zdorПроблемы здоровья и экологииHealth and Ecology Issues2220-09672708-6011Gomel State Medical University10.51523/2708-6011.2022-19-2-12zdor-2283Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА И БИОЛОГИЯEXPERIMENTAL MEDICINE AND BIOLOGYЭкспериментальная апробация полимерных покрытий текстильного сосудистого протеза с пролонгированной антибактериальной активностьюExperimental approbation of polymer coatings of textile vascular prosthesis with prolonged antibacterial activityhttps://orcid.org/0000-0001-5395-5044ДорошкоЕ. Ю.DoroshkoYa. 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/0000-0002-9484-7848ТапальскийД. В.TapalskiD. V.

Тапальский Дмитрий Викторович, д.м.н., доцент, заведующий кафедрой микробиологии, вирусологии и иммунологии

г. Гомель

Dmitry V. Tapalski, DMedSc, Associate Professor, Head of the Department of Microbiology

Gomel

tapalskiy@yandex.byhttps://orcid.org/0000-0003-0639-121XЛызиковА. А.LyzikovA. A.

Лызиков Алексей Анатольевич, д.м.н., 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/0000-0001-7782-3281КапланМ. Л.KaplanM. L.

Каплан Марк Львович, к.м.н., доцент, доцент кафедры хирургических болезней № 1 с курсом сердечно-сосудистой хирургии

г. Гомель

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

Gomel

ШаповаловВ. М.ShapovalovV. M.

Шаповалов Виктор Михайлович, д.т.н., профессор, заведующий отделом «Композиционные материалы и рециклинг полимеров»

г. Гомель

Victor M. Shapovalov, DTechSc, Professor, Head of the Department «Composite Materials and Polymer Recycling»

Gomel

https://orcid.org/0000-0003-2178-090XЦветковаЕ. А.TsvetkovaE. A.

Цветкова Елена Александровна, к.т.н., доцент, старший научный сотрудник отдела «Композиционные материалы и рециклинг полимеров»

г. Гомель

Elena A. Tsvetkova, PhD (Tech.), Associate Professor, senior researcher at Department «Composite Materials and polymer Recycling»

Gomel

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

Зотов Сергей Валентинович, к.т.н., ведущий научный сотрудник отдела «Композиционные материалы и рециклинг полимеров»

г. Гомель

Sergey V. Zotov, PhD (Tech), leading researcher at Department «Composite Materials and Polymer Recycling»

Gomel

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

Винидиктова Наталья Сергеевна, к.т.н., старший научный сотрудник отдела «Композиционные материалы и рециклинг полимеров»

г. Гомель

Natalia S. Vinidiktova, PhD (Tech), senior researcher at Department «Composite Materials and Polymer Recycling»

Gomel

Гомельский государственный медицинский университетGomel State Medical UniversityИнститут механики металлополимерных систем имени В. А. Белого НАН БеларусиMetal-Polymer Research Institute named after V.A. Belyi of the National Academy of Sciences of Belarus20223006202219299105Copyright © Дорошко Е.Ю., Тапальский Д.В., Лызиков А.А., Каплан М.Л., Шаповалов В.М., Цветкова Е.А., Зотов С.В., Винидиктова Н.С., 20222022Дорошко Е.Ю., Тапальский Д.В., Лызиков А.А., Каплан М.Л., Шаповалов В.М., Цветкова Е.А., Зотов С.В., Винидиктова Н.С.Doroshko Y.Y., Tapalski D.V., Lyzikov A.A., Kaplan M.L., Shapovalov V.M., Tsvetkova E.A., Zotov S.V., Vinidiktova N.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/2283

Цель исследования. Экспериментально изучить устойчивость к вымыванию лекарственных средств из текстильных тканых сосудистых протезов с различными типами полимерных покрытий.Материалы и методы. Исследованы образцы текстильного тканого сосудистого протеза, полностью покрытые одним из трех типов гидрогелевых покрытий. Оценку устойчивости к вымыванию ванкомицина 1 % и линезолида 0,2 % из покрытий проводили по величине антибактериальной активности образцов. Методы исследования: диско-диффузионный и по способности подавлять видимый рост Staphylococcus aureus ATCC 25923 (S. аureus) в бульоне Мюллера — Хинтона.Результаты. Все образцы текстильного тканого сосудистого протеза с покрытиями, содержащими ванкомицин 1 % или линезолид 0,2 %, угнетают рост культуры S. аureus на поверхности агара, что приводит к образованию оптически прозрачных зон стерильности на границе «полимер-среда». Размер зоны стерильности без вымывания больше для всех покрытий с линезолидом. Однако при вымывании на протяжении 7 суток размеры зон стерильности больше для всех покрытий с ванкомицином.Заключение. Текстильные тканые сосудистые протезы с различными типами полимерных покрытий и антибиотиком ванкомицин (1 %) статистически значимо более устойчивы к вымыванию на протяжении 7 суток, чем с линезолидом (0,2 %). Наличие L-аспарагиновой кислоты в полимерных покрытиях статистически значимо увеличивает устойчивость к вымыванию антибиотиков по сравнению с гиалуроновой кислотой, а наличие поливинилпирролидона статистически значимо снижает устойчивость к вымыванию антибиотиков из полимерных покрытий.

Objective. To study the resistance to medication washout from textile woven vascular prostheses with various types of polymer coatings experimentally.Materials and methods. Samples of a textile woven vascular prosthesis completely covered with one of three types of hydrogel coatings were examined. The resistance to washout of 1 % vancomycin and 0.2 % linezolid from the coatings was assessed by the magnitude of the antibacterial activity of the samples. The research methods were: disc diffusion and according to the ability to suppress the visible growth of Staphylococcus aureus ATCC 25923 (S. аureus) in Muller- Hinton broth.Results. All the samples of the textile woven vascular prosthesis with the coatings soaked for 30 minutes in 1 % vancomycin or 0.2 % linezolid solutions inhibit the growth of S. аureus culture on the surface of the agar, which leads to the formation of optically transparent sterility zones at the polymer-medium interface. The size of the sterility zone without washout is larger for all linezolid coatings. However, in 7 day washout, the size of the sterility zones is larger for all vancomycin coatings.Conclusion. Textile woven vascular prostheses with various types of polymer coatings and antibiotic vancomycin (1 %) are statistically significantly more resistant to washout during 7 days than with linezolid (0.2 %). The presence of L-aspartic acid in polymer coatings statistically significantly increases the resistance to antibiotic washout compared to hyaluronic acid, and the presence of polyvinylpyrrolidone statistically significantly reduces the resistance to antibiotic washout from polymer coatings.

синтетический сосудистый протезбиодеградируемое покрытиеполивинил-хитозановый комплексантибактериальная активностьsynthetic vascular prosthesisbiodegradable coatingpolyvinyl-chitosan complexantibacterial activityРабота выполнялась 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.ReferencesMagill SS, Edwards JR, Bamberg W, Beldavs Z, Dumyati G, Kainer M. Emerging infections program healthcare-associated infections and antimicrobial use prevalence survey team. Multistate point-prevalence survey of health care-associated infections. New Eng. J. Med. 2014;370:1198-1208. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa1306801Magill SS, Edwards JR, Bamberg W, Beldavs Z, Dumyati G, Kainer M. Emerging infections program healthcare-associated infections and antimicrobial use prevalence survey team. Multistate point-prevalence survey of health care-associated infections. New Eng. J. Med. 2014;370:1198-1208. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa1306801Zilberman M, Elsner JJ. Antibiotic-eluting medical devices for various applications. J Control Release. 2008;130(3):202-215. DOI: 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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2008.05.020Chouirfa H, Bouloussa H, Migonney V, Falentin-Daudre C. Review of titanium surface modification techniques and coatings for antibacterial applications. Acta Biomater. 2019;83:37-54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.10.036Chouirfa H, Bouloussa H, Migonney V, Falentin-Daudre C. Review of titanium surface modification techniques and coatings for antibacterial applications. Acta Biomater. 2019;83:37-54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.10.036Hasan J, Crawford RJ, Ivanova EP. Antibacterial surfaces: the quest for a new generation of biomaterials. Trends Biotechnol. 2013;31:295-304. DOI: 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. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.01.017Hoffman AS. Hydrogels for biomedical applications. Adv Drug Del Rev. 2012;64:18-23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addr.2012.09.010Hoffman AS. Hydrogels for biomedical applications. Adv Drug Del Rev. 2012;64:18-23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addr.2012.09.010Lee SC, Kwon IK, Park K. Hydrogels for delivery of bioactive agents: a historical perspective. Adv Drug Del Rev. 2013;65:17-20.Lee SC, Kwon IK, Park K. Hydrogels for delivery of bioactive agents: a historical perspective. Adv Drug Del Rev. 2013;65:17-20.Bhattarai RS, Das A, Alzhrani RM, Kang DJ, Bhaduri SB, Boddu SHS. Comparison of electrospun and solvent cast polylactic acid (PLA)/polyvinyl alcohol) (PVA) inserts as potential ocular drug delivery vehicles. Materials Science and Engineering. 2017;77:895-903. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.03.305Bhattarai RS, Das A, Alzhrani RM, Kang DJ, Bhaduri SB, Boddu SHS. Comparison of electrospun and solvent cast polylactic acid (PLA)/polyvinyl alcohol) (PVA) inserts as potential ocular drug delivery vehicles. Materials Science and Engineering. 2017;77:895-903. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.03.305Ou KK, Dong X, Qin CL, Ji XN, & He, JX. Properties and toughening mechanisms of PVA/PAM double-network hydrogels prepared by freeze-thawing and anneal-swelling. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications. 2017;77:1017-1026.Ou KK, Dong X, Qin CL, Ji XN, & He, JX. Properties and toughening mechanisms of PVA/PAM double-network hydrogels prepared by freeze-thawing and anneal-swelling. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications. 2017;77:1017-1026.Hu B, Owh C, Chee PL, Leow WR, Liu X, Wu Y-L. Supramolecular hydrogels for antimicrobial therapy. Chem Soc Rev. 2018;47:6917-6929.Hu B, Owh C, Chee PL, Leow WR, Liu X, Wu Y-L. Supramolecular hydrogels for antimicrobial therapy. Chem Soc Rev. 2018;47:6917-6929.Zhao C, Zhou L, Chiao M, Yang W. Antibacterial hydrogel coating: Strategies in surface chemistry. Adv Colloid Interface Sci. 2020;285:102280. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cis.2020.102280Zhao C, Zhou L, Chiao M, Yang W. Antibacterial hydrogel coating: Strategies in surface chemistry. Adv Colloid Interface Sci. 2020;285:102280. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cis.2020.102280Cikhoreva G, Bannikova G, Stolbushkina P, Panov A, Drozd N, Makarov V, et al. Preparation and anticoagulant activity of a lowmolecular-weight sulfated chitosan. Carbohydr. Polym. 2005. 62 (4):327-332.Cikhoreva G, Bannikova G, Stolbushkina P, Panov A, Drozd N, Makarov V, et al. Preparation and anticoagulant activity of a lowmolecular-weight sulfated chitosan. Carbohydr. Polym. 2005. 62 (4):327-332.Muxika A, Etxabide A, Uranga J, Guerrero P, de la Caba K. Chitosan as a bioactive polymer: Processing, properties and applications. Int J Biol Macromol. 2017;105(2):1358-1368.Muxika A, Etxabide A, Uranga J, Guerrero P, de la Caba K. Chitosan as a bioactive polymer: Processing, properties and applications. Int J Biol Macromol. 2017;105(2):1358-1368.Li J, Mooney DJ. Designing hydrogels for controlled drug delivery. Nat Rev Mater 2016;1:16071.Li J, Mooney DJ. Designing hydrogels for controlled drug delivery. Nat Rev Mater 2016;1:16071.Yang K, Han Q, Chen B, Zheng Y, Zhang K, Li Q. Antimicrobial hydrogels: promising materials for medical application. Int J Nanomedicine. 2018;13:2217.Yang K, Han Q, Chen B, Zheng Y, Zhang K, Li Q. Antimicrobial hydrogels: promising materials for medical application. Int J Nanomedicine. 2018;13:2217.Xiaoyan Qing, Guanghua He, Zhongda Liu, Yihua Yin, Weiquan Cai, Lihong Fan, Pedro Fardim Preparation and properties of polyvinyl alcohol/N-succinyl chitosan/lincomycin composite antibacterial hydrogels for wound dressing. Carbohydr Polym. 2021;261:117875.Xiaoyan Qing, Guanghua He, Zhongda Liu, Yihua Yin, Weiquan Cai, Lihong Fan, Pedro Fardim Preparation and properties of polyvinyl alcohol/N-succinyl chitosan/lincomycin composite antibacterial hydrogels for wound dressing. Carbohydr Polym. 2021;261:117875.

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