БИОАКТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ, ОБЛАДАЮЩЕЕ АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫМ ЭФФЕКТОМ Российский патент 2024 года по МПК A61L27/28 A61L27/54 A61L31/08 

Изобретение относится к антибактериальному покрытию на основе бамбусурила[6] и бензалкония хлорида на поверхности пористого диоксида циркония в микроволновом поле с использованием органических растворителей в качестве сольватирующих агентов и может быть использовано для изготовления предметов медицинского назначения с антибактериальными свойствами.

Известен способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом (патент № RU 2580627, A61L 27/00 (2006.01), опубл. 10.04.2016). Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, включающий электроискровую обработку поверхности токопроводящей подложки обрабатывающим электродом, состоящим из биоактивной добавки в количестве 5-40 вес.%; антибактериальной металлической добавки в количестве 0,5-5 вес.%; и биосовместимого тугоплавкого соединения в количестве остальное. В качестве антибактериальной металлической добавки используется серебро и/или медь. В качестве биоактивной добавки используется гидроксиапатит, и/или трикальцийфосфат, и/или оксид кальция, и/или диоксид титана. Недостатком данного метода можно считать высокую цитотоксичность материала в следствие добавления металлической добавки: серебра и меди.

Известен способ получения антибактериального покрытия на основе пептидов (EP 2540325 B1, A61L 27/54, опубл. 2016-08-10). Настоящее изобретение относится к разработке полимера (поверхностно-активного вещества), который обладает как нетромбогенными, так и противомикробными свойствами. В данном способе разработано противомикробное поверхностно-активное вещество, которое ингибирует образование биопленки на поверхности медицинского устройства или имплантата, которая может быть источником систематической инфекции. В то же время за счет улучшения антитромбогенных свойств поверхностно-активное вещество снижает загрязнение имплантата и тромбоэмболию. Другие преимущества относятся к процессу нанесения покрытия, причем процесс нанесения покрытия по настоящему изобретению совместим с различными типами пластмасс, используемых для изготовления различных медицинских устройств. Кроме того, ПАВ не требует химической активации покрываемой поверхности. Поверхностно-активное вещество прикрепляется к гидрофобной поверхности через гидрофобные фрагменты, которые также присоединены к основной цепи поверхностно-активного вещества. Недостатком данного метода можно считать долгий процесс получения покрытия, низкая антибактериальная активность, а также пептиды могут стимулировать нежелательные иммунные реакции организма.

Известен способ получения биоразлагаемого композиционного материала с антибактериальным эффектом (патент № RU 2752860 C1, C08K 5/3415 (A61P 31/04), опубл. 11.08.2021). Изобретение относится к области полимерных материалов, а именно к биоразлагаемым полимерным композиционным материалам с антибактериальными свойствами и может быть использовано для придания поверхностям бактерицидных свойств, для изготовления бактерицидных упаковочных материалов и предметов медицинского назначения с антибактериальными свойствами. Предложен бактерицидный полимерный композиционный материал на основе полилактида, включающий в качестве антибактериального агента производное тетрафенилпорфирина, которое представляет собой 5,10,15,20-тетракис(4-н-гексилоксифенил)порфирин. Материал может быть выполнен в форме бактерицидной пленки или в форме бактерицидного нетканого волокнистого материала. Недостатком данного метода можно считать сложную процедуру изготовления антибактериального агента тетрафенилпорфирина, который необходимо очищать с использованием колоночной хроматографии.

Известен способ получения противомикробного покрытия и пленок, изготовленных из нанокристаллической целлюлозы, в которую включен оксид или гидроксид магния (WO2019026071A1, A01N59/06, опубл. 2019.02.07). Данное покрытие может быть использовано для изделий, состоящих из стекла, полимеров, гибридных материалов, биоматериалов, диэлектрических материалов, волокон, бумаги, картона, металлических поверхностей, цемента, бетона и др. Материал действует как «химическая ловушка» для микробов. Разработанное покрытие способствует усилению прилипания микробов к поверхности и/или служит материалом, который сам по себе (т.е. в отсутствие MgO) может способствовать увеличению микробной популяции на ней. Микробы погибают при контакте с MgO или противомикробными химическими веществами (например, пероксидами), получаемыми в результате химической реакции MgO или катализируемой MgO. Таким образом, целлюлоза и MgO обеспечивают синергетическую комбинацию: целлюлоза является хорошей средой для бактерий и тем самым фактически способствует контакту между бактериями и средой, которая используется для контроля их популяции. Недостатком данного метода можно считать низкую и избирательную антибактериальную активность.

Задачей настоящего изобретения является разработка биосовместимого покрытия, обладающего антибактериальным эффектом и стимулирующим рост клеток. Техническим результатом изобретения является повышенная антибактериальная активность покрытия относительно грамположительных и грамотрицательных бактерий и высокая биосовместимость.

Поставленная задача решается путем изготовления композиционного материала, обладающего антибактериальным эффектом, где на поверхность пористого скаффолда необходимо адсорбировать комплекс на основе бамбусурила[6] и бензалклония хлорида в смеси растворителей диметилсульфоксида и хлороформа, при следующем соотношении компонентов, мас %:

диметилсульфоксид 49,5 хлороформ 49,5 бамбусурил[6] 0,5 бензалконий хлорид 0,5

Решение поставленной задачи достигается путем адсорбции комплекса бамбусурила с бензалконием хлорида на поверхность пористого диоксида циркония (либо другого пористого скаффолда) с использованием микроволнового воздействия в присутствии органических растворителей.

Таким образом, в отличие от аналогов, заявленное покрытие позволяет легко модифицировать поверхность пористого скаффолда из диоксида циркония, а также поверхность любого другого пористого скаффолда, без предварительной модификации и обработки поверхности, а также без осуществления ковалентного взаимодействия между скаффолдом и покрытием.

Ниже приведены примеры осуществления заявляемого изобретения.

Пример 1. Решение поставленной задачи достигается путем адсорбции комплекса бамбусурила с бензалконием хлорида на поверхность диоксида циркония с использованием микроволнового воздействия. Бамбусурил сольватируют в смеси растворителей диметилсульфоксид, хлороформ (1:1). 0,1 г бамбусурила и 0,1 г бензалкония хлорида растворяют в 150 мл ДМСО и 150 мл хлороформа. Образец из пористого дикосида циркония помещают в автоклав, добавляют 15 мл рабочего раствора, а затем переносят в СВЧ-систему Speedwavefour. Параметры модификации следующие: мощность 1160 Вт, температура 70 °С, продолжительность 50 мин. После модификации образцы выдерживали в рабочем растворе в течение суток. Затем их промывали дистиллированной водой и сушили в вакуумной печи ЛТ-ВО/50 в течение 10 ч. На рисунке 1 изображены микрофотографии образцов до и после модификации комплексом бамбусурила с бензалконием хлорида. На фигуре 1 представлены микрофотографии объектов, полученные на растровом электронном микроскопе:

а) диоксида циркония до модификации,

б) диоксида циркония после модификации комплексом бамбусурила[6] с бензалконием хлорида.

Биосовместимость полученных композиционных материалов оценивалось путем изучения их гемолиза, данные представлены в Таблице 1.

Таблица 1 - Уровень гемолиза образцов группы ZrO₂+Bu[6]-Benz.Cl

№ Образец % гемолиза 1 ZrO₂ 1.6814±0.0012 2 BU[6]-Benz.Cl 0.2989±0.0017 3 ZrO₂+Bu[6]-Benz.Cl 0.9884±0.0033 4 CTRL 100 % 100 5 CTRL 0 % 0

ZrO₂ - гидроксиапатит; BU[6] - бамбусурил[6]; BU[6]-Benz.Cl - комплекс на основе бамбусурила[6] и бензалкония хлорида; CTRL - контроль.

Для изучения влияния образцов на грамположительную и грамотрицательную микрофлору в качестве тест-объектов использованы штаммы Staphylococcus aureus и Escherichia coli ATCC 25922, данные представлены в Таблице 2.

Таблица 2 - Результаты изучения антибактериальной активности

№ Образец Диаметр зоны подавления роста
E. coli, мм Диаметр зоны подавления роста
S. aureus, мм 1 ZrO₂+Benz.Cl 34,2±0,5 - 2 ZrO₂+Bu[6]-Benz.Cl 40,0±0,7 11,7±0,2 3 ZrO₂ Нет активности Нет активности 4 BU[6]- Benz.Cl Нет активности Нет активности 5 Benz.Cl 26,3±0,6 14,7±0,2 6 BU[6] Нет активности Нет активности

Пример 2

0,5 г бамбусурила[6] и 0,5 г бензалкония хлорида и растворяют в 150 мл ДМСО и 150 мл хлороформа. Образец из пористого диоксида циркония помещают в автоклав, добавляют 15 мл рабочего раствора, а затем переносят в СВЧ-систему Speedwavefour. Параметры модификации следующие: мощность 1160 Вт, температура 70 °С, продолжительность 50 мин. После модификации образцы выдерживали в рабочем растворе в течение суток. Затем их промывали дистиллированной водой и сушили в вакуумной печи ЛТ-ВО/50 в течение 10 ч. На рисунке 2 изображены микрофотографии образцов до и после модификации комплексом бамбусурила[6] с бензалконием хлорида. На фигуре 2 представлены микрофотографии объектов, полученные на растровом электронном микроскопе:

а) диоксида циркония до модифицкации,

б) диоксида циркония после модификации комплексом бамбусурила[6] с бензалконием хлорида.

Биосовместимость полученных композиционных материалов оценивалось путем изучения их гемолиза, данные представлены в Таблице 3.

Таблица 3 - Уровень гемолиза образцов группы ZrO₂+Bu[6]-Benz.Cl

№ Образец % гемолиза 1 ZrO₂ 1.6814±0.0012 2 BU[6]-Benz.Cl 0.2989±0.0017 3 ZrO₂+Bu[6]-Benz.Cl 0.8584±0.0033 4 CTRL 100 % 100 5 CTRL 0 % 0

ZrO₂ - гидроксиапатит; BU[6] - бамбусурил[6]; BU[6]-Benz.Cl - комплекс на основе бамбусурила[6] и бензалкония хлорида; CTRL - контроль.

Для изучения влияния образцов на грамположительную и грамотрицательную микрофлору в качестве тест-объектов использованы штаммы Staphylococcus aureus и Escherichia coli ATCC 25922, данные представлены в Таблице 4.

Таблица 4 - Результаты изучения антибактериальной активности

№ Образец Диаметр зоны подавления роста
E. coli, мм Диаметр зоны подавления роста
S. aureus, мм 1 ZrO₂+Benz.Cl 34,2±0,5 - 2 ZrO₂+Bu[6]-Benz.Cl 42,0±0,7 12,1±0,2 3 ZrO₂ Нет активности Нет активности 4 BU[6]- Benz.Cl Нет активности Нет активности 5 Benz.Cl 26,3±0,6 14,7±0,2 6 BU[6] Нет активности Нет активности

Изобретение может быть использовано для изготовления предметов медицинского назначения с антибактериальными свойствами. Способ получения биоактивного покрытия, обладающего антибактериальным эффектом, включает растворение бамбусурила и бензалконил хлорида в смеси растворителей, включающей диметилсульфоксид и хлороформ, размещение образца из пористого диоксида циркония в автоклаве, добавление 15 мл полученного рабочего раствора, обработку в СВЧ-системе в течение 50 минут при температуре 70°С и мощности 1160 Вт, выдержку в рабочем растворе в течение суток, промывку дистиллированной водой и сушку в вакуумной печи в течение 10 ч. При этом для приготовления рабочего раствора компоненты берут при следующем соотношении: бамбусурил - 0,1 г, бензалкония хлорид - 0,1 г, диметилсульфоксид - 150 мл, хлороформ - 150 мл; или бамбусурил - 0,5 г, бензалкония хлорид - 0,5 г, диметилсульфоксид - 150 мл, хлороформ - 150 мл. Способ обеспечивает получение покрытия с повышенной антибактериальной активностью относительно грамположительных и грамотрицательных бактерий и высокой биосовместимостью. 2 ил., 4 табл., 2 пр.

Способ получения биоактивного покрытия, обладающего антибактериальным эффектом, включающий растворение бамбусурила и бензалконил хлорида в смеси растворителей, включающей диметилсульфоксид и хлороформ, размещение образца из пористого диоксида циркония в автоклаве, добавление 15 мл полученного рабочего раствора, обработку в СВЧ-системе в течение 50 минут при температуре 70°С и мощности 1160 Вт, выдержку в рабочем растворе в течение суток, промывку дистиллированной водой и сушку в вакуумной печи в течение 10 ч, причем для приготовления рабочего раствора компоненты берут при следующем соотношении: бамбусурил - 0,1 г, бензалкония хлорид - 0,1 г, диметилсульфоксид - 150 мл, хлороформ - 150 мл; или бамбусурил - 0,5 г, бензалкония хлорид - 0,5 г, диметилсульфоксид - 150 мл, хлороформ - 150 мл.