Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF SOME COLLOIDAL FORM NANOSILVER WITH REGARD TO NON-FERMENTING GRAM-NEGATIVE BACTERIA

Kachanova O.A. 1 Fedosov S.R. 2 Malyshko V.V. 1 Basov A.A. 1 Arkhipenko M.V. 2 Chernobay K.N. 1
1 Kuban State Medical University
2 Regional Clinical Hospital № 1 named after professor S.V. Ochapovsky
Приведены результаты изучения противомикробных свойств антисептического средства на основе коллоидного раствора наносеребра, полученного с использованием технологии диффузионно-кавитационного фотохимического восстановления раствора нитрата серебра. Продемонстрирована высокая антимикробная активность полученного коллоидного раствора наносеребра в отношении клинических штаммов P. aeruginosa и Acinetobacter по сравнению с исходным нитратом серебра и используемым при синтезе коллоида лигандом (спиртовой экстракт хлорофилла) в той же концентрации. В концентрации 10 мкг/мл коллоидный раствор наносеребра обнаружил выраженные бактериостатические свойства в отношении 3 штаммов P. aeruginosa и 2 штаммов Acinetobacter. В концентрации 1 мкг/мл коллоидный раствор наносеребра обладал только бактериостатической активностью. Минимальная бактериостатическая подавляющая концентрация наносеребра была установлена на уровне 3 мкг/мл.
The results of studies of antimicrobial antiseptic properties based on colloidal nanosilver solution obtained with the use of technology diffusion- cavitation photochemical reduction of silver nitrate solution. Demonstrated high antimicrobial activity of the resulting colloidal solution of nanosilver against clinical isolates of P. aeruginosa and Acinetobacter, compared with the original silver nitrate used in the colloid synthesis of the ligand ( alcohol extract chlorophyll ) at the same concentration. At a concentration of 10 ug / ml of colloidal nanosilver solution was found expressed bacteriostatic against three strains of P. aeruginosa strains and two Acinetobacter. At a concentration of 1 ug / ml solution of colloidal nanosilver possessed only bacteriostatic activity. Bacteriostatic minimum inhibitory concentration of nanosilver was set at 3 mg / ml.
antibacterial activity.
colloid
clinical strains
Silver

Введение

Разработка эффективных антисептиков с целью снижения риска гнойно-септических осложнений в хирургии продолжает оставаться одной из важнейших проблем в современной медицине [2; 4; 6]. По данным литературы, в настоящее время пациенты с гнойными осложнениями составляют от 40%  [1] до 49% больных хирургического профиля [3]. Особый интерес представляет создание антисептиков для использования при дезинфекции поверхностей, которые найдут широкое применение в различных лечебных учреждениях, а также детских образовательных учреждениях в связи со снижением трудозатрат на частую обработку поверхностей и увеличением эффективности их микробицидного действия.

В современной медицине наносеребро находит весьма разнообразное применение: лечение ран, дезинфекция поверхностей, покрытие имплантов. Сохраняющийся интерес к совершенствованию способов получения наночастиц серебра объясняется несовершенством существующих технологий и попытками улучшения таких свойств получаемого продукта, как стабильность и биоактивность, а также  поиском путей для снижения производственных затрат.

Используемые лекарственные средства системного действия - антибиотики широкого спектра действия - в настоящее время зачастую оказываются неэффективными в связи с развитием к ним резистентности у микроорганизмов из-за нерациональной неконтролируемой фармакотерапии. Так, высокоэффективный несколько десятилетий назад пенициллин в современной медицине практически не применяется в связи с развитием резистентности у большинства имеющих клиническое значение штаммов микроорганизмов.  Широкая аллергизация населения (по данным различных авторов, от 48 до 72%), в том числе к лекарственным антибактериальных средствам, а также тяжелые осложнения от применения таких препаратов (аминогликозиды вызывают нефротоксический эффект вплоть до почечной недостаточности, требующей проведения гемодиализа; карбапенемы могут приводить к некорригируемой иммуносупрессии) создают угрозу для здоровья и жизни при их применении.

Отдельного внимания заслуживает то, что в последние годы отмечается отчетливый рост заболеваемости госпитальными инфекциями, возбудителями которых являются неферментирующие грамотрицательные бактерии (НГОБ). Ведущее место в этиологической структуре этих инфекций занимают P. aeruginosa и Acinetobacter [7]. Лечение ВБИ, вызванных этими возбудителями, осложнено исходно высоким уровнем устойчивости микроорганизмов к традиционным антибактериальным препаратам, что актуализирует проблему создания новых терапевтических средств.

Антибактериальная активность серебра известна давно. Современная фармацевтическая промышленность предлагает целый ряд серебросодержащих  препаратов: растворы нитратов серебра, коллоидные взвеси протеинатов серебра, металл-белковые композиции [8]. Но их применение ограничивается тем, что оказываемое ими цитотоксическое действие распространяется не только на микробные клетки, но и на клетки макроорганизма.

Сложившаяся обстановка побуждает исследователей к поиску новых эффективных средств с антимикробной активностью. Одним из таких агентов является серебро, которое получило «вторую жизнь» в качестве нанопрепарата антисептического назначения [9]. В этом плане перспективным представляется использование наноструктурированных препаратов серебра, так как они эффективны при значительно более низких концентрациях частиц металла.

Цель работы 

 Исследование противомикробной активности коллоидных растворов наносеребра, полученных путем диффузионно-кавитационного фотохимического восстановления, по отношению к клиническим штаммам P. aeruginosa и Acinetobacter.

Материалы и методы

 В качестве тест-штаммов работе использованы 10 клинических изолятов P. aeruginosa и Acinetobacter (по 5 штаммов каждого микроорганизма). Идентификацию выделенных культур проводили бактериологическим методом с использованием автоматического анализатора VITEK.

Для получения оригинального коллоидного наносеребра нами использовалась авторская технология кавитационно-диффузионного фотохимического восстановления раствора серебра, то есть комплексное одновременное воздействие на реакционную систему ряда физических факторов (ультрафиолетового излучения, ультразвука, равномерного перемешивания) с определенными оптимальными параметрами, что позволяет получить синергетический эффект физических факторов при синтезе препарата серебра с наночастицами. Технология приготовления нанопрепаратов серебра путем кавитационно-диффузионного фотохимического восстановления заключается в том, что к 1%-ному раствору AgNO3 добавляют 5%-ный раствор NaOH в объемном соотношении 5:1, образовавшийся осадок Ag2O пятикратно отмывают бидистиллированной водой. Параллельно готовят навеску лиганда и растворяют его в бидистиллированной воде до получения 1%-ного раствора (полное растворение лиганда в растворе). Соотношение AgNO3 и лиганда по массе сухого вещества должно составлять 1:3. В полученную взвесь Ag2O в бидистиллированной воде вносят 1%-ный раствор лиганда при интенсивном перемешивании. После  образования однородного раствора доводят объем раствора бидистиллированной водой до получения 0,0059 М раствора серебра и далее проводят фотохимическое восстановление этого раствора в течение 60 мин под действием ультрафиолетового облучения и ультразвуковых волн. В качестве лиганда нами использовался спиртовой экстракт хлорофилла, который получали при соотношении сырья с экстрагентом 1:3.

Выполнение синтеза наносеребра с использованием предложенной технологии позволяет: получить более гомогенную систему по размеру  наночастиц серебра и уменьшить размеры самих наночастиц серебра до 10-15 нм в готовом образце; безопасно и широко использовать полученные растворы с наночастицами серебра; сократить время инкубации при сохранении высокой производительности системы, что ведет к снижению стоимости получаемого препарата с наночастицами серебра при сохраняющейся эффективности его действия на микроорганизмы.

Для исследования использовались несколько образцов препарата с разной концентрацией серебра: 100 мкг/мл; 50 мкг/мл; 10 мкг/мл. В качестве контроля использовали образцы нитрата серебра и лиганда (спиртовой экстракт хлорофилла, который получали при соотношении сырья с экстрагентом 1:3) в одинаковых концентрациях. Для определения минимальной эффективной концентрации наносеребра в препарате изучали его противомикробное действие в концентрации 10 мкг/мл; 8 мкг/мл; 5 мкг/мл; 3 мкг/мл; 1 мкг/мл.

Чувствительность клинических изолятов P. aeruginosa и Acinetobacter к препарату определяли методом серийных разведений в соответствии с МУК 4.2.1890-04 «Методические указания по определению чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам». Результаты учитывали после 18-20-часового культивирования в термостате при 37 °С. Контрольные высевы из разведений с отсутствием видимого роста бактерий осуществляли на среду АГВ.

Питательную среду АГВ готовили из сухой среды промышленного производства в соответствии с инструкцией изготовителя и автоклавировали 20 минут при 121 °С.

Результаты и обсуждения

Установлено, что нитрат серебра в концентрации 10 и 1 мкг/мл не обладает антимикробной активностью по отношению  к исследуемым клиническим штаммам P. aeruginosa и Acinetobacter: все тест-культуры давали  видимый рост в жидкой питательной среде с препаратом (табл. 1). При концентрации нитрата серебра 50 мкг/мл видимый рост в жидкой питательной среде отсутствовал, однако контрольные посевы были положительны (табл. 2). Полностью подавлял рост индикаторных штаммов нитрат серебра только в концентрации 100 мкг/мл. В этом разведении не регистрировалось  видимого роста культур микроорганизмов, контрольные посевы также были отрицательны (табл. 2).

Таблица 1.

Сравнительный анализ антимикробной активности препарата наносеребра, нитрата серебра и лиганда

Штаммы

Концентрация препарата, мкг\мл

Нитрат серебра

Лиганд

Коллоид

100

50

10

1

100

50

10

1

100

50

10

1

P. aeruginosa

0

0

5

5

0

0

0

5

0

0

0

0

Acinetobacter

0

0

5

5

0

0

0

5

0

0

0

0

 

Лиганд совершенно не обладал антимикробными свойствами в концентрации 1 мкг/мл: все тест-культуры давали  видимый рост в жидкой питательной среде с препаратом (табл. 1). В концентрациях 50 и 10 мкг/мл лиганд проявлял бактериостатическую активность: в жидкой питательной среде  регистрировалось отсутствие видимого невооруженным глазом роста, но контрольные посевы этого материала давали положительные результаты (табл. 2).  Бактерицидным действием лиганд обладал в концентрации 100 мкг/мл: не наблюдалось признаков роста микроорганизмов как в жидкой питательной среде (табл. 1), так и на АГВ при контрольных посевах последней (табл. 2).

Таблица 2.

Количество положительных контрольных посевов

Штаммы

Концентрация препарата, мкг\мл

Нитрат серебра

Лиганд

Коллоид

100

50

10

1

100

50

10

1

100

50

10

1

P. aeruginosa

0

5

5

5

0

5

5

5

0

0

3

5

Acinetobacter

0

5

5

5

0

5

5

5

0

0

2

5

 

Коллоидный раствор наносеребра обладал антимикробной активностью во всех исследованных концентрациях (табл. 1): в соответствующих разведениях видимый рост бактерий отсутствовал. В то же время в концентрации 1 мкг/мл коллоидный раствор наносеребра обладал только бактериостатической активностью (контрольные посевы из этого разведения были положительны у всех 10 штаммов). В концентрации 10 мкг/мл коллоидный раствор наносеребра обнаружил  бактериостатические свойства в отношении 3 штаммов P. aeruginosa и 2 штаммов Acinetobacter. На остальные тест-культуры эта концентрация препарата действовала бактерицидно (табл. 2).

В экспериментах по определению минимальной бактериостатической подавляющей  концентрации наносеребра в препарате установлено её значение на уровне 3 мкг/мл.

На основании вышеизложенного можно заключить, что антимикробная активность по отношению к неферментирующим грамотрицательным бактериям в ряду препаратов: коллоидный раствор наносеребра, лиганд, нитрат серебра - убывает. А наиболее результативным является использование коллоидного раствора наносеребра.

Выводы

 1. Полученный препарат коллоидного раствора наносеребра обладает выраженной антибактериальной активностью в отношении P. aeruginosa и Acinetobacter.

2. Эффективность противомикробного действия препарата наносеребра превышает таковую исходного нитрата серебра и лиганда (промежуточной стадии синтеза).

3. Полученные результаты позволяют сделать вывод о перспективности создания лекарственной формы коллоидного наносеребра с антимикробной активностью по отношению к P. aeruginosa и Acinetobacter на основе способа  диффузионно-кавитационного фотохимического восстановления серебра.

Рецензенты:

Павленко С.Г., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой хирургических болезней, Негосударственное общеобразовательное частное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский медицинский институт»,  г. Краснодар.

Быков И.М., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой фундаментальной и клинической биохимии, Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Краснодар.