350 rub
Journal №1 for 2011 г.
Article in number:
Plasma chemical synthesis of nanocomposite biocompatible coatings, which have antibacterial prolonged action
Keywords:
nanoparticles
silver
ciprofloxacin
polyurethane
polyethylene
molecular structure
implants
antibacterial coating
Authors:
M.A. Yarmolenko, А.А. Rogachev, А.V. Rogachev, D.V. Tapalski, D.L. Gorbachev, P.А. Lutchnikov
Abstract:
In this article a new method of forming nanocomposite antimicrobial coatings based on polymers, ciprofloxacin and silver is proposed. The coatings are formed from the active gas phase, generated by electron-beam dispersion of the powders of the initial substances in vacuum. It is shown that during the process of electron-beam dispersion of the mechanical mixtures of ciprofloxacin and polyurethane powders, and also ciprofloxacin and polyethylene, there is no noticeable thermoradiational destruction of the chemical preparation. The formed coating can be regarded as a fine dispersed mechanical mixture of the initial components.
It is found that in the coating between the polar groups of chemical preparation and polymer there is a strong intermolecular interaction. The executed microbiological tests have shown a high level of bactericidal activity of the composite layers on the basis of ciprofloxacin relatively the test-cultures S.aureus ATCC 25913 and E.coli ATCC 25922. The results of determining the stability of the antibacterial effect, which were obtained by many cyclic repeated washings of the samples in isotactic sodium chloride solution, have shown a high prolonging of the extrication of antibacterial substance from a polymer matrix, in particular the polyurethane one, due to the intermolecular interactions of polymer and chemical preparation.
During the electron-beam dispersion of the mixture of polymer and silver nitrate nanocomposite layers are formed. The layers contain a polymer matrix and particles of silver with average size ≈ 20 nm, which can form conglomerates up to 100 nm in thick layers. A pronounced bactericidal effect of the formed coatings is revealed, and its versatility relatively the micro-organisms of different taxonomic groups, independent of concomitant resistance to antibiotics, is shown. It is established that the bactericidal effect depends on the nature of the matrix material
Pages: 26-35
References
- Van der Borden A.J., van der Werf H., van der Mei H.C., Bussher H.J. Electric Current-Induced Detachment of Staphylococcus epidermidis Biofilms from Surgical Stainless Steel // Appl Environ Microbiol. 2004. № 70(11). Р. 6871-6874.
- Schierholz J.M., Beuth J. Implant infections: a haven for opportunistic bacteria // J Hosp Infect. 2001. Oct; 49(2). Р. 87-93.
- Jansen B., Kohnen W. Prevention of biofilm formation by polymer modification // J Ind Microbiol. 1995. V. 15. Р. 391-396.
- Eiff C., Kohnen, W., Becker, K., Jansen B. Modern strategies in the prevention of implant-associated infections // International Journal of Artificial Organs. 2005. 28 (11). P. 1146-1156.
- Darouiche R.O. Antimicrobial coating of devices for prevention of infection: principles and protection //International Journal of Artificial Organs. 2007 Sep;30(9). P. 820.
- Gollwitzer H., Ibrahim K., Meyer H., Antibacterial poly(D,L-lactic acid) coating of medical implants using a biodegradable drug delivery technology // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2003. V. 51, P. 585-591.
- Aumsuwan N., Heinhorst S., Urban M.W. Antibacterial surfaces on expanded polytetrafluoroethylene; penicillin attachment // Biomacromolecules. 2007. № 8. Р. 713-718
- Morones J.R., Elechiguerra J.L., Camacho A., Ramirez J.T. The bactericidal effect of silver nanoparticles // Nanotechnology. 2005; V. 16. Р. 2346-2353.
- Рогачев А.В. Осаждение полимерных покрытий из активной газовой фазы // Вакуумные технологии и оборудование. Харьков: ННЦ ХФТИ. 2003. С. 123-140.
- Рогачев А.А., М.А. Ярмоленко, Рогачев А.В. Морфология и молекулярная структура наноразмерных металлсодержащих покрытий ПТФЭ, формируемых из активной газовой фазы // Материалы, технологии и инструменты. 2006. Т. 11: № 4. С. 51-55.
- Рогачев А.В., Топальский Д.В., Ярмоленко М.А., Рогачев А.А., Козлова А.И. Способ нанесения покрытия с антибактериальным действием на медицинское изделие на основе высокомолекулярного соединения // Патент Республики Беларусь на изобретение № 13256 от 30.06.2010 г.
- Рогачев А.В., Ярмоленко М.А., Рогачев А.А., Казаченко В.П. Способ нанесения композиционного металлополимерного покрытия // Патент Республики Беларусь на изобретение № 119287 от 30.06.2009 г.
- Титов И.В., Дорофеев В.Л., Арзамасцев А.П. Использование метода УФ-спектрофотометрии для установления подлинности лекарственных средств группы фторхинолонов // Вестник ВГУ. Сер. Химия, Биология. Фармация. 2004. № 2. С. 264-269
- Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. М.: Мир. 1963. 592 с.
- Дорофеев В.Л., Коновалов А.А., Кончин В.Ю., Арзамасцев А.П. Выявление фальсифицированных лекарст-венных препаратов, содержащих фторхинолоны, с использованием метода ИК-спектроскопии // Вестник ВГУ. Сер. Химия, Биология. Фармация. 2004. № 2. С. 183-187.
- Рогачев А.В., Ярмоленко М.А., Рогачев А.А., Горбачев Д.Л. Особенности плазмохимического синтеза, морфология и молекулярная структура нано- и микрокомпозиционных полимерных покрытий // Материалы. Технологии. Инструменты. 2009. Т. 14. № 1. С. 70-77.
- Гельфман М.И., Салищева О.В., Сечкарев Б.А., Сотникова Л.В. Взаимодействие солей серебра (I) с аммиаком // Естественные и технические науки. 2006. № 4. С. 77-79.
- Пятницкий И.В., Сухан В.В. Аналитическая химия серебра. М.: Наука. 1975. 264 с.
- Сергеев Б.М., Кирюхин М.В., Прусов А.Н., Сергеев В.Г. Получение наночастиц серебра в водных растворах полиакриловой кислоты // Вестник Московского университета. Сер. 2. Химия. 1999. Т. 40. № 2. С. 129-133.
- Карпов С.В. Оптические и нелинейно-оптические свойства ансамблей металлических наночастиц и органических молекул с делокализованными электронами: Автореф. дис. - докт. физ.-мат. наук: 01.04.05 // Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН. Красноярск. 2003. 35с.