Исследование антимикробной активности ткани, обработанной с помощью наноразмерных частиц металлов

В процессе хранения и эксплуатации целлюлозных текстильных материалов и изготовленных на их основе изделий, возможно их повреждение различными видами микроорганизмов – бактериями, микроскопическими грибами и др. При микробиологическом разрушении материалов, сопровождающемся снижением их молекулярной массы и изменением характера молекулярно-массового распределения, заметно ухудшаются их физико-механические свойства и, в первую очередь, прочностные и деформационные характеристики[1].

Для предотвращения микробиологического разрушения и продления срока эксплуатации текстильных материалов разрабатываются и успешно применяются различ- ные составы для придания им антимикробных свойств. Автором настоящей статьи был разработан способ придания антимикробных свойств целлюлозным текстильным материалам с использованием наночастиц металлов – в частности меди, оксидов меди и железа [2].

В данной статье хотелось бы уделить отдельное внимание полученным результатам микробиологических испытаний обработанных образцов хлопчатобумажной ткани на антимикробную активность.

Объекты и методы исследований

Объектом исследования являлась хлопчатобумажная ткань артикула 03С7-БЧ484 бязевой группы, обработанная раствором с восстановленными наноразмерными частицами меди, оскидами меди и железа. Кроме того, для проведения сравнительного анализа были использованы образцы такой же ткани, обработанной фталоцианиновым красителем Reactive blue 21, а также образцы, обработанные известным коммерческим антимикробным препаратом Sanitized (Швейцария).

В работе был использован микробиологический метод исследования.

Результаты и их обсуждение

Первые испытания на бактериальное обсеменение были проведены в условиях НИИ микробиологии и вирусологии МОН РК.

Методика данного исследования и результаты, подтверждающие эффективность разработанного способа, подробно освещены в предыдущей работе авторов [2].

В лабораторных условиях Будапештского университета технологии и экономики были проведены испытания на микробиологическом анализаторе BacTrac 4100(рис.1а). Экспресс-анализатор BacTrac 4100 автоматически регистрирует рост широкого спектра микроорганизмов. Принцип действия прибора BacTrac 4100 основан на методе измерения импенданса. В последние годы данный метод завоевал рынок именно благодаря своей универсальности и надежности. Прибор BacTrac 4100 регистрирует два параметра:М-параметр (импенданс среды) и Е-параметр (электродный импенданс), которые учитываются отдельно или в комбинации. Измерительная система прибора BacTrac 4100 является высокочувствительной к микробным метаболитам и позволяет проводить измерения даже в селективных питательных средах. В нашем случае испытания проводились в среде с Escherichia coli . В ячейки с заранее подготовленной средой были помещены следующие образцы тканей размером10×10 мм (рис. 2б):

• 1)    необработанный образец;

• 2)    образец, обработанный коммерческим препаратом Sanitized Silver;

• 3)    образец, покрашенный фталоцианиновым красителем Reactiveblue 21 (краситель содержит в своем составе медь);

• 4)    образец, обработанный раствором в своем составе содержашем наночастицы меди, ее оксида и оксида железа.

  

  а                       б

  Рисунок 1 – Микробиологический анализатор BacTrac 4100:

  а) общий вид анализатора; б) ячейка с питательной средой и помещенным в нее образцом ткани.

  
  

Результаты данного исследования не выявили существенной разницы между образцом, обработанным Sanitized и образ- цом, обработанным с использованием наночастиц металлов (рис.2). Следовательно, можно сделать предположение об их схожей антимикробной активности против E.coli. Следует отметить, что исследования на этом анализаторе будут продолжены с уменьшенными концентрациями E.coli для получения результатов зависимости влияния концентрации на антимикробную активность.

В 2014 году вступил в силу гармонизированный стандарт «Текстиль Определение антибактериальной активности изделий с антибактериальной обработкой. СТ РК ISO 20743-2012» [3]. Однако, осуществить испытания строго в соответствии с этим стандартом не представилось возможным.

Штаммов, регламентированных в Стандарте для испытаний, не оказалось ни в одном учреждении РК, занимающимся исследованиями по проверке антимикробной активности. Ввиду того, что указанные в Стандарте штаммы являются условно патогенными, испытания требуют особых условий безопасности. Однако в Стандарте присутствует примечание о возможности замены штаммов их эквивалентами. Авторами были проведены анализы на антимикробную активность с использованием эквивалентных штаммов.

Рисунок 2 – Кривые импендансного сигнала исследуемых образцов ткани

Результаты проведенных испытаний также подтвердили эффективность разработанного нового способа придания антимикробных свойств х/б текстильным материалам, хотя в данном случае ткань, обработанная препаратом Sanitized Silver, оказалась несколько более эффективной (рис.3).

Рисунок 3 – Зоны задержки роста бактерий образцов, обработанных составом с наночастицами меди, оксидов меди и железа при различных концентрациях: а) 0,2%, б)2%, в) 2% (щелочь в данном случае была нагрета до 800С)

Величина зоны задержки составила –S.

Aureus АТСС 25992 - 4 мм, K.pneumoniae

АТСС 700603 –2-4 мм, C. albicans – рост грибов был задержан только в случае обработки тканей препарататом Sanitized, зона задержки роста составила 5-10 мм. Образец, окрашенный фталоцианиновым красителем Reactive blue 21 не проявил антимикробной активности.

Заключение, выводы

На основании проведенных исследований можно сделать следующий вывод: все виды испытаний, проведенных для проверки антимикробной активности, свидетельствуют об эффективности разработанного авторами способа придания антимикробных свойств целлюлозным текстильным материалам с использованием наночастиц металлов.

János Gombkötő за помощь в проведении исследований на микробиологическом анализаторе BacTrac 4100.