Журнал «Актуальная инфектология» Том 7, №2, 2019

Актуальність. За даними Національного інституту здоров’я США, понад 60 % усіх мікробних інфекцій людини викликані мікроорганізмами, які знаходяться в біоплівках. На сьогодні біоплівкоутворення шпитальними штамами бактерій — серйозна загроза для практичної охорони здоров’я. Особливого значення це набуває у відділеннях інтенсивної терапії, хірургічних стаціонарах, оскільки утворення біоплівок — причина виникнення тяжких катетер- і вентилятор-асоційованих внутрішньолікарняних інфекцій, сепсисів, пневмоній і летальних випадків. При цьому слід враховувати, що від поверхні для адгезії залежить і можливість бактерій формувати біоплівки. У лікувальних установах безліч поверхонь, які є об’єктом для адгезії бактерій з подальшою їх колонізацією. Тому вивчення цього напрямку патогенної дії мікроорганізмів є актуальним та затребуваним. Відомо, що діоксид титану — одна з найширше використовуваних неорганічних сполук у різних сферах людської діяльності. Основні переваги титану (IV) оксиду — потужна вибілююча здатність, стійкість до хімічних реакцій, відсутність токсичних компонентів, нечутливість до підвищеної вологості, добра сумісність із будь-яким плівкоутворювачем. Базальтові туфи — природні алюмосилікати цеолітної групи мінералів, що використовуються в різних галузях. З огляду на потреби медичної галузі в реконструюванні та відновленні медичних установ ми провели експериментальне дослідження, направлене на встановлення впливу матеріалів на основі акрилової фарби, базальтового туфу та ТіО2 на здатність мікроорганізмів до плівкоутворення.

Мета дослідження: встановити можливість впливу на адгезивні та колонізаційні властивості S. aureus АТСС 25923 та E. coli АТСС 25922 матеріалів на основі акрилової фарби з додаванням базальтового туфу та нано-ТіО2.

Матеріали та методи. На базі інституту біології, хімії та біоресурсів Чернівецького національного університету ім. Ю. Федьковича підготовлено 9 зразків предметних скелець, покритих базальтовим туфом та ТіО2, із розмірами часток від 10 до 50 нм, площа питомої поверхні 50 м2/г, що складається із суміші анатазу і рутилу, нанесених на предметні скельця в різних співвідношеннях та зафіксованих акриловою фарбою. Зміни адгезивних та колонізаційних властивостей S. aureus АТСС 25923 та E. coli АТСС 25922 вивчали шляхом їх культивування на поверхні досліджуваних зразків. Оцінку результатів проводили, визначаючи концентрацію бактеріальної культури за стандартом МакФарланда за допомогою денситометра та підрахунку колонієутворюючих одиниць культури у відбитках із скелець.

Результати та обговорення. Проведені дослідження щодо визначення впливу матеріалів на основі акрилової фарби з додаванням базальтового туфу та нано-ТіО2 на адгезивні та колонізаційні властивості S. aureus АТСС 25923 та E. coli АТСС 25922 встановили, що додавання до матеріалу базальтового туфу (зразки № 2–5) суттєво не змінює ні адгезивні, ні колонізаційні можливості референтних штамів. Так, з відбитків скелець із культурою S. aureus АТСС 25923 висівалось від 1,31 × 102 КУО/см2 до > 3,0 × 102 КУО/см2, концентрація ж бактеріальних клітин у вилученій рідині з поверхні скелець або залишалась як і в робочій суспензії 105 клітин/мл, або зростала до 109 клітин/мл. Щодо E. coli АТСС 25922, то з поверхні даних зразків висівались від 1,22 × 102 КУО/см2 до > 3,0 × 102 КУО/см2, а концентрація життєздатних мікроорганізмів у рідині з поверхні коливалась від 106 клітин/мл або зростала до > 109 клітин/мл, що було на порядок вище, ніж у попередньо описаному досліді. Тобто такі результати наштовхують на припущення, що посилення шершавості поверхні за рахунок базальтового туфу вимагає від мікроорганізму більше часу на адаптацію та регенерацію культури. Умови цього експерименту були обмежені часом, тобто збільшення тривалості культивування референтного штаму на покрівельних матеріалах із базальтовим туфом дає відповіді на ці запитання. Додавання до покрівельного матеріалу на основі акрилової фарби з додаванням базальтового туфу нано-ТіО2 від 0,05 до 2 % (зразки № 6–9) значно змінило адгезивні властивості S. aureus АТСС 25923. Так, з поверхонь даних зразків висівали 1,14 × 102 КУО/см2 до 0,6 × 101 КУО/см2 відповідно. Отже, коли концентрація нано-ТіО2 у матеріалі сягала 2 %, то чисельність колонієутворючих одиниць, які висівались, була < 10 КУО/см2, що свідчить про ефективність даного покрівельного матеріалу щодо адгезії S. aureus АТСС 25923. Колонізаційні властивості референтного штаму також піддавались суттєвому впливу, коли концентрація нано-ТіО2 у матеріалі становила 0,05 %, то культура ще зберігала концентрацію, як у робочій суспензії, — 105 клітин/мл, та підвищення концентрації нано-ТіО2 у наступних зразках від 0,1 до 2 % унеможливило виявлення росту бактерій оптичним методом, відсутність росту варто підтверджувати після пересіву. Щодо E. coli АТСС 25922, то з поверхонь зразків № 6–9 висівали від 0,98 до 0,22 × 102 КУО/см2, що свідчить про значний вплив матеріалу на адгезію даного мікроорганізму, але E. coli АТСС 25922 виявилась менш чутливою, ніж S. aureus АТСС 25923. Колонізаційні можливості ж E. coli АТСС 25922 також піддались впливу матеріалів на основі акрилової фарби з додаванням базальтового туфу та нано-ТіО2. Так, концентрація бактеріальних клітин знижувалась синхронно з підвищення концентрації нано-ТіО2 від 105 клітин/мл, як робочій суспензії, до 1–10 клітин/мл.

Висновки. Дане дослідження встановило, що додавання до покрівельних матеріалів базальтового туфу та нано-ТіО2 впливає на здатність S. aureus АТСС 25923 до плівкоутворення, тобто порушуються як адгезивні, так і колонізаційні можливості референтного штаму. Найефективнішими з досліджуваних зразків виявились матеріали на основі акрилової фарби з додаванням 5% базальтового туфу та 2% нано-ТіО2 — зразок № 9. Матеріали на основі базальтового туфу та нано-ТіО2 з розмірами часток від 10 до 50 нм, площею питомої поверхні 50 м2/г, що складається із суміші анатазу і рутилу, вагомо впливають на здатність референтного штаму E. coli АТСС 25922 до формування біоплівок на об’єктах, тобто порушується здатність референтного штаму до адгезії та колонізації даних поверхонь.