Инструментальный метод с оптической детекцией для оценки антимикробного потенциала материалов, используемых для медицинских масок

Цель исследования. Оптимизировать параметры тестирования антимикробной активности модифицированных нетканых материалов, используемых для изготовления медицинских масок, в отношении санитарно-показательных микроорганизмов и провести количественную оценку их антимикробного потенциала методом с оптической детекцией.
Материалы и методы. Оценку антимикробного потенциала проводили, моделируя прямой контакт материала с антимикробным импрегнированием в условиях in vitro методом с оптической детекцией на основании предложенного маркера Ts — времени достижения популяции микроорганизмов стационарной фазы развития в условиях периодического культивирования. 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 оксидом цинка (ZnO) с использованием инструментального метода с оптической детекцией. Установлено, что материал, полученный с использованием электронно-лучевого напыления из активной газовой фазы, продемонстрировал более выраженный антимикробный потенциал (АМР) в отношении протестированных штаммов Staphylococcus aureus по сравнению с материалом, полученным путем импрегнирования wet chemistry из раствора в вакууме.
Заключение. Разработан инструментальный метод с оптической детекцией для количественной оценки антимикробного потенциала нетканых материалов. Обоснован критериально значимый маркер Ts (время достижения популяцией микроорганизмов стационарной фазы развития в периодической системе культивирования), предложена дискретная шкала оценки антимикробного потенциала.

1. Feng S, Shen C, Xia N, Song W, Fan M, Cowling BJ. Rational use of face masks in the COVID-19 pandemic. Lancet Respir Med. 2020;(8):434-436. DOI: https://doi.org/10.1016/S2213-2600(20)30134-X

2. Tcharkhtchi A, Abbasnezhad N, Zarbini Seydani M, Zirak N, Farzaneh S, Shirinbayan M. An overview of filtration efficiency through the masks: Mechanisms of the aerosols penetration. Bioactive Materials. 2021;(6):106-122. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2020.08.002

3. Manohar P, Loh B, Nachimuthu R, Hua X, Welburn SC, Leptihn S. Secondary bacterial infections in patients with viral pneumonia. Front Med. 2020;(7):420. DOI: https://doi.org/10.3389/fmed.2020.00420

4. Valdez-Salas B, Beltran-Partida E, Cheng N, Salvador-Carlos J, Valdez-Salas EA, Curiel-Alvarez M et al. Promotion of Surgical Masks Antimicrobial Activity by Disinfection and Impregnation with Disinfectant Silver Nanoparticles. Int J of Nanomedicine. 2021;(16):2689-2702. DOI: https://doi.org/10.2147/IJN.S301212

5. Li Y, Leung P, Yao L, Song QW, Newton E. Antimicrobial effect of surgical masks coated with nanoparticles. J Hosp. Infect. 2006;62(1):58-63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhin.2005.04.015

6. Lee-Yae Tan, Lee Tin Sin, Soo-Tueen Bee. A review of antimicrobial fabric containing nanostructures metal-based compound. J Vinyl Addit Technol. 2019;(25):E3-E27. DOI: https://doi.org/10.1002/vnl.21606

7. Roman LE, Gomez ED, Solis JL, Gomez MM. Antibacterial Cotton Fabric Functionalized with Copper Oxide Nanoparticles. Molecules. 2020;25(24):1-21. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules25245802

8. Tiwari V, Mishra N, Gadani K, Solanki PS, Shah NA, Tiwari M. Mechanism of Anti-bacterial Activity of Zinc Oxide Nanoparticle Against Carbapenem-Resistant Acinetobacter baumannii. Front Microbiol. 2018 Jun 6;9:1218. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01218

9. Gudkov SV, Burmistrov DE, Serov DA, Rebezov MB, Semenova AA, Lisitsyn AB. A Mini Review of Antibacterial Properties of ZnO Nanoparticles. Front. Phys. 2021. DOI: https://doi.org/10.3389/fphy.2021.641481

10. Gayathri Pullangott, Uthradevi Kannan, Gayathri S, Degala Venkata Kiran, Shihabudheen M. Maliyekkal. A comprehensive review on antimicrobial face masks: an emerging weapon in fighting pandemics (Review Article). RSC. Adv. 2021;(11):6544-6576. DOI: https://doi.org/10.1039/D0RA10009A

11. Jiang L, Wang F, Han F, Prinyawiwatkul W, No H K, Ge B. Evaluation of diffusion and dilution methods to determine the antimicrobial activity of water-soluble chitosan derivatives. J Appl Microbiol. 2013;114(4):956-963. DOI: https://doi.org/10.1111/jam.12111

12. ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. Межгосударственный стандарт. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий. Введ. 01.09.2019. Москва: Изд-во стандартов; 2019. 26 с.

13. Сычик СИ, Дудчик НВ, Емельянова ОА, Жабровская АИ, Табелева НН, Бруй ГН и др. Оценка эффективности технологии дезинфекции средств индивидуальной защиты на основе генерирования аэрозолей кислородактивных соединений. В: Коронавирусная инфекция 2021: фундаментальные, клинические и эпидемиологические аспекты: сб. науч. материалов Респ. Межведомств. рабочей группы по преодолению COVID-19. Минск: Беларуская навука; 2021. с. 182-195.

14. Dudchik NV, Sychik SI, Shevlyakov VV. Prokaryotic test models for environmental ecotoxicological research: prospects and classification (review). Theor Appl Ecol.2018;4(4):5-12. DOI: https://doi.org/10.25750/1995-4301-2018-4-005-012

15. Дудчик НВ. Изучение свойств консорциума почвенных микроорганизмов как тест-объектов для оценки интегральной токсичности. Гигиена и санитария. 2012;91(5):82-84.

16. Дудчик НВ, Щербинская ИП, Трейлиб ВВ, Янецкая СА, Будкина ЕА, Шедикова ОЕ. Оценка цитотоксического действия солей свинца с использованием ферментных тест-систем. Здравоохранение. 2010;(11):45.

17. Дудчик НВ, Шевляков ВВ. Антимикробные свойства биологически активных веществ растений и методы их оценки. Минск: РИВШ; 2014. 166 с.

18. Методы общей бактериологии. В 3 т. Под ред. Ф. Герхардта [и др.]; пер. с англ. под ред. ЕН Кондратьевой, ЛВ Калакуцкого. Москва; 1984. Т. 3.