Біохімічні та медичні дослідження бактерицидної активності гідрогелів з наночастинками срібла

Лікування ран передбачає створення умов для регенерації тканин та запобігання бактеріального зараження. Як антибактеріальні засоби використовують антибіотики, бактеріостатичні органічні речовини, іони металів та їх оксиди. Ми використовували гідрогелі поліакриламіду (P) та кополімеру декстран-поліакриламіду (DP) з різним вмістом зшиваючого агента N, N '-метилен-біс-акриламіду - 0.2%, 0.4%, 0.6%. Синтез AgNP в матрицях полімерів проводили ультрафіолетовою лампою при 365 нм. Розміри AgNP визначали за плазмонним резонансом на оптичних спектрами в діапазоні 300-800 нм. Аналіз оптичного поглинання AgNP в поліакриламідних та дексан-поліакриламідних гідрогелях із кількістю зшиваючого агента 0,2%, 0,4%, 0,6% показали, що умови утворення наночастинок срібла майже однакові, а їх діаметр знаходиться в межах 20-40 нм. Дослідження антибактеріальної активності проводили диско-дифузійним методом на агарі Мюллера-Хіінтона з використанням диких штамів Staphylococcus aureus та Escherichia coli. Інфікування відкритих ран проводили сумішшю диких штамів S. aureus and E. coli. Лікеування ран проводили класичним методом стерильних марлевих пов’язок, порожніми гідрогелями та з наночастинками срібла. Виявлено високу чутливість диких штамів S. aureus та E. coli до дії гідрогелю, що містить 20% розчин хлоргексидину. Діаметр затримки росту знаходиться в межах 15 мм. Серед переліку використаних матеріалів найвищу бактерицидну активність виявляють гідрогелі 0.4P та 0.4DP з AgNP. Їх ефективність вища на 45% для S. aureus і на 20% для E. coli порівняно з класичним антисептиком - хлоргексидином. Дослідження матеріалів in vivo, проведених на відкритих ранах із штучним бактеріальним зараженням, показали прискорення процесу загоєння при використанні гідрогелів 0.4P та 0.4DP з AgNP відносно класичного методу використання стерильних марлевих пов’язок. Застосування цих гідрогелів для лікування відкритих ран, заражених S. aureus та E. coli, допомагає прискорити процес загоєння та підтримує антисептичні умови протягом певного часу. Серед переліку перевірених гідрогелів, найбільш доцільно з метою лікування відкритих ран, використовувати поліакриламід та кополімер декстран-20 000 – поліакриламід з кількістю зшиваючого агента 0,4% (m/m), які містять наночастинки срібла з середнім діаметром 20-40 нм. Це пов’язано з їх високою ефективністю відносно грам-позитивних та грам-негативних мікроорганізмів та підтримці бактерицидних і бактеріостатичних умов, оптимальних для загоєння відкритих ран.

Wound treatment involves creating conditions for tissue regeneration and prevention of bacterial contamination. As antibacterial agents use antibiotics, bacteriostatic organic substances, metal ions and their oxides. We used polyacrylamide(P) and copolymer dextran-polyacrylamide (DP) hydrogels with different contain of cross-linking agent N,N′ -methylen-bis-acrylamide 0.2%, 0.4%, 0.6%. AgNPs synthesis in polymers matrices activated by UV-lamp at 365 nm. The size of AgNP was evaluated by means of plasmon resonance light absorption in the range at 300-800 nm. Analysis of the light absorption of AgNPs in polyacrylamide and dextane-polyacrylamide hydrogels with the crosslinking agent 0.2%, 0.4%, 0.6% indicated that the conditions of silver nanoparticles formation are almost the same and their diameter is in the range of 20-40 nm.
We investigated the antibacterial activity using a disc-diffusion method in Muller-Hinton agar on wild strains Staphylococcus aureus and Escherichia coli. The infection of the open wounds in rats was provoked by mixture of E. coli and S. aureus. The treatment was carried out by classical method using covering with a sterile bandage, pure hydrogel and hydrogel with silver nanoparticles. We found a high sensitivity of wild strains of S. aureus and E. coli to the action of hydrogel containing 20% chlorhexidine solution. The diameter of the growth retardation was around 15 mm. Among materials, we used the 0.4P and 0.4DP hydrogels with AgNPs demonstrated the highest antibacterial activity. Their efficacy were higher on 45% for S. aureus and 20% for E. coli compared to the classic antiseptic chlorhexidine.
The test of 0.4P and 0.4DP hydrogels in vivo that was conducted on open wounds upon experimental bacterial contamination showed an acceleration of healing process in relation to the classical method with using sterile gauze bandages. The use of these hydrogels for the treatment of open wounds infected by S. aureus and E. coli are helps to accelerate the healing process and maintains antiseptic conditions for some time. The most appropriate for the treatment of open wounds are the polyacrylamide and the copolymer dextran- polyacrylamide with 0.4% (m/m) of cross-link agent contained silver nanoparticles with an average diameter 20-40 nm. Due to their high efficiency against gram-positive and gram-negative microorganisms, these hydrogels are optimal for open wounds treatment.