WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
удК615.281[6:539]-022.532 Оригинальная статья изУчение антиБактериального дейСтвиЯ наночаСтиц меди и железа на клиничеСкие штаммы StAPHYLOCOCCUS AUReUS И.В. Бабушкина – ФГУ «СарНИИТО Росмедтехнологий», старший научный сотрудник отдела лабораторной и функциональной диагностики, кандидат медицинских наук; В.Б. Бородулин – ГОУ ВПО Саратовский ГМУ Росздрава, заведующий кафедрой биологической химии, профессор, доктор медицинских наук; Г.В. Коршунов – ФГУ «СарНИИТО Росмедтехнологий», главный научный сотрудник отдела лабораторной и функциональной диагностики, профессор, доктор медицинских наук; Д.М. Пучиньян – ФГУ «СарНИИТО Росмедтехнологий», заместитель директора по научной работе, профессор, доктор медицинских наук.

COMPARAtIve StUDY OF ANtIBACteRIAL ACtION OF IRON AND COPPeR NANOPARtICLeS ON CLINICAL StAPHYLOCOCCUS AUReUS StRAINS I.V. Babushkina – Saratov Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics, Department of Laboratory and Functional Diagnostics, Chief Research Assistant, Candidate of Medical Science; V.B. Borodulin – Saratov State Medical University n.a.

V.I. Razumovsky, Head of Department of Biochemistry, Professor, Doctor of Medical Science; G.V. Korshunov – Saratov Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics, Department of Laboratory and Functional Diagnostics, Senior Research Assistant, Professor, Doctor of Medical Science; D.M. Puchinjan – Saratov Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics, Deputy Director of Science, Professor, Doctor of Medical Science.

дата поступления — 11.05.09 г. дата принятия в печать — 15.02.10 г.15.02.10 г.

И.В. Бабушкина, В.Б. Бородулин, Г.В. Коршунов, Д.М. Пучиньян. Изучение антибактериального действия наночастиц меди и железа на клинические штаммы Staphylococcus aureus. Саратовский научно-медицинский журнал, 2010, том 6, № 1, с. 11–14.

цель: сравнительное изучение антибактериального действия наночастиц железа и меди на полиантибиотикорезистентные клинические штаммы Staphylococcus aureus.

Методы: изучали действие наночастиц меди и железа на 10 штаммах Staphylococcus aureus, выделенных от больных с гнойными осложнениями травматолого-ортопедического стационара. Серию разведений нанопорошков железа и меди готовили перед экспериментом в концентрациях от 0,001 до 1 мг/мл.

Результаты: установлено, что характер влияния наночастиц на рост клинических штаммов и выраженность антибактериального эффекта зависят от вида наночастиц, их концентрации, времени воздействия. Наночастицы железа, при использовании концентраций 0,1 мг/мл и 1 мг/мл, вызывают снижение количества микробных клеток от 3 до 34% (p < 0,01). В меньших концентрациях достоверного антибактериального эффекта не отмечается. Антибактериальная активность наночастиц меди выражена в широком диапазоне концентраций от 0,до 1 мг/мл, даже при кратковременном воздействии (30 мин) наблюдается уменьшение количества микробных клеток, выросших на твердой питательной среде, на 97-100% по сравнению с контролем (p<0,001).

Заключение: наночастицы меди оказывают более выраженное ингибирующее воздействие на рост клинических штаммов золотистого стафилококка, чем суспензия наночастиц железа. Степень ингибирования зависит также от дозы ультрадисперсных порошков и времени инкубации.

Ключевые слова: наночастицы, железо, медь, Staphylococcus aureus.

I.V. Babushkina, V.B. Borodulin, G.V. Korshunov, D.M. Puchinjan. Comparative study of antibacterial action of iron and copper nanoparticles on clinical Staphylococcus aureus strains. Saratov Journal of Medical Scientific Research, 2010, vol. 6, № 1, p. 11–14.

Research objective is to study antibacterial action of nanoparticles of iron and copper on polyantibiotically resistant clinical Staphylococcus aureus strains.

Materials and methods include antibacterial action of nanoparticles of copper and iron on 10 Staphylococcus aureus strains, isolated from patients with purulent complications stayed in the in-patient department of traumatology and orthopedics. Solutions of powders of iron and copper have been prepared directly before the experiment in concentration from 0,001 to 1 mg/ml.

it has been revealed that the influence of nanoparticles on growth of clinical strains and the intensity of antibacterial effect depends on the form of nanoparticles, their concentration and action time. concentration of 0,1 mg/ml and 1 mg/ ml of iron nanoparticles has provoked the decrease in quantity of microbe cells from 3 to 34 % (p <0,01). in smaller concentrations the reliable antibacterial effect has not been observed. antibacterial activity of copper nanoparticles has been expressed in a wide range of concentrations from 0,001 mg/ml to 1 mg/ml, even during short-term action (30 minutes) it has provoked reduction of quantity of the microbe cells grown on the firm nutrient medium, 97-100 % in comparison with the control (p <0,001).

in conclusion it is to point out that copper nanoparticles have more expressed inhibitory effect on growth of clinical strains of golden staphylococcus than iron nanoparticle suspension. inhibition degree depends on superdispersed powder dosage and incubation period.

Keywords: nanoparticles, iron, copper, Staphylococcus aureus.

Введение. В течение последних 15 лет возбудителей послеоперационных и посттравматических гнойных раневых осложнений в травматологии и Staphylococcus aureus является одним из ведущих ортопедии, таких как остеомиелит, абсцесс, флегмоОтветственный автор - бабушкина Ирина Владимировна, на. В связи с частым возникновением множественной 410002 г. Саратов, ул. чернышевского, ФГу «Саратовский НИИ травматологии и ортопедии антибиотикоустойчивости штаммов Staphylococcus Минздравсоцразвития», aureus необходим поиск новых высокоэффективных отдел лабораторной и функциональной диагностики тел.: 89272233881. e-mail: sarniito-lab@yandex.ru антибактериальных препаратов [1]. Наночастицы Saratov Journal of Medical Scientific Research. 2010. Vol. 6. № 1.

12 БиохимиЯ меди проявляют ярко выраженную биологическую раствором и также выдержанные в течение тех же активность, в том числе бактериостатическое и бак- промежутков времени. После этого бактериальные терицидное действия. Имеются отдельные примеры взвеси, с каждой концентрации нанопорошков в колиизучения бактерицидного эффекта наночастиц же- честве 100 мкл, высевали на чашки Петри с твёрдой леза и меди на штаммы e.coli, St.aureus [2]. Препа- питательной средой (мясо-пептонный агар), которые раты меди, введённые в организм животных в виде затем помещали в термостат на 24 часа при 37С.

наночастиц, обладают пролонгированным действи- Подсчёт колоний производили на следующий день.

ем и меньшей токсичностью по сравнению с солями. Нанопорошки любезно предоставлены СараНаночастицы меди при введении в организм стиму- товским плазмохимическим комплексом ФГуП лируют механизмы регуляции микроэлементного РФ ГНц ГНИИ химической технологии элементосостава и активность антиоксидантных ферментов органического синтеза (г. Москва).

[3, 4, 5]. Наночастицы железа как в виде водной су- Нанопорошок металлов получают из крупнодиспензии при подкожном введении, так и в виде мази сперсного порошка меди марки ПМС1 ГОСт 4960 – при нанесении на раны обладают ярко выраженным 75 и порошка железа марки Р-10 ГОСт 13610 – ранозаживляющим эффектом [6]. На основе нанопо- с помощью плазменной технологии, основанной на рошков железа и меди были получены и апробиро- испарении сырья (крупнодисперсного порошка или ваны препараты для ускоренного ранозаживления прутка) до ультрадисперсных частиц требуемого и лечения ожогов. Наночастицы металлов являются размера в плазменном потоке с температурой 5000перспективным претендентом на создание нового 6000оК и конденсации пара, дисперсность частиц класса антибактериальных препаратов [7]. меди 30-40 нм, частиц железа – 30-70 нм. Готовили Одной из главных причин изменения физических взвесь нанопорошков в 0,9%-ном растворе nacl в и химических свойств малых частиц по мере умень- концентрациях, равных 0,001; 0,01; 0,1; 1мг/мл.

шения их размеров является рост относительной Производили статистическую обработку материадоли «поверхностных» атомов. С энергетической точ- ла с подсчетом средних значений (М), их среднекваки зрения уменьшение размеров частицы приводит дратичных ошибок (m) и уровня достоверности (p).

к возрастанию роли поверхностной энергии. умень- Результаты. установлено, что характер влияния шение частиц до нанометровых размеров приводит наночастиц на рост клинических штаммов и вырак проявлению в них так называемых «квантовых раз- женность антибактериального эффекта зависят от мерных эффектов». В настоящее время уникальные вида наночастиц, их концентрации, времени воздейфизические свойства наночастиц, возникающие за ствия на бактериальную взвесь.

счёт поверхностных или квантово-размерных эф- Результаты подсчёта количества колоний Staphyфектов, являются объектом интенсивных исследова- lococcus aureus, выросших на твёрдых питательных ний [8, 9]. средах, после воздействия различных концентраций целью работы явилось сравнительное изучение наночастиц железа в течение 30-180 мин, а также антибактериального действия наночастиц железа и результаты подсчёта в контрольной группе, не подмеди на клинические штаммы золотистого стафило- вергавшейся влиянию ультрадисперсных порошков, кокка. представлены в таблице 1.

Методы. Исследования проводились на 10 штам- После воздействия наночастиц железа в низких мах Staphylococcus aureus, выделенных от больных с концентрациях – 0,001 мг/мл и 0,01 мг/мл при врегнойными осложнениями, находящимися на лечении мени воздействия до 60 минут не отмечается достов травматолого-ортопедическом стационаре Сара- верного изменения количества колоний на твердых товского научно-исследовательского института трав- питательных средах. При увеличении времени инматологии и ортопедии (СарНИИтО) и обладающих кубации до 120-180 минут наблюдалось статистичерезистентностью к пяти- и более профильным анти- ски достоверное увеличение количества колоний на биотикам. В пробирки с разведениями нанопорошка твердых питательных средах от 6 до 45% (p <0,05добавляли по 100 мкл конечной суспензии (300000 0,01). Использование более высоких концентраций КОе/мл) микроорганизмов, встряхивали и инкубиро- – 0,1 и 1 мг/мл вызывало статистически достоверное вали в течение 30, 60, 120, 180 мин при комнатной снижение количества бактериальных клеток – от 3 до температуре. В качестве контроля использовали та- 34% по мере увеличения экспозиции (p <0,05-0,01).

кие же количества бактериальной взвеси, разведён- Зависимость характера влияния нанопорошка ные в аналогичных пропорциях с физиологическим железа в различных концентрациях на рост клиничеТаблица Антибактериальное действие различных концентраций наночастиц железа на клинические штаммы золотистого стафилококка Количество колоний на твердых питательных средах (М±m) Опытные группы Время Контрольная воздействия, мин.

1 2 3 группа (n=10) 0,001 мг/мл, 0,01 мг/мл, 0,1 мг/мл, 1 мг/мл, n=10 n=10 n=10 n=30 1234,2±46,7 1348,5±86,7 1064,6±112,0 1107,5±23,7 * 1098,7±22,5** 60 1380,7±31,3 1251,0±95,4 1245,4±78,3 1186,8±44,7 *** 1159,2±60,1*** 120 954,1±23,5 1064,9±47,0* 1218,7±31,9 *** 849,1±18,8*** 629,6±18,5*** 180 1056,0±68,0 1314,2±71,7** 1449,8±67,5 *** 824,3±41,7** 728,6±38,1*** Примечание: * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001.

Саратовский научно-медицинский журнал. 2010. том 6. № 1.

BIOCHeMIStRY ских штаммов Staphylococcus aureus представлена на рисунке.

таким образом, наночастицы железа в низких концентрациях (0,001 и 0,01 мг/мл) оказывают ростстимулирующее, а в более высоких концентрациях (0,1 и мг/мл) обладают антимикробным действием в отношении клинических штаммов золотистого стафилококка.

Антибактериальная активность наночастиц меди колеблется в широком диапазоне концентраций от 0,001 мг/мл до 1 мг/мл. Результаты подсчёта количества колоний Staphylococcus aureus, выросших на твёрдых питательных средах, после воздействия различных концентраций наночастиц меди в течение 30-180 мин, а также результаты подсчёта в контрольной группе, не подвергавшейся влиянию ультрадисперсных порошков, представлены в таблице 2.

Концентрация 1 мг/мл даже при кратковременном воздействии (30 мин) вызывает полное уничтожение микробных клеток. 30-минутное действие меньшей Рис. Влияние наночастиц железа на клинические штаммы концентрации (0,1 мг/мл) также вызывает значительStaphylococcus aureus ное уменьшение числа колоний, выросших на мясопептонном агаре, – на 98% (p<0,001). Концентрации 0,01 мг/мл и 0,001 мг/мл способствуют снижению Наночастицы железа обладают меньшей устойчиколичества колоний на твердой питательной среде востью к окислению, образованием оксидной пленки на 97 и 96% соответственно при экспозиции, равной на поверхности наночастиц, возможно, объясняется 30 мин (p<0,001). дальнейшее увеличение времени их меньший антибактериальный эффект при всех инкубации приводит к отсутствию роста на твердых изученных концентрациях, а эффект стимуляции ропитательных средах при использовании всех конценста клеток стафилококка, вероятно, связан с тем, что траций нанопорошков меди.

его штаммы обладают способностью усваивать ионы таким образом, установлена высокая антибактежелеза из внешней среды [8].

риальная активность наночастиц меди в отношении Заключение. таким образом, наночастицы меди полиантибиотикорезистентных клинических штаммов обладают выраженным антибактериальным дейзолотистого стафилококка, являющегося одним из наиствием при использовании низких концентраций, более частых возбудителей гнойно-воспалительных значительно превышающим антимикробный эффект осложнений в травматологии и ортопедии.

наночастиц железа, который проявляется только при Обсуждение. Наночастицы меди обладают мноиспользовании в высоких концентрациях.

госторонним действием на бактериальную клетку. В Настоящее исследование выполнено в соответчастности установлено, что после обработки клеток ствии с основным планом НИР ФГу «СарНИИтО медью происходит утечка из них катионов k+. эти Росмедтехнологий».

данные свидетельствуют о том, что барьерные свойства мембраны нарушаются при взаимодействии с Библиографический список ионами меди, концентрация которых определяется 1. белобородов, В.б. Актуальные аспекты антимикробсовокупностью окислительно-восстановительных ной терапии хирургических инфекций / В.б. белобородов // процессов в примембранном пространстве [9].

Инфекции в хирургии. – 2003. – №1. – С. 28-30.

2. Влияние наночастиц меди и железа на рост микробных Наночастицы меди в отличие от антибиотиков не клеток / О.А. богословская, А.б. Астротина, т.А. байтукалов. и др.

Pages:     || 2 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.