Изучение возможности использования водных композиций полиакриламида с катионами цинка и меди для снижения рисков микробной контаминации объектов внутрибольничной среды

Файл статьи: 
Иконка PDF health-risk-analysis-2023-1-9.pdf
УДК: 
579.63: 544.032.7
DOI: 
10.21668/health.risk/2023.1.09
Авторы: 

М.В. Кузнецова1,2, Е.В. Афанасьевская2, Н.В. Николаева2, Э.С. Горовиц2, А.С. Аверкина3, И.Н. Феклистова4, В.А. Вальцифер3

Организация: 

1Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук (УрО РАН) – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ПФИЦ УрО РАН), Россия, 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13
2Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера, Россия, 614000, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26
4Институт технической химии Уральского отделения Российской академии наук (УрО РАН) – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ПФИЦ УрО РАН), Россия, 614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 3
4Белорусский государственный университет, Республика Беларусь, 220030, г. Минск, пр. Независимости, 4

Аннотация: 

Проблема микробной контаминации – попадание инфекционных агентов на объекты внутрибольничной среды наиболее значима для медицинских организаций. Для борьбы с микробной адгезией и колонизацией перспективным может быть нанесение на абиотическую поверхность тонкой полимерной пленки, выступающей в качестве депо антибактериального вещества.
Изучена антимикробную активность новых водных композиций CuSO4 и ZnSO4 с полиакриламидами (ПАА).
Исследована антибактериальная активность 5%-ных растворов CuSO4 и ZnSO4 и их композиций с различными ти-пами ПАА в концентрации 0,075 % в отношении референс-культур Escherichia coli, Klebsiella pneumoniaе, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus. Использование ПАА в качестве ростового субстрата, а также антимикробную активность растворов и композиций оценивали на агаризованной и в жидкой питательных средах.
Выявлено, что культуры бактерий не использовали ПАА в качестве единственного источника питания при росте в жидкой минеральной среде и на ПАА-пленках, сформированных на стекле и пластике. На микроорганизмы, культивируемые на твердых и жидких питательных средах, более выраженное ингибирующее действие оказывал 5%-ный раствор ZnSO4. Добавление полимеров ПАА «Праестол 857» и ПАА «Праестол 2530» к растворам катионов в концентрации 0,16 % и меньше. Добавление в среду ПАА «Праестол 2530» несколько снижало антибактериальное действие солей металлов, тогда как ПАА «Праестол 857» практически не влиял на бактериостатическое и бактерицидное действие солей металлов.
Таким образом, применение полученных композитных растворов, где в качестве антибактериального компонента выступают CuSO4 или ZnSO4, иммобилизованные в матрице ПАА, для дезинфекции объектов внутрибольничной среды представляется перспективным и может существенно снизить риски возникновения нозокомиальных инфекций.

Ключевые слова: 
риски микробной контаминации, CuSO4, ZnSO4, полиакриламиды (ПАА), металлополимерные композиции, антимикробное действие, внутрибольничная среда, антимикробные растворы
Изучение возможности использования водных композиций полиакриламида с катионами цинка и меди для снижения рисков микробной контаминации объектов внутрибольничной среды / М.В. Кузнецова, Е.В. Афанасьевская, Н.В. Николаева, Э.С. Горовиц, А.С. Аверкина, И.Н. Феклистова, В.А. Вальцифер // Анализ риска здоровью. – 2023. – № 1. – С. 85–96. DOI: 10.21668/health.risk/2023.1.09
Список литературы: 
  1. Thakali А., MacRae J.D. A review of chemical and microbial contamination in food: What are the threats to a circular food system? // Environ. Res. – 2021. – Vol. 194. – Р. 110635. DOI: 10.1016/j.envres.2020.110635
  2. Khan H.A., Baig F.K., Mehboob R. Nosocomial infections: Epidemiology, prevention, control and surveillance // Asian Pac. J. Trop. Biomed. – 2017. – Vol. 7, № 5. – Р. 478–482. DOI: 10.1016/j.apjtb.2017.01.019
  3. Evidence that contaminated surfaces contribute to the transmission of hospital pathogens and an overview of strategies to address contaminated surfaces in hospital settings / J.A. Otter, S. Yezli, J.A.G. Salkeld, G.L. French // Am. J. Infect. Control. – 2013. – Vol. 41, № 5. – Р. S6–S11. DOI: 10.1016/j.ajic.2012.12.004
  4. Prevention of hospital-acquired infections: a practical guide, 2nd ed. / ed. by G. Ducel, J. Fabry, L. Nicolle [Электронный ресурс]. – Geneva: WHO, 2002. – 64 p. – URL: https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/67350/WHO_CDS_CSR_EPH_2... (дата обращения: 07.12.2022).
  5. Patient safety related to microbiological contamination of the environment of a multi-profile clinical hospital / M. Robakowska, M. Bronk, A. Tyrańska-Fobke, D. Ślęzak, J. Kraszewski, Ł. Balwicki // Int. J. Environ. Res. Public Health. – 2021. – Vol. 18, № 7. – Р. 3844. DOI: 10.3390/ijerph18073844
  6. Reduced susceptibility and increased resistance of bacteria against disinfectants: a systematic review / U. Rozman, M. Pušnik, S. Kmetec, D. Duh, S. Šostar Turk // Microorganisms. – 2021. – Vol. 9, № 12. – Р. 2550. DOI: 10.3390/microorganisms9122550
  7. Торможение роста бактерий в культурах Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa в присутствии катионов меди и цинка / С.Б. Чекнев, Е.И. Вострова, М.А. Апресова, Л.С. Писковская, А.В. Востров // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. – 2015. – № 2. – С. 9–17.
  8. Concentration ranges of antibacterial cations for showing the highest antibacterial efficacy but the least cytotoxicity against mammalian cells: implications for a new antibacterial mechanism / C. Ning, X. Wang, L. Li, Y. Zhu, M. Li, P. Yu, L. Zhou, Z. Zhou [et al.] // Chem. Res. Toxicol. – 2015. – Vol. 28, № 9. – Р. 1815–1822. DOI: 10.1021/acs.chemrestox.5b00258
  9. Role of copper in reducing hospital environment contamination / A.L. Casey, D. Adams, T.J. Karpanen, P.A. Lambert, B.D. Cookson, P. Nightingale, L. Miruszenko, R. Shillam [et al.] // J. Hosp. Infect. – 2010. – Vol. 74, № 1. – Р. 72–77. DOI: 10.1016/j.jhin.2009.08.018
  10. Jaiswal S., McHale P., Duffy B. Preparation and rapid analysis of antibacterial silver, copper and zinc doped solgel surfaces // Colloids Surf. B. Biointerfaces. – 2012. – Vol. 94. – Р. 170–176. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2012.01.035
  11. Transfer and degradation of polyacrylamide-based flocculants in hydrosystems: a review / A.-G. Guezennec, C. Michel, K. Bru, S. Touzé, N. Desroche, I. Mnif, M. Motelica-Heino // Environ. Sci. Pollut. Res. – 2015. – Vol. 22, № 9. – Р. 6390–6406. DOI: 10.1007/s11356-014-3556-6
  12. Fahmy A., Jácome L.A., Schönhals A. Effect of silver nanoparticles on the dielectric properties and the homogeneity of plasma poly (acrylic acid) thin films // J. Phys. Chem. C. – 2020. – Vol. 124, № 41. – Р. 22817–22826. DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c06712
  13. Resistance of heavy metals on some pathogenic bacterial species / A. Singh, M. Mishra, P. Tripathi, S. Sachan // Afr. J. Microbiol. Res. – 2015. – Vol. 9, № 16. – Р. 1162–1164. DOI: 10.5897/AJMR2014.7344
  14. Alsaadi L.A.S. Heavy metals tolerance and antibiotics susceptibility profiles of Staphylococcus aureus strains isolated from clinical sources in Baquba city // Diyala Journal for Pure Science. – 2017. – Vol. 13, № 1. – Р. 130–144. DOI: 10.24237/djps.1301.136A
  15. Polyacrylamide as an organic nitrogen source for soil microorganisms with potential effects on inorganic soil nitrogen in agricultural soil / J.L. Kay-Shoemake, M.E. Watwood, R.D. Lentz, R.E. Sojka // Soil Biol. Biochem. – 1998. – Vol. 30, № 8/9. – Р. 1045–1052.
  16. Polyacrylamide as a substrate for microbial amidase in culture and soil / J.L. Kay-Shoemake, M.E. Watwood, R.E. Sojka, R.D. Lentz // Soil Biol. Biochem. – 1998. – Vol. 30, № 13. – Р. 1647–1654.
  17. Biodegradation of polyacrylamide by bacteria isolated from activated sludge and oil-contaminated soil / Q. Wen, Z. Chen, Y. Zhao, H. Zhang, Y. Feng // J. Hazard. Mater. – 2010. – Vol. 175, № 1–3. – Р. 955–959. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.10.102
  18. Максимова Ю.Г., Горшкова А.А., Демаков В.А. Биодеградация полиакриламидов почвенной микрофлорой и штаммами амидазосодержащих бактерий // Вестник Пермского университета. Серия: Биология. – 2017. – № 2. – С. 200–204.
  19. Выделение и оценка деструктивной активности микроорганизмов, утилизирующих акриловые полимеры / Р.Б. Сипулинов, Ю.В. Карагайчева, Т.Н. Козулина, С.М. Рогачева, М.И. Отраднова // Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского. Серия: Биология, химия. – 2014. – Т. 27 (66), № 2. – С. 150–156.
  20. Isolation and characterization of polyacrylamide-degrading bacteria from dewatered sludge / F. Yu, R. Fu, Y. Xie, W. Chen // Int. J. Environ. Res. Public Health. – 2015. – Vol. 12, № 4. – Р. 4214–4230. DOI: 10.3390/ijerph120404214
  21. Isolation of polyacrylamide-degrading microorganisms from soil / H. Matsuoka, F. Ishimura, T. Takeda, M. Hikuma // Biotech. Bioproc. Eng. – 2002. – Vol. 7, № 5. – Р. 327–330. DOI: 10.1007/BF02932844
  22. Shanker R., Ramakrishna C., Seth P.K. Microbial degradation of acrylamide monomer // Arch. Microbiol. – 1990. – Vol. 154, № 2. – Р. 192–198. DOI: 10.1007/BF00423332
  23. Physical, biochemical, and immunological characterization of a thermostable amidase from Klebsiella pneumoniae NCTR 1 / M.S. Nawaz, A.A. Khan, D. Bhattacharayya, P.H. Siitonen, C.E. Cerniglia // J. Bacteriol. – 1996. – Vol. 178, № 8. – Р. 2397–2401. DOI: 10.1128/jb.178.8.2397-2401.1996
  24. Petka K., Tarko Т., Duda-Chodak А. Is acrylamide as harmful as we think? A new look at the impact of acrylamide on the viability of beneficial intestinal bacteria of the genus Lactobacillus // Nutrients. – 2020. – Vol. 12, № 4. – Р. 1157. DOI: 10.3390/nu12041157
  25. Structure-function analysis of Staphylococcus aureus amidase reveals the determinants of peptidoglycan recognition and cleavage / F.M. Büttner, S. Zoll, M. Nega, F. Götz, T. Stehle // J. Biol. Chem. – 2014. – Vol. 289, № 16. – Р. 11083–11094. DOI: 10.1074/jbc.M114.557306
  26. Wilson S.A., Drew R.E. Transcriptional analysis of the amidase operon from Pseudomonas aeruginosa // J. Bacteriol. – 1995. – Vol. 177, № 11. – Р. 3052–3057. DOI: 10.1128/jb.177.11.3052-3057.1995
  27. Tuson H.H., Renner L.D., Weibel D.B. Polyacrylamide hydrogels as substrates for studying bacteria // Chem. Commun. (Camb.). – 2012. – Vol. 48, № 10. – Р. 1595–1597. DOI: 10.1039/C1CC14705F
  28. Yazdankhah S., Skjerve E., Wasteson Y. Antimicrobial resistance due to the content of potentially toxic metals in soil and fertilizing products // Microb. Ecol. Health Dis. – 2018. – Vol. 29, № 1. – Р. 1548248. DOI: 10.1080/16512235.2018.1548248
  29. Effect of ampicillin, streptomycin, penicillin and tetracycline on metal resistant and non-resistant Staphylococcus aureus / D. Chudobova, S. Dostalova, I. Blazkova, P. Michalek, B. Ruttkay-Nedecky, M. Sklenar, L. Nejdl, J. Kudr [et al.] // Int. J. Environ. Res. Public Health. – 2014. – Vol. 11, № 3. – Р. 3233–3255. DOI: 10.3390/ijerph110303233
  30. Coexistence of heavy metal and antibiotic resistance within a novel composite staphylococcal cassette chromosome in a Staphylococcus haemolyticus isolate from bovine mastitis milk / H. Xue, Z. Wu, L. Li, F. Li, Y. Wang, X. Zhao // Antimicrob. Agents Chemother. – 2015. – Vol. 59, № 9. – Р. 5788–5792. DOI: 10.1128/AAC.04831-14
  31. Boyce J.M. Modern technologies for improving cleaning and disinfection of environmental surfaces in hospitals // Antimicrob. Resist. Infect. Control. – 2016. – Vol. 5. – Р. 10. DOI: 10.1186/s13756-016-0111-x
Получена: 
30.12.2022
Одобрена: 
20.01.2023
Принята к публикации: 
10.03.2023

Вы здесь

Главная