Исследование антимикробной активности новых образцов полимерных хирургических мембран

Актуальность В настоящее время возрастающая устойчивость микроорганизмов к противомикробным препаратам снижает эффективность лечения гнойно-воспалительных процессов. В связи с этим требуются инновационные стратегии и изделия на основе полимерных материалов для локального применения с целью предотвращения или снижения риска инфицирования зоны оперативного вмешательства.

Цель исследования Сравнительная оценка антимикробной активности разработанных авторами новых образцов полимерных хирургических мембран в эксперименте in vitro.

Материал и методы В качестве материалов исследования были использованы новые образцы многокомпонентных полимерных мембран, разработанных на базе лаборатории экспериментальной хирургии и онкологии ФГБОУ ВО КГМУ Минздрава России (5 групп, отличающихся добавлением/отсутствием антибактериальных средств), и мембрана имплантируемая биополимерная ЭластоПОБ (производство АО «БИОМИР сервис», Россия). Производилась оценка угнетения зон роста тест-штаммов аэробных и факультативно-аэробных микроорганизмов. Полученные в ходе исследования данные подвергались статистической обработке с применением методик описательной и вариационной статистики (Ме [25; 75]). Достоверность отличия определяли с помощью критерия Крускела–Уоллиса (p≤0,05).

Результаты Наиболее выраженную антимикробную активность с задержкой роста всех пяти культур микроорганизмов наблюдали при исследовании полимерной мембраны № 4 (Левофлоксацин в 3-м слое) и № 2 (Левофлоксацин в 1-м слое). Статистически значимые отличия выявлены при сравнении зон задержки роста микроорганизмов среди следующих групп исследований: № 1 и № 2 (p=0,009), № 1 и № 4 (p=0,0001), № 2 и № 5 (p=0,043), № 2 и № 6 (p=0,0001), № 3 и № 6 (p=0,002).

Заключение В рамках выполненного исследования установлено, что новые образцы полимерных мембран бесспорно обладают антимикробным действием. Это объясняется тем, что натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ), которая составляет основу хирургических полимерных мембран, сама в определённой степени обладает противомикробной активностью. В то же время добавление антибиотика широкого спектра действия на этапе изготовления полимерной мембраны в базовый (третий) или поверхностный (первый) слой будет определять выраженность локального антимикробного действия (замедление роста культуры).

1. Nazir A, Abbas M, Iqbal DN, Ameen F, Al-Mijalli SH, Ahmad N, et al. Fabrication of CMC/PVA/Dextrin-Based Polymeric Membrane for Controlled Release of Cefixime With Enhanced Antibacterial Activity. Dose Response. 2024;22(2):15593258241264951. PMID: 38912332 https://doi.org/10.1177/15593258241264951

2. Кудрявцева Ю.А., Каноныкина А.Ю., Ефремова Н.А. Антибактериальная эффективность биодеградируемых мембран, содержащих тигециклин, в эксперименте in vivo. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2024;13(3S):110–119. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2024-13-3S-110-119

3. Андреев А.А., Глухов А.А., Остроушко А.П., Боев С.Н., Аралова М.В., Лаптиёва А.Ю., и др. Моделирование острого перитонита. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2023;175(5):532–539. https://doi.org/10.47056/0365-9615-2023-175-5-532-539

4. Маркосьян С.А., Лысяков Н.М. Этиология, патогенез и профилактика спайкообразования в абдоминальной хирургии. Новости хирургии. 2018;26(6):735–744. https://doi.org/10.18484/2305-0047.2018.6.735

5. Липатов В.А., Гаврилюк В.П., Северинов Д.А., Кудрявцева Т.Н., Грехнева Е.В., Похожай В.В. Несостоятельность межкишечных анастомозов: новое решение старой проблемы. Инновационная медицина Кубани. 2024;(3):117–124. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2024-9-3-117-124

6. Кудрявцева Ю.А., Каноныкина А.Ю., Ефремова Н.А., Кошелев В.A. Биосовместимость и особенности деградации полимерных противоспаечных мембран с антибактериальной активностью. Фундаментальная и клиническая медицина. 2023;8(4):54–64. https://doi.org/10.23946/2500-0764-2023-8-4-54-64

7. Siebert T, Moersdorf G, Colberg T. Laparoscopic application of sodium hyaluronate-carboxymethylcellulose barrier in abdominopelvic surgery: A Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses for Systematic Review Protocols-compliant systematic review and meta-analysis. Surgery. 2024;175(5):1358–1367. PMID: 38429164 https://doi.org/10.1016/j.surg.2024.01.014

8. Shin Y, Kim D, Hu Y, Kim Y, Hong IK, Kim MS, et al. pH-Responsive Succinoglycan-Carboxymethyl Cellulose Hydrogels with Highly Improved Mechanical Strength for Controlled Drug Delivery Systems. Polymers (Basel). 2021;13(18):3197. PMID: 34578098 https://doi.org/10.3390/polym13183197

9. Назарчук А.А., Вернигородский С.В., Палий В.Г., Назарчук Г.Г. Экспериментальное исследование эффективности антимикробных хирургических материалов, содержащих декаметоксин. Новости хирургии. 2018;26(1):16–23. https://doi.org/10.18484/2305-0047.2018.1.16

10. Kunjalukkal Padmanabhan S, Lamanna L, Friuli M, Sannino A, Demitri C, Licciulli A. Carboxymethylcellulose-Based Hydrogel Obtained from Bacterial Cellulose. Molecules. 2023;28(2):829. PMID: 36677887 https://doi.org/10.3390/molecules28020829

11. Рыбаков К.Д., Седнев Г.С., Морозов А.М., Рыжова Т.С., Минакова Ю. Е. Профилактика формирования спаечного процесса брюшной полости (обзор литературы). Вестник новых медицинских технологий. 2022;29(1):22–28. https://doi.org10.24412/1609-2163-2022-1-22-28

12. Wang F, Zhang Q, Huang K, Li J, Wang K, Zhang K, et al. Preparation and characterization of carboxymethyl cellulose containing quaternized chitosan for potential drug carrier. Int J Biol Macromol. 2020;154:1392–1399. PMID: 31730962 https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.11.019

13. Moťková P, Brožková I, Vytřasová J, Kukla R. Antimicrobial effect of OKCEL® H-D prepared from oxidized cellulose. Folia Microbiol (Praha). 2018;63(1):57–62. PMID: 28597345 https://doi.org/10.1007/s12223-017-0534-7

14. Uppal A, Pigazzi A. New Technologies to Prevent Anastomotic Leak. Clin Colon Rectal Surg. 2021;34(6):379–384. PMID: 34853558 https://doi.org/10.1055/s-0041-1735268

15. Kanikireddy V, Varaprasad K, Jayaramudu T, Karthikeyan C, Sadiku R. Carboxymethyl cellulose-based materials for infection control and wound healing: A review. Int J Biol Macromol. 2020;164:963–975. PMID: 32707282 https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.07.160