zdorПроблемы здоровья и экологииHealth and Ecology Issues2220-09672708-6011Gomel State Medical University10.51523/2708-6011.2022-19-1-11zdor-2180Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА И БИОЛОГИЯEXPERIMENTAL MEDICINE AND BIOLOGYАнтибактериальная устойчивость модифицированных тканых сосудистых протезов при моделировании инфицированной раны в экспериментеAntibacterial resistance of modified woven vascular prostheses in experimental infected wound modelinghttps://orcid.org/0000-0003-0639-121XЛызиковА. А.LyzikovA. A.

Лызиков Алексей Анатольевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой хирургических болезней № 1 с курсом сердечно-сосудистой хирургии

г. Гомель

Alexei A. Lyzikov, DMedSc, Professor, Head of Department of Surgical Diseases No.1 with the course of Cardiovascular Surgery

Gomel 

lyzikov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9484-7848ТапальскийД. В.TapalskiD. V.

Тапальский Дмитрий Викторович, доктор медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой микробиологии, вирусологии и иммунологии

г. Гомель

Dzmitry V. Tapalski, DMedSc, Associate Professor, Head of the Department of Microbiology, Virology and Immunology

Gomel 

tapalskiy@yandex.byhttps://orcid.org/0000-0001-5395-5044ДорошкоЕ. Ю.DoroshkoY. Y.

Дорошко Евгений Юрьевич, ассистент кафедры хирургических болезней № 1 с курсом сердечно-сосудистой хирургии

г. Гомель

Yauheni Y. Doroshko, Assistant Lecturer at Department of Surgical Diseases No.1 with the course of Cardiovascular Surgery

Gomel 

ronaldy93@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2178-090XЦветковаЕ. А.TsvetkovaE. A.

Цветкова Елена Александровна, кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник отдела «Композиционные материалы и рециклинг полимеров»

г. Гомель

Elena A. Tsvetkova, PhD (Tech), Associate Professor, senior researcher at the Department “Composite materials and polymer recycling”

Gomel 

https://orcid.org/0000-0001-9542-3791ЗятьковА. А.ZiatskovA. A.

Зятьков Алексей Александрович, научный сотрудник НИЛ

г. Гомель

Aliaksei A. Ziatskov, researcher at the Scientific Research Laboratory

Gomel 

https://orcid.org/0000-0001-7782-3281КапланМ. Л.KaplanM. L.

Каплан Марк Львович, кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры хирургических болезней № 1 с курсом сердечно-сосудистой хирургии

г. Гомель

Mark L. Kaplan, PhD (Med), Associate Professor, Associate Professor at Department of Surgical Diseases No.1 with the course of Cardiovascular Surgery

Gomel 

https://orcid.org/0000-0002-4480-6503ЗотовС. В.ZotovS. V.

Зотов Сергей Валентинович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник отдела «Композиционные материалы и рециклинг полимеров»

г. Гомель

Sergey V. Zotov, PhD (Tech), leading researcher at the Department “Composite materials and polymer recycling”

Gomel 

https://orcid.org/0000-0003-2613-6742ВинидиктоваН. С.VinidiktovaN. S.

Винидиктова Наталья Сергеевна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела «Композиционные материалы и рециклинг полимеров»

г. Гомель

Natalia S. Vinidiktova, PhD (Tech), senior researcher at the Department “Composite materials and polymer recycling

Gomel

https://orcid.org/0000-0002-4874-6173СедельникВ. С.SedelnikV. S.

Седельник Владимир Сергеевич, врач ультразвуковой диагностики

г. Гомель

Vladimir S. Sedelnik, ultrasound diagnostician

Gomel 

Гомельский государственный медицинский университетGomel State Medical UniversityИнститут механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук БеларусиMetal-Polymer Research Institute named after V.A. Belyi of the National academy of sciences of BelarusИнститут механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук БеларусиMetal-Polymer Research Institute named after V.A. Belyi of the National Academy of Sciences of BelarusООО «Белсоно»Belsono LLC2022300320221918392Copyright © Лызиков А.А., Тапальский Д.В., Дорошко Е.Ю., Цветкова Е.А., Зятьков А.А., Каплан М.Л., Зотов С.В., Винидиктова Н.С., Седельник В.С., 20222022Лызиков А.А., Тапальский Д.В., Дорошко Е.Ю., Цветкова Е.А., Зятьков А.А., Каплан М.Л., Зотов С.В., Винидиктова Н.С., Седельник В.С.Lyzikov A.A., Tapalski D.V., Doroshko Y.Y., Tsvetkova E.A., Ziatskov A.A., Kaplan M.L., Zotov S.V., Vinidiktova N.S., Sedelnik V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.gsmu.by/jour/article/view/2180Цель исследования

Цель исследования. Оптимизировать состав полимерных покрытий исходя из оценки продолжительности антибактериальной устойчивости в инфицированной ране лабораторных животных.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследовании использовались тканые сосудистые протезы, состоящие из волокнисто-пористого полипропилена и одного из трех типов покрытий на основе поливинил-хитозанового комплекса с добавлением биологически активных веществ. Все образцы были пропитаны ванкомицином (1 %) на протяжении 30 мин. Методы исследования: бактериологический и молекулярно-генетический. Качественный результат антибактериальной устойчивости покрытий за исследуемый период в группах подтверждался при трех и более повторениях результатов.

Результаты

Результаты. При качественной оценке продолжительности антибактериальной устойчивости протезов по данным ПЦР и бактериологического исследований, тканые сосудистые протезы с покрытиями, содержащими поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, хитозан, антибиотик ванкомицин и гиалуроновую кислоту, не инфицируются S. aureus до четырех суток, а тканые сосудистые протезы с покрытиями, состоящими из поливинилового спирта, поливинилпирролидона, хитозана, антибиотика ванкомицин и L-аспарагиновой кислоты, и тканые протезы с покрытиями из поливинилового спирта, хитозана, антибиотика ванкомицин и L-аспарагиновой кислоты — до пяти суток.

Заключение

Заключение. Наличие L-аспарагиновой кислоты в составе полимерных покрытий увеличивает продолжительность антибактериальной устойчивости тканых сосудистых протезов в сравнении с гиалуроновой кислотой. Наличие в составе полимерных покрытий поливинилпирролидона статистически значимо (p = 0,012) снижает обсемененность S. aureus, увеличивая антибактериальную устойчивость тканых сосудистых протезов, тогда как поливиниловый спирт таким эффектом не обладает.

Objective

Objective. To optimize the composition of polymer coatings based on the assessment of the duration of the antibacterial resistance in infected wounds of laboratory animals.

Materials and methods

Materials and methods. Woven vascular prostheses consisting of fibrous-porous polypropylene and one of the three types of coatings based on a polyvinyl-chitosan complex with the addition of biologically active substances were used in the study. All the samples were impregnated with 1% vancomycin for 30 minutes. The research methods were: bacteriological, molecular and genetic methods. Qualitative results of the antibacterial resistance of the coatings during the study period in the groups were confirmed with three or more repetitions of the results.

Results

Results. In the qualitative assessment of the duration of the antibacterial resistance of the prostheses according to the PCR and bacteriological studies, woven vascular prostheses with coatings containing polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, chitosan, antibiotic vancomycin, and hyaluronic acid do not get infected with S. aureus for up to four days, and woven vascular prostheses with coatings consisting of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, chitosan, antibiotic vancomycin, and L-aspartic acid and woven prostheses with coatings of polyvinyl alcohol, chitosan, antibiotic vancomycin, and L–aspartic acid up to five days.

Conclusion

Conclusion. The presence of L-aspartic acid in the composition of polymer coatings increases the duration of the antibacterial resistance of woven vascular prostheses in comparison with hyaluronic acid. The presence of polyvinylpyrrolidone in polymer coatings significantly (p = 0.012) reduces the contamination of S. aureus, increasing the antibacterial resistance of woven vascular prostheses, whereas polyvinyl alcohol does not have such an effect.

сосудистый протез (кондуит)инфицированиеантибактериальная устойчивостьvascular prosthesis (conduit)infectionantibacterial resistanceРаботу выполняли в рамках финансируемой из средств Гомельского областного исполнительного комитета темы НИР.The work was carried out within the framework of the research topic funded by the Gomel Regional Executive Committee.ReferencesЛызиков АА, Воропаев ЕВ, Осипов ВА, Печенкин АА. Моделирование условий высокого риска инфекционных осложнений в эксперименте. Новости хирургии. 2011;19(3):16-20.Lyzikov AA, Voropaev EV, Osipov VA, Pechenkin AA. Modeling of conditions of high risk of infectious complications in the experiment. Surgery news. 2011;19(3):16-20. (In Russ.).Бокерия ЛА, Абдулгасанов РА, Иванов АВ, Аракелян ВС. Текстильные сосудистые протезы в ангиохирургии. Анналы хирургии. 2019;24(3):165-74. https://doi.org/10.24022/1560-9502-2019-24-3-165-174Bokeria LA, Abdulgasanov RA, Ivanov AV, Arakelyan VS. Textile vascular prostheses in angiosurgery. Annals of Surgery. 2019;24(3):165-174. (In Russ.). https://doi.org/10.24022/1560-9502-2019-24-3-165-174Андрейчук КА. Выбор сосудистого протеза в хирургии аорты «высокого риска». Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2016;9(4):95-104.Andreychuk KA. The choice of a vascular prosthesis in “high-risk” aortic surgery. Cardiology and cardiovascular surgery. 2016;9(4):95-104. (In Russ.).Дорошко ЕЮ, Лызиков АА. Биомеханические свойства, патогенетические механизмы и пути инфицирования тканых сосудистых протезов в ангиохирургии. Проблемы здоровья и экологии. 2020;(4):79-86. https://doi.org/10.51523/2708-6011.2020-17-4-5Doroshko YY, Lyzikov AA. Biomechanical properties, pathogenetic mechanisms and pathways of infection of tissue-engineered vascular conduits in angiosurgery. Health and Ecology Issues. 2020;(4):79-86. (In Russ.). https://doi.org/10.51523/2708-6011.2020-17-4-5Schwartz JA. Culture of abdominal aortic aneurysm contents. An additional series. Arch Surg. 1987;122(7):777-780. DOI: https://doi.org/10.1001/archsurg.1987.01400190043008Schwartz JA. Culture of abdominal aortic aneurysm contents. An additional series. Arch. Surg. 1987;122(7):777-780. (In Russ.). https://doi.org/10.1001/archsurg.1987.01400190043008Wilson WR, Bower TC, Creager MA, Amin-Hanjani S, O’Gara PT, Lockhart PB, et al. Vascular Graft Infections, Mycotic Aneurysms, and Endovascular Infections: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation. 2016;134(20):412-460. https://doi.org/10.1161/CIR.0000000000000457Wilson WR, Bower TC, Creager MA, Amin-Hanjani S, O’Gara PT, Lockhart PB, et al. Vascular Graft Infections, Mycotic Aneurysms, and Endovascular Infections: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation. 2016;134(20):412-460. https://doi.org/10.1161/CIR.0000000000000457O’Brien T, Collin J. Prosthetic vascular graft infection. Br J Surg. 1992;79(12):1262-1267. https://doi.org/10.1002/bjs.1800791205O’Brien T., Collin J. Prosthetic vascular graft infection. Br J Surg. 1992;79(12):1262-1267. https://doi.org/10.1002/bjs.1800791205Kearney RA, Eisen HJ, Wolf JE. Nonvalvular infections of the cardiovascular system. Ann Intern Med. 1994;121(3):219-230. https://doi.org/10.7326/0003-4819-121-3-199408010-00010Kearney RA, Eisen HJ, Wolf JE. Nonvalvular infections of the cardiovascular system. Ann Intern Med. 1994;121(3):219-230. DOI:https://doi.org/10.7326/0003-4819-121-3-199408010-00010Штильман МИ. Полимеры медико-биологического назначения. Москва, РФ: «Академ-книга»; 2006. 400 с.Shtilman MI. Polymers of medical and biological purpose. Moskva, RF: “Akadem-book”; 2006. 400 p. (In Russ.).Дорошко ЕЮ, Лызиков АА, Тихманович ВЕ., Каплан МЛ. Анализ инфекционных осложнений искусственных сосудистых протезов после операций на аорто-подвздошно-бедренном сегменте. Хирургия. Восточная Европа. 2021.10(4):508-516.Doroshko YY, Lysikov AA, Tikhonovich VE, Kaplan ML. Analysis of infectious complications of artificial vascular prostheses after operations on the aorto-iliac-femoral segment. Surgery. Eastern Europe. 2021;10(4):508-516. (In Russ.).Hasan J, Crawford RJ, Ivanova EP. Antibacterial surfaces: the quest for a new generation of biomaterials. Trends Biotechnol. 2013;31:295-304. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.01.017Hasan J, Crawford RJ, Ivanova EP. Antibacterial surfaces: the quest for a new generation of biomaterials. Trends Biotechnol. 2013;31:295-304. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.01.017Zilberman M, Elsner JJ. Antibiotic-eluting medical devices for various applications. J Control Release. 2008;130(3):202-215. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2008.05.020Zilberman M, Elsner JJ. Antibiotic-eluting medical devices for various applications. J Control Release. 2008;130(3):202-215. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2008.05.020Chouirfa H, Bouloussa H, Migonney V, FalentinDaudré C. Review of titanium surface modification techniques and coatings for antibacterial applications. Acta Biomater. 2019 Jan 1;83:37-54. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.10.036Chouirfa H, Bouloussa H, Migonney V, Falentin-Daudré C. Review of titanium surface modification techniques and coatings for antibacterial applications. Acta Biomater. 2019;83:37-54. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.10.036

The authors declare that there are no conflicts of interest present.