zdorПроблемы здоровья и экологииHealth and Ecology Issues2220-09672708-6011Gomel State Medical University10.51523/2708-6011.2022-19-3-18zdor-2320Research ArticleНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИNEW TECHNOLOGIESИнструментальный метод с импедиметрической детекцией для оценки антимикробного потенциала материалов, используемых для медицинских масокInstrumental method with impedimetric detection for the evaluation of the antimicrobial potential of materials used for medical maskshttps://orcid.org/0000-0002-5877-9307ДудчикН. В.DudchikN. V.

Дудчик Наталья Владимировна, д.биол.н., доцент, заведующий лабораторией микробиологии

г. Минск

Natallia V. Dudchik, DBiolSc, Associate Professor, Head of the Microbiology Laboratory

Minsk

micro_sanitary@rspch.byНаучно-практический центр гигиеныScientific Practical Centre of Hygiene202215092022193130134Copyright © Дудчик Н.В., 20222022Дудчик Н.В.Dudchik N.V.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/2320

Цель исследования. Оптимизировать параметры тестирования антимикробной активности модифицированных нетканых материалов, используемых для изготовления медицинских масок, в отношении изолятов микроорганизмов с выраженными фенотипическими признаками агрессии и провести количественную оценку антимикробного потенциала методом с импедиметрической детекцией.Материалы и методы. Оценку антимикробного потенциала проводили, моделируя прямой контакт материала после обработки растворами октенидина гидрохлорида, в условиях in vitro методом с импедиметрической детекцией на основании предложенного маркера IDT — продолжительности lag-фазы развития популяции тест-штамма с использованием программного обеспечения микробиологического анализатора. Антимикробный потенциал рассчитывали по предложенной формуле и оценивали в соответствии с обоснованной количественной шкалой.Результаты. В лабораторных условиях оптимизированы параметры тестирования антимикробной активности нетканых материалов с антимикробной обработкой октенидина гидрохлоридом с использованием инструментального метода с импедиметрической детекцией. Установлено, что изолят Escherichia coli 43-02012021 и изолят Enterobacter cloaceae 14-21072021 были более чувствительны к воздействию образца, полученного методом электронно-лучевого напыления октенидина гидрохлорида из активной газовой фазы, по сравнению с образцом, полученным методом импрегнирования октенидина гидрохлоридом wet chemistry из раствора в вакууме.Заключение. Метод оценки с импедиметрическим принципом детекции расширяет арсенал инструментальных методов количественного определения антимикробного потенциала нетканых материалов. Стандартные отклонения измерений σ составили 4,4–8,1 %, что является приемлемым для получения достоверных результатов в условиях внутрилабораторного тестирования.

Objective. To optimize the parameters for testing the antimicrobial activity of modified non-woven materials used for the manufacture of medical masks against microorganism isolates with strong phenotypic aggression signs, and to quantify their antimicrobial potential using a method with impedimetric detection.Materials and methods. The antimicrobial potential was assessed by simulating a direct contact of the material after treatment with octenidine dihydrochloride solutions under in vitro conditions by the method with impedimetric detection based on the proposed IDT marker – duration of the lag-phase of the growth of a test stain population using the software of a microbiological analisator. The antimicrobial potential was calculated according to the proposed formula and evaluated in accordance with a reasonable quantitative scale.Results. The parameters for testing the antimicrobial activity of nonwoven materials with antimicrobial octenidine dihydrochloride treatment using an instrumental method with impedimetric detection have been optimized in laboratory conditions. It was found that Escherichia coli 43-02012021 isolate, Enterobacter cloaceae 14-21072021 isolate were more sensitive to the impact of the sample obtained by the method of electron beam deposition of octenidine hydrochloride from the active gas phase compared with the sample obtained by wet impregnation from octenidine hydrochloride solution in vacuum.Conclusion. The evaluation method with the impedimetric detection principle expands the arsenal of instrumental methods of quantitative determination of the antimicrobial potential of nonwoven materials. The standard deviations of σ measurements were 4.4-8.1 %, which is acceptable for obtaining reliable results under the conditions of intralaboratory testing.

маски медицинскиетест-штаммытестированиеантимикробный потенциалмаркерыкритериальная шкалаимпедиметрические параметрыmedical maskstest strainstestingantimicrobial potentialmarkerscriteria scaleimpedimetric parametersReferencesMunteanu F-D, Titoiu AM, Marty J-L, Vasilescu A. Detection of Antibiotics and Evaluation of Antibacterial Activity with Screen-Printed Electrodes. Sensors (Basel). 2018;18(3):901. DOI: https://doi.org/10.3390/s18030901Munteanu F-D, Titoiu AM, Marty J-L, Vasilescu A. Detection of Antibiotics and Evaluation of Antibacterial Activity with Screen-Printed Electrodes. Sensors (Basel). 2018;18(3):901. DOI: https://doi.org/10.3390/s18030901Muddin A, Hossain MM, Safavieh M, Wong YL, Abd Rahman I, Zourob M. et al. Toward the development of smart and low cost point-of-care biosensors based on screen printed electrodes (Review). Crit Rev Biotechnol. 2016;36(3):495-505. DOI: https://doi.org/10.3109/07388551.2014.992387Muddin A, Hossain MM, Safavieh M, Wong YL, Abd Rahman I, Zourob M. et al. Toward the development of smart and low cost point-of-care biosensors based on screen printed electrodes (Review). Crit Rev Biotechnol. 2016;36(3):495-505. DOI: https://doi.org/10.3109/07388551.2014.992387Majdinasab M, Badea M, Marty JL. Aptamer-Based Lateral Flow Assays: Current Trends in Clinical Diagnostic Rapid Tests. Pharmaceuticals (Basel). 2022;15(1):90. DOI: https://doi.org/10.3390/ph15010090Majdinasab M, Badea M, Marty JL. Aptamer-Based Lateral Flow Assays: Current Trends in Clinical Diagnostic Rapid Tests. Pharmaceuticals (Basel). 2022;15(1): 90. DOI: https://doi.org/10.3390/ph15010090Brosel-Oliu S, Mergel O, Uria N, Abramova N, van Rijn P, Bratov A. 3D impedimetric sensors as a tool for monitoring bacterial response to antibiotics. Lab Chip. 2019;(19):1436-1447. DOI: https://doi.org/10.1039/C8LC01220BBrosel-Oliu S, Mergel O, Uria N, Abramova N, van Rijn P, Bratov A. 3D impedimetric sensors as a tool for monitoring bacterial response to antibiotics. Lab Chip. 2019;(19):1436-1447. DOI: https://doi.org/10.1039/C8LC01220BДудчик НВ. Альтернативное тестирование токсичности: применение методов импедансной технологии в токсиколого-гигиенической практике. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2008;(1):148.Dudchik NV. Alternative testing of toxicity: application of the methods of impedance technology in toxicohygienic practice. Vestnik Rossiyskoy voenno-meditsinskoy akademii. 2008;(1):148.Parnia Forouzandeh, Kris O’Dowd, Suresh C. Pillai. Face masks and respirators in the fight against the COVID-19 pandemic: A review of current materials, advances and future perspectives. Materials (Basel). 2020;13 (15):1-27. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2020.104995Parnia Forouzandeh, Kris O’Dowd, Suresh C. Pillai. Face masks and respirators in the fight against the COVID-19 pandemic: A review of current materials, advances and future perspectives. Materials (Basel). 2020;13 (15):1-27. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssci.2020.104995Kentaro Yamauchi, Yanyan Yao, Tsuyoshi Ochiai, Munetoshi Sakai, Yoshinobu Kubota, Goro Yamauchi. Antibacterial Activity of Hydrophobic Composite Materials Containing a VisibleLight-Sensitive Photocatalyst. J. Nanotechnol. 2011;(2011):1-7. DOI: https://doi.org/10.1155/2011/380979Kentaro Yamauchi, Yanyan Yao, Tsuyoshi Ochiai, Munetoshi Sakai, Yoshinobu Kubota, Goro Yamauchi. Antibacterial Activity of Hydrophobic Composite Materials Containing a VisibleLight-Sensitive Photocatalyst. J Nanotechnol. 2011;(2011):1-7. DOI: https://doi.org/10.1155/2011/380979Alvarez-Marin R, Aires-de-Sousa M, Nordmann P, Kieffer N, Poirel L. Antimicrobial activity of octenidine against multidrugresistant Gram-negative pathogens. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2017;36(12):2379-2383. DOI: https://doi.org/10.1007/s10096-017-3070-0Alvarez-Marin R, Aires-de-Sousa M, Nordmann P, Kieffer N, Poirel L. Antimicrobial activity of octenidine against multidrugresistant Gram-negative pathogens. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2017;36(12):2379-2383. DOI: https://doi.org/10.1007/s10096-017-3070-0Malanovic N, On A, Pabst G, Zellner A, Lohner K. Octenidine: Novel insights into the detailed killing mechanism of Gram-negative bacteria at a cellular and molecular level. Int. J. of Antimicrob. Agents. 2020;56(5):106146. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2020.106146Malanovic N, On A, Pabst G, Zellner A, Lohner K. Octenidine: Novel insights into the detailed killing mechanism of Gram-negative bacteria at a cellular and molecular level. Int. J of Antimicrob. Agents. 2020;56(5):106146. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2020.106146Dudchik NV, Sychik SI, Nezhvinskaya OE, Kolomiets ND, Fedorenko EV, Drozdova EV et al. Bacterial profiles and phenotypic biomarkers of microbiota isolates in habitat: hazard identification factors. Health Risk Analysis. 2020;(2):92-100. DOI: https://doi.org/10.21668/health.risk/2020.2.10.engDudchik NV, Sychik SI, Nezhvinskaya OE, Kolomiets ND, Fedorenko EV, Drozdova EV et al. Bacterial profiles and phenotypic biomarkers of microbiota isolates in habitat: hazard identification factors. Health Risk Analysis. 2020;(2):92-100. DOI: https://doi.org/10.21668/health.risk/2020.2.10.engМельникова ЛА, Дудчик НВ, Коломиец НД. Изучение эффективности различных методов дезобработки. Хранение и переработка сельхозсырья. 2003;(8):98.Melnikova LA, Dudchik NV, Kolomiets ND. Studying the efficiency of different methods of desinfection. Khranenie i pererabotka sel’khozsyr’ya. 2003;(8):98.Дудчик НВ, Филонов ВП, Щербинская ИП. Кинетические и культурально-морфологические особенности чувствительных культур микроорганизмов при токсическом воздействии. Медицинский журнал. 2010;3(33):143-145.Dudchik NV, Filonov VP, Shcherbinskaya IP. Kinetic and cultural-morphological features of sensitive cultures of microorganisms under toxic effects. Medical Journal. 2010;(3,33):143-145.ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. Межгосударственный стандарт. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий. Взамен ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009. Введ. 01.09.2019. Москва: Изд-во стандартов, 2019. 26 с.GOST ISO/IEC 17025-2019. Interstate standard. General requirements for the competence of testing and calibration laboratories. Instead of GOST ISO/IEC 17025-2009. Input. 09/01/2019. Moscow: Publishing House of Standards, 2019.26 p (in Russ).Couto RAS, Lima JLFC, Quinaz MB. Recent developments, characteristics and potential applications of screen-printed electrodes in pharmaceutical and biolagical analysis. Talanta. 2016;(146):801-814. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2015.06.011Couto RAS, Lima JLFC, Quinaz MB. Recent developments, characteristics and potential applications of screen-printed electrodes in pharmaceutical and biolagical analysis. Talanta. 2016;(146):801-14. DOI: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2015.06.011

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