Гордина Екатерина Михайловна, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отделения профилактики и лечения раневой инфекции
195427, Россия, г. Санкт-Петербург, улица Академика Байкова, д. 8
Dr. Ekaterina M. Gordina, MD, PhD, Senior Researcher, Department of Wound Infection Treatment and Prevention
8, Akademika Baykova Street, St. Petersburg, 195427
Божкова Светлана Анатольевна, доктор медицинских наук, заведующая научным отделением профилактики и лечения раневой инфекции и отделением клинической фармакологии, профессор кафедры травматологии и ортопедии
195427, г. Санкт-Петербург, улица Академика Байкова, д. 8
Prof. Svetlana A. Bozhkova, MD, DSc, Head of the Scientific Department of Wound Infection Treatment and Prevention, Head of the Department of Clinical Pharmacology
8, Akademika Baykova Street, St. Petersburg, 195427
Лабутин Дмитрий Владимирович, младший научный сотрудник, научное отделение профилактики и лечения раневой инфекции
195427, г. Санкт-Петербург, улица Академика Байкова, д. 8
Dr. Dmitry V. Labutin, MD, Junior Researcher, Division of Wound Infection Treatment and Prevention
8, Akademika Baykova Street, St. Petersburg, 195427
Уткин Юрий Аркадьевич, заместитель генерального директора по медицинскому направлению; генеральный директор
614000, г. Пермь, ул. Новозвягинская, д. 57; 614000, г. Пермь, ул. Ленина, д. 68
Mr. Yuri A. Utkin, Deputy Chief Executive Officer; Chief Executive Officer
57, Novozvyaginskaya Street, Perm, 614000; 68, Lenina Street, Perm, 614000
Аптуков Андрей Исмагилович, начальник научно-производственного отдела
614000, г. Пермь, ул. Новозвягинская улица, д. 57
Mr. Andrey I. Aptukov, Head of the R&D Department
57, Novozvyaginskaya Street, Perm, 614000
Цель. Определение цитосовместимости углерод-углеродных композиционных материалов, а также возможность их импрегнации ванкомицином.
Материалы и методы. В исследование включены образцы углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ). Цитосовместимость блоков УУКМ оценивали на культуре эукариотических клеток линии Vero. Биопленки S.aureus ATCC 29213 (MSSA), S.aureus ATCC 43300 (MRSA), S.epidermidis ATCC 12228 (MSSE), S.epidermidis ATCC 29887 (MRSE) формировали путем погружения стерильных тестируемых образцов УУКМ в питательную среду с бактериями. После суточной инкубации образцы промывали, помещали в УЗ-мойку, а затем выполняли посев соникационной жидкости методом секторных посевов. Для насыщения антибиотиком блоки УУКМ помещали в раствор ванкомицина, затем лиофилизировали при отрицательном давлении с постепенным нагревом. Наличие антимикробной активности полученных блоков изучали в отношении тех же эталонных культур стафилококков чашечным методом. Динамику элюции ванкомицина из УУКМ выполняли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Результаты. Анализ цитосовместимости полученных образцов УУКМ показал, что клетками Vero в присутствии тестируемого материала сохраняют свою жизнеспособность. С учетом высокопористой структуры УУКМ с наличием значительного количества пор различного диаметра можно сделать предположение о возможной хорошей остеоинтеграции данного материала. Определено, что на образцах без дополнительной импрегнации антибактериальным препаратом эталонные штаммы стафилококков способны сформировать биопленку с достаточным для инициации инфекционного процесса количеством бактериальных клеток. Длительность антимикробной активности импрегнированных антибиотиком образцов в отношении эталонных штаммов стафилококков составила максимально 3 суток. Установлено, что подавляющее количество антибиотика элюировало в инкубационную среду из УУКМ в первые двое суток.
Заключение. Таким образом, цитосовместимость углерод-углеродного композиционного материала с эукариотическими клетками в совокупности с его пористостью и возможностью импрегнации образцов ванкомицином, позволяют считать перспективной дальнейшую разработку методики получения имплантатов с антимикробной активностью с целью их применения в клинической практике в условиях инфекционного процесса, а также рассматривать УУКМ как основу для получения тканеинженерных конструкций.
Aim. To determine the cytocompatibility of carbon-carbon composite materials (CCCM) and assess their ability to be impregnated with vancomycin.
Materials and Methods. The study included samples of carbon-carbon composite materials (CCCM). The cytocompatibility of CCCM blocks was evaluated using a culture of eukaryotic cells (Vero cell line). Biofilms of S. aureus ATCC 29213 (MSSA), S. aureus ATCC 43300 (MRSA), S. epidermidis ATCC 12228 (MSSE), and S. epidermidis ATCC 29887 (MRSE) were formed by immersing sterile test samples of CCCM into a nutrient medium which contained bacteria. After 24-hour incubation, the samples were washed, placed in an ultrasonic bath, and sonication fluid was inoculated using the sector method. To saturate the CCCM blocks with antibiotics, they were placed into a vancomycin solution and then lyophilized under negative pressure with gradual heating. The antimicrobial activity of the resulting blocks was studied using the cup plate method against the same reference cultures of staphylococci. The dynamics of vancomycin elution from CCCM was investigated using high-performance liquid chromatography.
Results. Vero cells maintained their viability in the presence of the tested material. Considering the highly porous structure of CCCM and variable diameter of the pores, we suggested a good osteointegration potential of this material. On the samples without an impregnation with an antibacterial drug, reference strains of staphylococci were able to form a biofilm with a sufficient number of bacterial cells to initiate an infectious process. The duration of antimicrobial activity of the antibioticim-pregnated samples against the reference staphylococcal strains was up to 3 days. The majority of the antibiotic eluted from the CCCM into the incubation medium during the first two days.
Conclusion. The cytocompatibility and porosity of CCCM in combination with a vancomycin impregnation makes this material promising for the fabrication of implants with antimicrobial activity as well as tissue engineering constructs.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.