (МБцК — 1,10+0,86 мкг/мл; 0,82+0,57 мкг/мл). Высокое бактерицидное действие регистрировали в отношении штаммов Е.еоН (МБцК 3,10+2,82 мкг/мл). Выявлена чувствительность Х.рпеитот-
ае к КП (МБцК 9,75+3,47 мкг/мл). Сдвиг рН в кислую сторону улучшал также антисептическую активность КП по отношению к Р.аегщто&а (МБцК 21,08+7,66 мкг/мл). Отмечали потенцирование антипсевдомонадной активности КП в 2,3 раза по сравнению с ДКМ. Сохранение высокого противомикробного действия ДКМ в составе его КП в диапазоне рН 6,0—8,0 подтверждает химическую инертность антисептика и модифицированных полисахаридов (табл. 1).
Исследование противомикробной активности КП в условиях белковой защиты в питательной среде показало умеренное повышение минимальных бактериостатических, бактерицидных концентраций, которые не превышали терапевтического диапазона ДКМ (табл. 2).
Увеличение концентрации белков сыворотки крови в питательной среде от 5 до 10% вызывало несколько большее повышение МБсК (0,46+0 — 2,77+1,89 мкг/мл) у ДКМ в отношении Б.аигет, чем у КП (МБсК 1,01+0,70 — 2,08+1,43 мкг/мл;). Средние значения бактерицидных концентраций ДКМ (МБцК (2,83+ 1,95 — 4,86+3,02 мкг/мл) имели аналогичную тенденцию к некоторому повышению по сравнению с антисептической КП (МБцК 2,02+1,12 — 3,85+1,97) в отношении Б.аигет не превышали 3,85+1,97 мкг/мл. Присутствие КМК и ОЭЦ способствовало повышению противомикробной активности ДКМ в отношении штаммов Е.еоН, К.рпеитотае, Р.аегщтоза в условиях белковой защиты 5—10%. Следует отметить достаточную чувствительность штаммов Е.еоН, P.aureginosa, К.рпеитотае к КП и ДКМ, поскольку практически не изменялась их проти-вомикробная активность при концентрации белков сыворотки крови в питательной среде до 5%. Тенденцию лишь к незначительному повышению наблюдали при увеличении концентрации белков до 10% в питательной среде. В присутствии КМК и ОЭЦ антимикробная активность ДКМ по отношению к грамотрицательным микроорганизмам изменялась незначительно при белковой защите в сравнении с 0,1% ДКМ и находились в пределах значений МБцК 15,89+7,67 — 112,50+26,65 мкг/мл (табл. 2).
Установлено, что КП проявляла высокие про-тивомикробные свойствами в условиях изменений микробной нагрузки от 1»103 до 1»109 КОЕ/мл. По мере увеличения количества КОЕ в инокуляте уменьшалась чувствительность исследуемых штаммов микробов к ДКМ. Для КП доказана достаточно высокая антимикробная активность даже с увеличением 1»109 КОЕ/мл микроорганизмов в питательной среде. В исследовании при изменении концентрации КОЕ штаммов Б.аигет (103, 106, 109 КОЕ/мл) определили выраженное постоянство бактериостатической (МБсК 0,27+0,18 мкг/мл — 0,98+0,67 мкг/мл) и
бактерицидной (МБцК 0,53+0,39 мкг/мл — 2,05+1,33 мкг/мл) активности КП. При этом для КП получили невысокие значения МБсК и МБцК в отношении устойчивых штаммов грамо-трицательных микроорганизмов, за счёт потенцирования противомикробной активности ДКМ. Наблюдали существенное снижение бак-терцидных (МБцК 4,45+2,07мкг/мл) концентраций ДКМ к штаммам эшерихий. В присутствии КП увеличение микробной нагрузки к 106—109 КОЕ/мл не вызывало снижения антимикробного действия в отношении клебсиелл (МБцК 21,86+7,85 мкг/мл), практически не изменялась бактерицидная активность в экспериментах с P.aeruginosa (МБцК 22,64+7,99 — 68,75+19,24 мкг/мл) (табл. 3).
Важно отметить, что наличие в композиции таких компонентов КМК и ОЭЦ оказывало хороший эффект на противомикробную активность ДКМ, не уменьшая допустимых значений его бактерицидных концентраций в процессе увеличения микробной нагрузки в питательной среде, способствуя потенцированию его активности в 2—2,5 раза (см. табл. 3).
Вытоды
1. Антисептический препарат декаметоксин в композиции с модифицированными полисахаридами карбоксиметилкрахмалом, оксиэтилцел-люлозой статистически достоверно обладает высокой противомикробной активностью по отношению к исследуемым штаммам микроорганизмов в различных условиях опытов.
2. Противомикробные свойства антисептической композиции в отношении клинических штаммов стафилококков, эшерихий, клебсиелл, псевдомонад не изменяются в щелочной среде (рН 8,0), повышаются в кислой среде (рН 6,0).
3. В составе антисептической композиции модифицированные полисахариды (КМК, ОЭЦ) потенцируют противомикробную активность де-каметоксина в отношении Б.аигет, Е.соН, К.рпеитотае, P.aeruginosa в условиях содержания белков плазмы в питательной среде в концентрации 5 и 10%.
4. КП характеризуется высокими антимикробными свойствами в отношении штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий в условиях микробной нагрузки в питательной среде (103 КОЕ/мл, 106 КОЕ/мл, 109 КОЕ/мл).
5. Антисептическая композиция в условиях белковой защиты (5 или 10%), изменения рН и концентрации КОЕ/мл (103—109) обладает достаточной терапевтической эффективностью, необходимой для профилактики, лечения хирургической гнойной инфекции, вызванной штаммами патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Григорьев Е. Г., Коган А. С. Госпитальная инфекция в многопрофильной хирургической клинике. Новосибирск: Наука, 2003; 206.
2. Палий Г. К., Когет Т. О., Палий В. Г. и др. Антисептики в профилактике и лечении инфекций: монография. Киев: 1997; 201.
3. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: учебник для студ. высш. мед. уч. зав. / Под ред. В. П. Широбоко-ва / Издание 2-е. Винница: Новая Книга, 2011; 952.
4. Волков А. О., Большакова Г. М. Микрофлора гнойных ран и современные подходы к использованию антисептиков в хирургической практике. Annals of Mechnikov Institute 2009; 2: 19—23 / URL. http://www.imiamn.org/journal.htm.
5. Афиногенов Г. Е, Тихилов Р. М, Афиногенова А. Г., Богданова Т. Я, Краснова М. В., Козлов И. В., Даровская Е. Н., Анисимова Л. О., Лебедева И. К., Петрова Т. М. Антимикробная биодеградируемая композиция на основе высокомолекулярного поливинилпирро-лидона для профилактики экспериментального остеомиелита. Травматол ортопед России 2010; 3: 57: 47—54.
6. Ефименко Н. А., Шин Ф. Е, Толстых М. П., Тепляшин А. С. Современные тенденции в создании биологически активных ма-
териалов для лечения гнойных ран. Военно-мед журн 2002; 1: 48-52.
7. Палий В. Г., Зарицкий А. М, Цвигун Б. Я. и др. Использование антимикробных композицш на основе декаметоксина для лечения заболеваний мочеполовой системы. Biomed Bios Anthropol 2005; 5: 107-111.
8. Олтаржевская Н. Д., Кричевский Г. Е. Лечебные текстильне материалы «Коллетекс» — эффективные многофункциональные депо-системы. Химико-фарм журн 2005; 39; 3: 42—50.
9. Назарчук А. А., Палий В. Г., Кулаков А. И. и др. Патент №74853. Украина. Композиция для придания медицинским текстильным ма-теиалам антимикробных свойств с пролонгированным действием. Заявлено 10.05.2012; опубликовано 12.11. 2012. Бюл. 2012; 21: 4.
10. Paliy G. K, Markovskij, Losinskij. Decamethoxin. Handbuch der Antiseptik. Antiseptika. Veb Verlag Vdk Gesundheit Berlin 1987; II: 3: 552—566.
11. Машковский M. Д. Лекарственные средства. 15-е изд. М.: 2007; 953.
12. Glanz S. Medicobiologic statistics М.: 1999; 459.
