RU2814059C1 - Method of producing biocomposite materials with regenerative and antiseptic properties based on bacterial cellulose hydrogels - Google Patents
Method of producing biocomposite materials with regenerative and antiseptic properties based on bacterial cellulose hydrogels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814059C1 RU2814059C1 RU2023111493A RU2023111493A RU2814059C1 RU 2814059 C1 RU2814059 C1 RU 2814059C1 RU 2023111493 A RU2023111493 A RU 2023111493A RU 2023111493 A RU2023111493 A RU 2023111493A RU 2814059 C1 RU2814059 C1 RU 2814059C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bacterial cellulose
- hydrogel
- producing
- ratio
- wound
- Prior art date
Links
- 229920002749 Bacterial cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 68
- 239000005016 bacterial cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 8
- IECPWNUMDGFDKC-UHFFFAOYSA-N Fusicsaeure Natural products C12C(O)CC3C(=C(CCC=C(C)C)C(O)=O)C(OC(C)=O)CC3(C)C1(C)CCC1C2(C)CCC(O)C1C IECPWNUMDGFDKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- IECPWNUMDGFDKC-MZJAQBGESA-N fusidic acid Chemical compound O[C@@H]([C@@H]12)C[C@H]3\C(=C(/CCC=C(C)C)C(O)=O)[C@@H](OC(C)=O)C[C@]3(C)[C@@]2(C)CC[C@@H]2[C@]1(C)CC[C@@H](O)[C@H]2C IECPWNUMDGFDKC-MZJAQBGESA-N 0.000 claims abstract description 22
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 108010025899 gelatin film Proteins 0.000 claims abstract description 13
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 11
- 241000003490 Komagataeibacter sucrofermentans Species 0.000 claims abstract description 11
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- CZMRCDWAGMRECN-UHFFFAOYSA-N Rohrzucker Natural products OCC1OC(CO)(OC2OC(CO)C(O)C(O)C2O)C(O)C1O CZMRCDWAGMRECN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000011505 plaster Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229960004675 fusidic acid Drugs 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 6
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 6
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 4
- PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N Cellulose, microcrystalline Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 34
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 abstract description 33
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000003701 mechanical milling Methods 0.000 abstract 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 14
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 11
- 239000000306 component Substances 0.000 description 11
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 9
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 9
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 6
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- CXQWRCVTCMQVQX-LSDHHAIUSA-N (+)-taxifolin Chemical compound C1([C@@H]2[C@H](C(C3=C(O)C=C(O)C=C3O2)=O)O)=CC=C(O)C(O)=C1 CXQWRCVTCMQVQX-LSDHHAIUSA-N 0.000 description 5
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 5
- 229940124350 antibacterial drug Drugs 0.000 description 5
- XCGZWJIXHMSSQC-UHFFFAOYSA-N dihydroquercetin Natural products OC1=CC2OC(=C(O)C(=O)C2C(O)=C1)c1ccc(O)c(O)c1 XCGZWJIXHMSSQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- QNVSXXGDAPORNA-UHFFFAOYSA-N Resveratrol Natural products OC1=CC=CC(C=CC=2C=C(O)C(O)=CC=2)=C1 QNVSXXGDAPORNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 4
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000021283 resveratrol Nutrition 0.000 description 4
- 229940016667 resveratrol Drugs 0.000 description 4
- HJHVQCXHVMGZNC-JCJNLNMISA-M sodium;(2z)-2-[(3r,4s,5s,8s,9s,10s,11r,13r,14s,16s)-16-acetyloxy-3,11-dihydroxy-4,8,10,14-tetramethyl-2,3,4,5,6,7,9,11,12,13,15,16-dodecahydro-1h-cyclopenta[a]phenanthren-17-ylidene]-6-methylhept-5-enoate Chemical compound [Na+].O[C@@H]([C@@H]12)C[C@H]3\C(=C(/CCC=C(C)C)C([O-])=O)[C@@H](OC(C)=O)C[C@]3(C)[C@@]2(C)CC[C@@H]2[C@]1(C)CC[C@@H](O)[C@H]2C HJHVQCXHVMGZNC-JCJNLNMISA-M 0.000 description 4
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 4
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LUKBXSAWLPMMSZ-OWOJBTEDSA-N Trans-resveratrol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1\C=C\C1=CC(O)=CC(O)=C1 LUKBXSAWLPMMSZ-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 3
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 3
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 3
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 3
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 3
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 3
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 3
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 3
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 3
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- -1 alkaline earth metal sulfates Chemical class 0.000 description 2
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 230000009036 growth inhibition Effects 0.000 description 2
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 102220240796 rs553605556 Human genes 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 2
- 108020004465 16S ribosomal RNA Proteins 0.000 description 1
- 235000002837 Acetobacter xylinum Nutrition 0.000 description 1
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930186147 Cephalosporin Natural products 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 241001136169 Komagataeibacter xylinus Species 0.000 description 1
- 102000016943 Muramidase Human genes 0.000 description 1
- 108010014251 Muramidase Proteins 0.000 description 1
- 108010062010 N-Acetylmuramoyl-L-alanine Amidase Proteins 0.000 description 1
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 1
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 206010072170 Skin wound Diseases 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000295644 Staphylococcaceae Species 0.000 description 1
- 206010041925 Staphylococcal infections Diseases 0.000 description 1
- 206010053615 Thermal burn Diseases 0.000 description 1
- 206010048038 Wound infection Diseases 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 208000030961 allergic reaction Diseases 0.000 description 1
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000259 anti-tumor effect Effects 0.000 description 1
- 230000000840 anti-viral effect Effects 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- BLFLLBZGZJTVJG-UHFFFAOYSA-N benzocaine Chemical compound CCOC(=O)C1=CC=C(N)C=C1 BLFLLBZGZJTVJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229940124587 cephalosporin Drugs 0.000 description 1
- 150000001780 cephalosporins Chemical class 0.000 description 1
- 238000001218 confocal laser scanning microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003596 drug target Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000000981 epithelium Anatomy 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000000416 exudates and transudate Anatomy 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 230000002439 hemostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010562 histological examination Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000001990 intravenous administration Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 235000019226 kombucha tea Nutrition 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229960000282 metronidazole Drugs 0.000 description 1
- VAOCPAMSLUNLGC-UHFFFAOYSA-N metronidazole Chemical compound CC1=NC=C([N+]([O-])=O)N1CCO VAOCPAMSLUNLGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003282 necrolytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000002674 ointment Substances 0.000 description 1
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000008194 pharmaceutical composition Substances 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N phosphatidylcholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCCCCCCC=CCCCCCCCC WTJKGGKOPKCXLL-RRHRGVEJSA-N 0.000 description 1
- 230000003032 phytopathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 1
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000002636 symptomatic treatment Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036575 thermal burns Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу получения биокомпозита на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы и действующих веществ (в частности биосовместимых полисахаридов), которые способствовали бы регенерации тканей и обладали антисептическим действием.The invention relates to the field of biotechnology, namely to a method for producing a biocomposite based on bacterial cellulose hydrogels and active substances (in particular biocompatible polysaccharides), which would promote tissue regeneration and have an antiseptic effect.
Назначением биокомпозита, получаемого на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы и действующих веществ, является создание раневого покрытия, способного не только обеззараживать рану, но и обеспечивать скорейшее ее заживление, а также соответствовать другим требованиям, предъявляемым к идеальной раневой повязке (легко прикрепляться и удаляться, обеспечивать газообмен, абсорбировать экссудат, сохранять влажную среду и т.д.) (Anton-Sales, I. Opportunities of bacterial cellulose to treat epithelial tissues / I. Anton-Sales, U. Beekmann, A. Laromaine // Current Drug Targets, 2019. 20 (8). pр. 808-822).The purpose of the biocomposite, obtained on the basis of bacterial cellulose hydrogels and active ingredients, is to create a wound covering that can not only disinfect the wound, but also ensure its rapid healing, as well as meet other requirements for an ideal wound dressing (easily attached and removed, ensure gas exchange , absorb exudate, maintain a moist environment, etc.) (Anton-Sales, I. Opportunities of bacterial cellulose to treat epithelial tissues / I. Anton-Sales, U. Beekmann, A. Laromaine // Current Drug Targets, 2019. 20 (8). pp. 808-822).
Для эффективного лечения ран кожи большой площади, для которых характерна подверженность инфекции и длительное заживление, были исследованы многочисленные материалы для перевязки ран, поскольку традиционные (вата, марля, бинт) имеют ряд недостатков. Среди них имеют место повязки, в основе которых лежат различные природные и синтетические материалы, в том числе и полисахариды.For the effective treatment of large-area skin wounds, which are characterized by susceptibility to infection and prolonged healing, numerous wound dressing materials have been studied, since traditional ones (cotton wool, gauze, bandage) have a number of disadvantages. Among them are dressings based on various natural and synthetic materials, including polysaccharides.
Известна фармацевтическая композиция, применяемая для лечения ожогов, в состав которой входит полисахарид - декстран, а именно окисленный декстран с молекулярной массой 35-65 кДа, а также вспомогательные компоненты для симптоматической терапии ожогов: анестезин, фосфатидилхолин, полиэтиленоксид с молекулярной массой 1,5-6,0 кДа, метронидазол и фармацевтически приемлемый наполнитель (RU 2473349, МПК A61K 31/721, A61K 31/136, A61K 31/045, A61K 31/4164, A61K 31/685, A61P 17/02, опубл. 27.01.2013).There is a known pharmaceutical composition used for the treatment of burns, which includes a polysaccharide - dextran, namely oxidized dextran with a molecular weight of 35-65 kDa, as well as auxiliary components for the symptomatic treatment of burns: anesthesin, phosphatidylcholine, polyethylene oxide with a molecular weight of 1.5- 6.0 kDa, metronidazole and pharmaceutically acceptable excipient (RU 2473349, IPC A61K 31/721, A61K 31/136, A61K 31/045, A61K 31/4164, A61K 31/685, A61P 17/02, publ. 01/27/2013 ).
Данное изобретение обладает высокой лечебной эффективностью, изученной на лабораторных животных. Недостатком изобретения является то, что оно представляет собой слегка опалесцирующую бесцветную жидкость, что является менее удобной формой для использования при лечении ран, чем гидрогель.This invention has high therapeutic efficacy, studied in laboratory animals. A disadvantage of the invention is that it is a slightly opalescent, colorless liquid, which is a less convenient form for use in wound treatment than a hydrogel.
Известна повязка для лечения ран в виде пленки, включающая хитозан, полученный из панцирей краба, в виде соли уксусной кислоты, сульфаты щелочных и щелочно-земельных металлов в качестве сшивающего агента, уксусную кислоту и антибактериальные препараты, при следующем соотношении компонентов, мас.%: хитозан - 65-70, антибактериальные препараты - 2-14, сшивающий агент - 10-15, уксусная кислота - остальное (RU 2582220, МПК A61L 15/20, A61L 15/28, A61L 15/44, A61F 13/00, опубл. 20.04.2016).A known dressing for the treatment of wounds is in the form of a film, including chitosan obtained from crab shells in the form of an acetic acid salt, alkali and alkaline earth metal sulfates as a cross-linking agent, acetic acid and antibacterial drugs, in the following ratio of components, wt.%: chitosan - 65-70, antibacterial drugs - 2-14, cross-linking agent - 10-15, acetic acid - the rest (RU 2582220, IPC A61L 15/20, A61L 15/28, A61L 15/44, A61F 13/00, publ. 04/20/2016).
Использование сульфатов щелочных и щелочно-земельных металлов, таких как сульфат натрия, сульфат калия, сульфат кальция, позволяет пролонгировать выход антибактериальных препаратов и, как следствие, получить повязку для лечения ран, обладающую регенерирующими, антибактериальными свойствами, пролонгированным действием антибактериальных препаратов и являющуюся нерастворимой и мягкой.The use of alkali and alkaline earth metal sulfates, such as sodium sulfate, potassium sulfate, calcium sulfate, makes it possible to prolong the release of antibacterial drugs and, as a result, to obtain a dressing for the treatment of wounds that has regenerating, antibacterial properties, prolonged action of antibacterial drugs and is insoluble and soft.
Недостатком заявленного изобретения является использование в качестве антибактериальных препаратов антибиотиков цефалоспоринового ряда, что создает риск развития антибиотикорезистентности. Кроме того, технологию производства повязки для лечения ран затрудняет необходимость ее выдерживания в течение 7 суток для испарения растворителя.The disadvantage of the claimed invention is the use of cephalosporin antibiotics as antibacterial drugs, which creates a risk of developing antibiotic resistance. In addition, the technology for producing a wound treatment dressing is hampered by the need to leave it for 7 days to allow the solvent to evaporate.
Известна биологически активная гелевая повязка, содержащая в своем составе смесь из альгината натрия и порошка природных цеолитовых пород, предпочтительно клиноптилолит-смектитовых, и используемая для лечения ран (RU 2588968, МПК A61L 15/18, A61F 13/00, A61K 33/00, A61P 17/02, B82B 1/00, опубл. 10.07.2016).A biologically active gel dressing is known, containing a mixture of sodium alginate and powder of natural zeolite rocks, preferably clinoptilolite-smectite, and used for the treatment of wounds (RU 2588968, IPC A61L 15/18, A61F 13/00, A61K 33/00, A61P 17/02, B82B 1/00, publ. 07/10/2016).
Данное изобретение показало высокую эффективность в эксперименте на лабораторных животных за счет использования альгината натрия в качестве полимерной гидрогелевой матрицы, иммобилизующую частицы цеолита, исключающую их прямое взаимодействие с раневой поверхностью, легко удаляющуюся с раны (при необходимости этого) без ее повреждения. Недостатком изобретения является возможность возникновения аллергической реакции, а также хранение ее в виде смеси порошков, что затрудняет оперативное применение для лечения раны.This invention has shown high efficiency in experiments on laboratory animals due to the use of sodium alginate as a polymer hydrogel matrix, which immobilizes zeolite particles, excluding their direct interaction with the wound surface, and is easily removed from the wound (if necessary) without damaging it. The disadvantage of the invention is the possibility of an allergic reaction, as well as its storage in the form of a mixture of powders, which makes prompt use for wound treatment difficult.
Известно раневое покрытие с лечебным действием, представляющее собой единый комплекс из перфорированной целлюлозы Acetobacter xylinum и биологически активных ингредиентов, имеющих лечебный эффект. В раневое покрытие включены комплекс фуллерен С60/Tween-80 (антиоксидант), антимикробный компонент, антиферментный и гемостатический компонент, некролитический компонент (RU 2437681, МПК A61L 15/18, A61L 15/44, A61L 15/28, опубл. 27.12.2011).A wound dressing with a therapeutic effect is known, which is a single complex of perforated cellulose Acetobacter xylinum and biologically active ingredients that have a therapeutic effect. The wound covering includes a fullerene C 60 /Tween-80 complex (antioxidant), an antimicrobial component, an antienzyme and hemostatic component, a necrolytic component (RU 2437681, IPC A61L 15/18, A61L 15/44, A61L 15/28, publ. December 27. 2011).
Недостатком данного изобретения является то, что способы выполнения раневого покрытия, представленные в изобретении, не совсем пригодны для использования в медицинской практике, поскольку предполагается выдерживание повязки перед применением в течение 60 минут в специально приготовленном растворе.The disadvantage of this invention is that the methods for performing wound covering presented in the invention are not entirely suitable for use in medical practice, since it is assumed that the dressing should be kept in a specially prepared solution for 60 minutes before use.
Бактериальная целлюлоза и ее производные обладают рядом свойств, которые делают их интересными в качестве материалов для перевязки ран, таких как способность к биологическому разложению, биосовместимость, высокое содержание влаги, большая площадь поверхности, гибкость и механическая стабильность. Кроме того, при использовании в качестве повязки на рану оптическая прозрачность бактериальной целлюлозы обеспечивает возможность использования диагностики на основе лазерной визуализации, такой как многофотонная томография, оптическая когерентная томография и конфокальная лазерная сканирующая микроскопия, что позволяет неинвазивно следить за процессом заживления раны. Также она демонстрирует высокую температурную стабильность, что позволяет проводить процессы температурной стерилизации композитов на ее основе (Ribeiro D. M. L. Polysaccharide-Based Formulations for Healing of Skin-Related Wound Infections: Lessons from Animal Models and Clinical Trials / D. M. L. Ribeiro, A. R. Carvalho Júnior, G. H. R. Vale de Macedo // Biomolecules, 2019. 10 (1). Pp. 1-16. DOI: 10.3390/biom10010063.; Carvalho T. Latest Advances on Bacterial Cellulose-Based Materials for Wound Healing, Delivery Systems and Tissue Engineering / T. Carvalho, G. Guedes, F. L. Sousa // Biotechnology Journal, 2019. 14. pp. 1-19. DOI: 10.1002/biot.201900059).Bacterial cellulose and its derivatives have a number of properties that make them interesting as wound dressing materials, such as biodegradability, biocompatibility, high moisture content, high surface area, flexibility and mechanical stability. Additionally, when used as a wound dressing, the optical transparency of bacterial cellulose enables the use of laser imaging-based diagnostics such as multiphoton tomography, optical coherence tomography, and confocal laser scanning microscopy, allowing non-invasive monitoring of wound healing. It also demonstrates high temperature stability, which allows for temperature sterilization of composites based on it (Ribeiro D. M. L. Polysaccharide-Based Formulations for Healing of Skin-Related Wound Infections: Lessons from Animal Models and Clinical Trials / D. M. L. Ribeiro, A. R. Carvalho Júnior, G. H. R. Vale de Macedo // Biomolecules, 2019. 10 (1). Pp. 1-16. DOI: 10.3390/biom10010063.; Carvalho T. Latest Advances on Bacterial Cellulose-Based Materials for Wound Healing, Delivery Systems and Tissue Engineering / T. Carvalho , G. Guedes, F. L. Sousa // Biotechnology Journal, 2019. 14. pp. 1-19. DOI: 10.1002/biot.201900059).
Наиболее близким решением, взятым в качестве прототипа, является способ получения биокомпозита с антибактериальными свойствами на основе гидрогеля бактериальной целлюлозы. При этом гидрогель бактериальной целлюлозы получают с внесением антибиотика фузидина натрия или фермента лизоцима в концентрации 7,5 мг/мл и 1 мг/мл гидрогеля соответственно (RU 2771864, МПК C12N 1/20, A61L 15/36, A61K 35/66, опубл. 13.05.2022).The closest solution, taken as a prototype, is a method for producing a biocomposite with antibacterial properties based on bacterial cellulose hydrogel. In this case, a bacterial cellulose hydrogel is obtained with the addition of the antibiotic fusidine sodium or the enzyme lysozyme at a concentration of 7.5 mg/ml and 1 mg/ml hydrogel, respectively (RU 2771864, IPC C12N 1/20, A61L 15/36, A61K 35/66, publ. 05/13/2022).
Недостатком прототипа является то, что в данном изобретении в составах биокомпозитов отсутствуют компоненты, обеспечивающие пролонгированное лечебное действие раневых покрытий, что создает возможность для их улучшения. Кроме того, полифенолы растительного происхождения, являющиеся антиоксидантами, имеют доказанную эффективность при заживлении ран и могут быть внесены в композиционные материалы на основе бактериальной целлюлозы для увеличения регенеративной способности.The disadvantage of the prototype is that in this invention the compositions of biocomposites do not contain components that provide a prolonged therapeutic effect of wound coverings, which creates the opportunity for their improvement. In addition, plant-derived polyphenols, which are antioxidants, have proven effectiveness in wound healing and can be incorporated into bacterial cellulose-based composite materials to increase regenerative capacity.
Технический результат заявленного изобретения заключается в расширении ассортимента раневых покрытий на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы с регенеративными и антисептическими свойствами.The technical result of the claimed invention is to expand the range of wound coverings based on bacterial cellulose hydrogels with regenerative and antiseptic properties.
Сущность изобретения заключается в том, что способ получения биокомпозиционных материалов с регенеративными и антисептическими свойствами на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы включает синтез гель-пленки бактериальной целлюлозы культурой-продуцентом Komagataeibacter sucrofermentans В-11267 в статических условиях на среде, содержащей отход свеклосахарного производства - мелассу, последующее ее очищение и механическое измельчение в течение 10 минут с получением гидрогеля бактериальной целлюлозы с гидромодулем с соотношением 1:3 и внесение в него действующих веществ. В качестве действующих веществ могут быть использованы следующие компоненты: дигидрокверцетин в количестве 2% от массы бактериальной целлюлозы, ресвератрол в количестве 0,1% от массы бактериальной целлюлозы, 2%-ный раствор хитозана, смешанный в уксусной кислоте, фузидин натрия, 2%-ный раствор альгината натрия в воде.The essence of the invention lies in the fact that the method for producing biocomposite materials with regenerative and antiseptic properties based on bacterial cellulose hydrogels includes the synthesis of a gel film of bacterial cellulose by the producing culture Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 under static conditions in a medium containing beet sugar production waste - molasses, the subsequent its purification and mechanical grinding for 10 minutes to obtain a bacterial cellulose hydrogel with a hydromodule with a ratio of 1:3 and adding active ingredients to it. The following components can be used as active ingredients: dihydroquercetin in an amount of 2% by weight of bacterial cellulose, resveratrol in an amount of 0.1% by weight of bacterial cellulose, 2% chitosan solution mixed in acetic acid, sodium fusidine, 2% - a solution of sodium alginate in water.
Способ осуществляют следующим образом:The method is carried out as follows:
Культивирование культуры-продуцента осуществляли на скошенных агаризованных средах в пробирках в термостате при температуре 28 градусов в течение 3 суток. После культивирования полученную культуру из пробирок смывали десятью миллилитрами питательной среды с мелассой, в результате чего получали суспензию микроорганизмов. Ее использовали для засева посевных колб со 100 мл среды (инокулят). Культивирование проводили на шейкере-инкубаторе ES-20/60 (BIOSAN, Латвия) при 250 об./мин 24 часа при 28 градусах. Затем питательную среду объемом 200 мл засевали 20 мл инокулята (10% от объема среды). Гель-пленку бактериальной целлюлозы (ГПБЦ) получали в статических условиях в термостате при 28°С в течение 6 суток.Cultivation of the producer culture was carried out on slants of agar media in test tubes in a thermostat at a temperature of 28 degrees for 3 days. After cultivation, the resulting culture from the test tubes was washed off with ten milliliters of nutrient medium with molasses, resulting in a suspension of microorganisms. It was used to inoculate seed flasks with 100 ml of medium (inoculum). Cultivation was carried out on an ES-20/60 shaker-incubator (BIOSAN, Latvia) at 250 rpm for 24 hours at 28 degrees. Then a 200 ml nutrient medium was inoculated with 20 ml of inoculum (10% of the medium volume). A gel film of bacterial cellulose (BCBC) was obtained under static conditions in a thermostat at 28°C for 6 days.
Для того, чтобы очистить бактериальную целлюлозу от клеток бактерий и компонентов среды полученный полисахарид помещали в раствор щелочи (0,1 H NaOH) на 30 минут при 80°С. Раствор щелочи удаляли с помощью 0,5% раствора уксусной кислоты и дистиллированной воды до достижения нейтрального pH. Для получения гидрогеля очищенная гель-пленка бактериальной целлюлозы измельчалась механическим путем при помощи лабораторного гомогенизатора в течение 10 минут. Затем она смешивалась с водой в соотношении 1:3, после чего производили отбор некоторого количества гидрогеля и смешивали с дополнительными компонентами в указанном выше соотношении, чтобы обеспечить раневую повязку необходимыми свойствами.In order to purify bacterial cellulose from bacterial cells and environmental components, the resulting polysaccharide was placed in an alkali solution (0.1 H NaOH) for 30 minutes at 80°C. The alkali solution was removed using a 0.5% acetic acid solution and distilled water until a neutral pH was achieved. To obtain the hydrogel, the purified bacterial cellulose gel film was mechanically crushed using a laboratory homogenizer for 10 minutes. Then it was mixed with water in a ratio of 1:3, after which a certain amount of hydrogel was selected and mixed with additional components in the above ratio to provide the wound dressing with the necessary properties.
В качестве липкой основы для крепления гидрогелей к коже может быть выбран любой медицинский фиксирующий лейкопластырь. В данном случае использован Unifilm от Master Uni. На пластырь с полимерной основой диаметром 30 мм наносили 200 мкл гидрогеля и распределяли ровным слоем по центру образца. Полученные композиты оставляли на сутки согласно ГОСТ Р 53498-2019. За 24 часа при комнатной температуре происходило лучшее сцепление гидрогеля и пластыря.Any medical fixing adhesive plaster can be chosen as an adhesive base for attaching hydrogels to the skin. In this case, Unifilm from Master Uni was used. 200 μl of hydrogel was applied to a patch with a polymer base with a diameter of 30 mm and distributed in an even layer over the center of the sample. The resulting composites were left for a day in accordance with GOST R 53498-2019. Within 24 hours at room temperature, better adhesion of the hydrogel and the patch occurred.
Культурой-продуцентом в данном изобретении выступает Komagataeibacter sucrofermentans Н-110, выделенный на кафедре биотехнологии Мордовского госуниверситета из чайного гриба с последующей селекцией на основе естественного отбора. Культура идентифицирована до вида с помощью анализа генов, кодирующих 16S рРНК в ФГУПГосНИИГенетика. Штамм бактерий Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером: В-11267. Штамм бактерий не является зоопатогенным, фитопатогенным и не представляет опасности по другим причинам.The producer culture in this invention is Komagataeibacter sucrofermentans H-110 , isolated at the Department of Biotechnology of Mordovia State University from kombucha, followed by selection based on natural selection. The culture was identified to species using the analysis of genes encoding 16S rRNA at FGUPGosNIIGenetika. The bacterial strain Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 was deposited in the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms (VKPM) under registration number: B-11267. The bacterial strain is not zoopathogenic, phytopathogenic and does not pose a danger for other reasons.
В данном изобретении к применению в составе раневых покрытий предложены растительные полифенолы - ресвератрол, обладающий противовоспалительными, противоопухолевыми и антиоксидантными свойствами, и дигидрокверцетин, проявляющий антиоксидантное, антибактериальное, противовоспалительное и противовирусное действие, активно применяемое в медицине.In this invention, plant polyphenols are proposed for use in wound dressings - resveratrol, which has anti-inflammatory, antitumor and antioxidant properties, and dihydroquercetin, which exhibits antioxidant, antibacterial, anti-inflammatory and antiviral effects, which are actively used in medicine.
Один из вариантов способа получения биокомпозиционных материалов с регенеративными и антисептическими свойствами на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы включает в себя использование в качестве действующих веществ хитозана и альгината. Для создания ранозаживляющих покрытий на основе бактериальной целлюлозы свойства бактериальной целлюлозы сочетали со свойствами таких полисахаридов, как хитозан и альгинат.One of the variants of the method for producing biocomposite materials with regenerative and antiseptic properties based on bacterial cellulose hydrogels involves the use of chitosan and alginate as active ingredients. To create wound-healing coatings based on bacterial cellulose, the properties of bacterial cellulose were combined with the properties of polysaccharides such as chitosan and alginate.
В заявленном изобретении в качестве действующих веществ используется фузидовая кислота в форме фузидина натрия. В настоящее время она доступна во многих препаратах для перорального (таблетки и суспензии), внутривенного и местного (крем и мазь) введения. Фузидовая кислота широко используется для системного и местного лечения стафилококковых инфекций, включая коагулазонегативный стафилококк и штаммы, устойчивые к пенициллину и другим противомикробным препаратам.In the claimed invention, fusidic acid in the form of sodium fusidin is used as active ingredients. It is now available in many formulations for oral (tablets and suspensions), intravenous and topical (cream and ointment) administration. Fusidic acid is widely used for the systemic and topical treatment of staphylococcal infections, including coagulase-negative staphylococci and strains resistant to penicillin and other antimicrobials.
В другом варианте способа получения биокомпозиционных материалов с регенеративными и антисептическими свойствами на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы включает в себя использование в качестве действующих веществ альгината натрия и фузидина натрия. Альгинат натрия, сшитый ионами Ca2+, может способствовать пролонгированному действию включенного в состав антибактериального агента - фузидина натрия. Из-за его нетоксичности, биосовместимости, биоразлагаемости, низкой стоимости, высокой доступности и очень близких физико-химических свойств к мягким тканям альгинат широко используется для медицинского применения.In another variant of the method for producing biocomposite materials with regenerative and antiseptic properties based on bacterial cellulose hydrogels, it involves the use of sodium alginate and sodium fusidine as active ingredients. Sodium alginate, cross-linked with Ca 2+ ions, can contribute to the prolonged action of the antibacterial agent included in the composition - sodium fusidine. Due to its non-toxicity, biocompatibility, biodegradability, low cost, high availability and very similar physicochemical properties to soft tissues, alginate is widely used for medical applications.
При использовании в способе получения биокомпозиционных материалов с регенеративными и антисептическими свойствами на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы в качестве действующих веществ хитозана и фузидина, хитозан проявляет внутреннюю антимикробную активность. Он считается антибактериальным средством, поскольку он способен связываться с отрицательно заряженной клеточной стенкой бактерий, что приводит к изменению проницаемости клеток и их разрушению.When used in the method for producing biocomposite materials with regenerative and antiseptic properties based on bacterial cellulose hydrogels as active substances chitosan and fusidine, chitosan exhibits internal antimicrobial activity. It is considered an antibacterial agent because it is able to bind to the negatively charged cell wall of bacteria, leading to changes in cell permeability and destruction.
Используя указанные выше действующие вещества в различных комбинациях, возможно создать раневую повязку, обладающую как антисептическими, так и регенеративными свойствами.Using the above active ingredients in various combinations, it is possible to create a wound dressing that has both antiseptic and regenerative properties.
Способ получения биокомпозиционных материалов с регенеративными и антисептическими свойствами на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы демонстрируется следующими примерами (1-6).The method for producing biocomposite materials with regenerative and antiseptic properties based on bacterial cellulose hydrogels is demonstrated by the following examples (1-6).
Пример 1. На питательной среде, содержащей отход свеклосахарного производства - мелассу, осуществляют культивирование Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 и последующие выделение и тщательную очистку бактериальной целлюлозы от клеток бактерий и компонентов среды. Для получения гидрогеля очищенная гель-пленка бактериальной целлюлозы измельчается механическим путем в течение 10 минут. Затем она смешивается с водой в соотношении 1:3. Для получения гидрогеля на основе бактериальной целлюлозы и дигидрокверцетина, дигидрокверцетин вносят в количестве 2% от массы бактериальная целлюлоза / вода.Example 1. On a nutrient medium containing beet sugar production waste - molasses, Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 is cultivated and subsequent isolation and thorough purification of bacterial cellulose from bacterial cells and medium components is carried out. To obtain the hydrogel, the purified gel film of bacterial cellulose is crushed mechanically for 10 minutes. Then it is mixed with water in a ratio of 1:3. To obtain a hydrogel based on bacterial cellulose and dihydroquercetin, dihydroquercetin is added in an amount of 2% by weight of bacterial cellulose / water.
Пример 2. На питательной среде, содержащей отход свеклосахарного производства - мелассу, производят культивирование Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 и последующие выделение и тщательную очистку бактериальной целлюлозы от клеток бактерий и компонентов среды. Для получения гидрогеля очищенная гель-пленка бактериальной целлюлозы измельчается механическим путем в течение 10 минут. Затем она смешивается с водой в соотношении 1:3. Для получения гидрогеля на основе бактериальной целлюлозы и ресвератрола, ресвератрол вносят в количестве 0,1% от массы бактериальная целлюлоза / вода.Example 2. On a nutrient medium containing beet sugar production waste - molasses, Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 is cultivated and bacterial cellulose is subsequently isolated and thoroughly purified from bacterial cells and medium components. To obtain the hydrogel, the purified gel film of bacterial cellulose is crushed mechanically for 10 minutes. Then it is mixed with water in a ratio of 1:3. To obtain a hydrogel based on bacterial cellulose and resveratrol, resveratrol is added in an amount of 0.1% by weight of bacterial cellulose / water.
Пример 3. На питательной среде, содержащей отход свеклосахарного производства - мелассу, производят культивирование Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 и последующие выделение и тщательную очистку бактериальной целлюлозы от клеток бактерий и компонентов среды. Для получения гидрогеля очищенная гель-пленка бактериальной целлюлозы измельчается механическим путем в течение 10 минут. Затем она смешивается с водой в соотношении 1:3. Получение гидрогеля на основе бактериальной целлюлозы и хитозана производят путем смешения 2%-го раствора хитозана в уксусной кислоте и бактериальной целлюлозы в соотношении 1:1.Example 3. On a nutrient medium containing beet sugar production waste - molasses, Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 is cultivated and bacterial cellulose is subsequently isolated and thoroughly purified from bacterial cells and medium components. To obtain the hydrogel, the purified gel film of bacterial cellulose is crushed mechanically for 10 minutes. Then it is mixed with water in a ratio of 1:3. A hydrogel based on bacterial cellulose and chitosan is produced by mixing a 2% solution of chitosan in acetic acid and bacterial cellulose in a 1:1 ratio.
Пример 4. На питательной среде, содержащей отход свеклосахарного производства - мелассу, производят культивирование Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 и последующие выделение и тщательную очистку бактериальной целлюлозы от клеток бактерий и компонентов среды. Для получения гидрогеля очищенная гель-пленка бактериальной целлюлозы измельчается механическим путем в течение 10 минут. Затем она смешивается с водой в соотношении 1:3. Для получения гидрогеля на основе бактериальной целлюлозы, хитозана и фузидовой кислоты производят смешение 2%-го раствора хитозана в уксусной кислоте и бактериальной целлюлозы в соотношении 1:1 и последующее внесение фузидовой кислоты в форме фузидина натрия в количестве 7,5 мг на мл гидрогеля.Example 4. On a nutrient medium containing beet sugar production waste - molasses, Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 is cultivated and bacterial cellulose is subsequently isolated and thoroughly purified from bacterial cells and medium components. To obtain the hydrogel, the purified gel film of bacterial cellulose is crushed mechanically for 10 minutes. Then it is mixed with water in a ratio of 1:3. To obtain a hydrogel based on bacterial cellulose, chitosan and fusidic acid, mix a 2% solution of chitosan in acetic acid and bacterial cellulose in a 1:1 ratio and then add fusidic acid in the form of sodium fusidin in an amount of 7.5 mg per ml of hydrogel.
Пример 5. На питательной среде, содержащей отход свеклосахарного производства - мелассу, производят культивирование Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 и последующие выделение и тщательную очистку бактериальной целлюлозы от клеток бактерий и компонентов среды. Для получения гидрогеля очищенная гель-пленка бактериальной целлюлозы измельчается механическим путем в течение 10 минут. Затем она смешивается с водой в соотношении 1:3. Для получения гидрогеля на основе бактериальной целлюлозы, альгината натрия и фузидовой кислоты из альгината натрия готовят 2% раствор и вносят его в бактериальную целлюлозу в соотношении 1:4. Для добавления антибактериального эффекта вносят фузидовую кислоту в форме фузидина натрия в количестве 7,5 мг на мл гидрогеля.Example 5. On a nutrient medium containing beet sugar production waste - molasses, Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 is cultivated and bacterial cellulose is subsequently isolated and thoroughly purified from bacterial cells and medium components. To obtain the hydrogel, the purified gel film of bacterial cellulose is crushed mechanically for 10 minutes. Then it is mixed with water in a ratio of 1:3. To obtain a hydrogel based on bacterial cellulose, sodium alginate and fusidic acid, a 2% solution is prepared from sodium alginate and added to bacterial cellulose in a ratio of 1:4. To add an antibacterial effect, fusidic acid is added in the form of sodium fusidin in an amount of 7.5 mg per ml of hydrogel.
Пример 6. На питательной среде, содержащей отход свеклосахарного производства - мелассу, производят культивирование Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 и последующие выделение и тщательную очистку бактериальной целлюлозы от клеток бактерий и компонентов среды. Для получения гидрогеля очищенная гель-пленка бактериальной целлюлозы измельчается механическим путем в течение 10 минут. Затем она смешивается с водой в соотношении 1:3. Для получения гидрогеля на основе бактериальной целлюлозы, альгината натрия и фузидовой кислоты из альгината натрия готовят 2% раствор и вносят его в бактериальную целлюлозу в соотношении 1:4. Для добавления антибактериального эффекта вносят фузидовую кислоту в форме фузидина натрия в количестве 7,5 мг на мл гидрогеля. Гидрогели с альгинатом натрия выдерживали в 5% растворе хлорида кальция для придания формы.Example 6. On a nutrient medium containing beet sugar production waste - molasses, Komagataeibacter sucrofermentans B-11267 is cultivated and bacterial cellulose is subsequently isolated and thoroughly purified from bacterial cells and medium components. To obtain the hydrogel, the purified gel film of bacterial cellulose is crushed mechanically for 10 minutes. Then it is mixed with water in a ratio of 1:3. To obtain a hydrogel based on bacterial cellulose, sodium alginate and fusidic acid, a 2% solution is prepared from sodium alginate and added to bacterial cellulose in a ratio of 1:4. To add an antibacterial effect, fusidic acid is added in the form of sodium fusidin in an amount of 7.5 mg per ml of hydrogel. Hydrogels with sodium alginate were kept in a 5% calcium chloride solution to shape them.
Определение антибиотической активности полученных биокомпозитов проводили методом, который базируется на возможности некоторых веществ проникать в питательную среду и образовывать зоны, в которых не развиваются тест - микроорганизмы. В качестве тест - микроорганизма использовали бактерию Staphylococcus aureus 209 P, поскольку именно St. aureus является ключевым патогеном, инфицирующим раны (He W. Bacterial cellulose: Functional modification and wound healing applications / W. He, J. Wu, J. Xu // Advances in Wound Care, 2021. 10. pp. 623-640. DOI: 10.1089/wound.2020.1219). Согласно ГОСТ Р 53498-2019 зону задержки роста измеряли от края образца до начала зоны роста бактерий с каждой из сторон пробы с точностью до 1 мм и затем усредняли полученное значение. Для достоверного результата проводили несколько повторов.The determination of the antibiotic activity of the resulting biocomposites was carried out using a method that is based on the ability of some substances to penetrate into the nutrient medium and form zones in which test microorganisms do not develop. The bacterium Staphylococcus aureus 209 P was used as a test microorganism, since it was St. aureus is a key pathogen infecting wounds (He W. Bacterial cellulose: Functional modification and wound healing applications / W. He, J. Wu, J. Xu // Advances in Wound Care, 2021. 10. pp. 623-640. DOI : 10.1089/wound.2020.1219). According to GOST R 53498-2019, the growth inhibition zone was measured from the edge of the sample to the beginning of the bacterial growth zone on each side of the sample with an accuracy of 1 mm and then the resulting value was averaged. For reliable results, several repetitions were carried out.
Исследования доказали, что все биокомпозиты демонстрируют антибактериальную активность в отношении грамположительного микроорганизма Staphylococcus aureus 209 P. Причем, наибольшей активностью обладает биокомпозиционный материал на основе бактериальной целлюлозы, альгината натрия и фузидина натрия (зона отсутствия роста 19,5 мм).Research has proven that all biocomposites demonstrate antibacterial activity against the gram-positive microorganism Staphylococcus aureus 209 P. Moreover, the biocomposite material based on bacterial cellulose, sodium alginate and sodium fusidine has the greatest activity (zone of no growth 19.5 mm).
Проведено исследование длительности высвобождения действующего вещества путем погружения композита в стерильную воду на 1 час, после чего композит был перенесен в свежую воду, а из отстоявшейся отбирали 100 мкл жидкости и вносили в лунку диаметром 11 мм на агаризованной среде в чашке Петри, предварительно засеянной S. aureus. Данное действие повторяли каждый час на протяжении 6 часов. Диффузию антибактериальных веществ из пластырей оценивали по образовавшейся зоне задержки роста тест-микроорганизма.A study was carried out on the duration of release of the active substance by immersing the composite in sterile water for 1 hour, after which the composite was transferred to fresh water, and 100 μl of liquid was taken from the settled liquid and added to a well with a diameter of 11 mm on an agar medium in a Petri dish previously inoculated with S. aureus . This action was repeated every hour for 6 hours. The diffusion of antibacterial substances from the patches was assessed by the resulting zone of growth inhibition of the test microorganism.
Полученные биокомпозиционный материал на основе бактериальной целлюлозы, хитозана, фузидина натрия и биокомпозиционный материал на основе бактериальной целлюлозы, альгината натрия с CaCl2 и фузидина натрия обладают более длительной антибактериальной активностью (до 4 часов). В то же время полученные биокомпозиционный материал на основе бактериальной целлюлозы, хитозана и биокомпозиционный материал на основе бактериальной целлюлозы, альгината натрия, фузидина натрия теряют свою активность спустя 1 час. Это может быть связано с взаимодействием посредством химических связей фузидина натрия и хитозана и сшивки альгината натрия раствором хлорида кальция, что значительно крепче, чем силы адсорбции, связывающие остальные компоненты.The resulting biocomposite material based on bacterial cellulose, chitosan, sodium fusidine and biocomposite material based on bacterial cellulose, sodium alginate with CaCl 2 and sodium fusidine have longer antibacterial activity (up to 4 hours). At the same time, the resulting biocomposite material based on bacterial cellulose, chitosan and biocomposite material based on bacterial cellulose, sodium alginate, sodium fusidine lose their activity after 1 hour. This may be due to the interaction through chemical bonds of sodium fusidine and chitosan and cross-linking of sodium alginate with a calcium chloride solution, which is much stronger than the adsorption forces that bind the other components.
Исследование эффективности регенеративного действия проводили путем моделирования термических ожогов на лабораторных животных. Для формирования ожоговых повреждений использовали золетил-ксиланитовый наркоз и инфракрасную паяльную станцию для BGA корпусов Ly M770, а также инструменты для удаления шерсти крыс в области между лопаток.The effectiveness of the regenerative action was studied by simulating thermal burns on laboratory animals. To form burn lesions, we used zoletil-xylanite anesthesia and an infrared soldering station for BGA packages Ly M770, as well as tools for removing rat hair in the area between the shoulder blades.
Для крепления гидрогелей использовали медицинский фиксирующий лейкопластырь Unifilm от Master Uni, не оказывающий положительного или отрицательного воздействия на процесс ранозаживления. На пластырь с полимерной основой диаметром 30 мм наносили 200 мкл гидрогеля и распределяли ровным слоем по центру образца. Полученные биокомпозиты оставляли на сутки согласно ГОСТ Р 53498-2019. За 24 часа при комнатной температуре происходило лучшее сцепление гидрогеля и пластыря.To attach the hydrogels, we used Unifilm medical fixing adhesive plaster from Master Uni, which does not have a positive or negative effect on the wound healing process. 200 μl of hydrogel was applied to a patch with a polymer base with a diameter of 30 mm and distributed in an even layer over the center of the sample. The resulting biocomposites were left for a day in accordance with GOST R 53498-2019. Within 24 hours at room temperature, better adhesion of the hydrogel and the patch occurred.
Животным наносили по 2 повреждения II-III степени на спине с помощью ИК-излучателя: одно из них служило контролем с нанесенным поверх раны лейкопластырем (той же формы, но без действующих веществ) с целью исключить расчесывание раны и ее загрязнение, второй ожог подвергался лечению композиционным материалом. Все животные подвергались лечению в течение 21 суток. При этом каждые 7 суток производили замену пластырей на новые, а также измерение площадей ожогов с целью изучения оказываемого влияния композитов на рану по сравнению с контролем. Также на 0, 7, 14 и 21 сутки проводили забор материала для гистологического исследования.The animals were inflicted with 2 injuries of degree II-III on the back using an IR emitter: one of them served as a control with an adhesive plaster applied over the wound (of the same shape, but without active substances) in order to prevent scratching of the wound and its contamination, the second burn was treated composite material. All animals were treated for 21 days. At the same time, every 7 days the patches were replaced with new ones, as well as the areas of burns were measured in order to study the effect of the composites on the wound in comparison with the control. Also on days 0, 7, 14 and 21, material was collected for histological examination.
При оценке ранозаживляющей способности биокомпозиционных материалов in vivo замечено, что такие раневые покрытия как пластыри с биокомпозиционным материалом на основе бактериальной целлюлозы, дигидрокверцетина и биокомпозиционным материалом на основе бактериальной целлюлозы, альгината натрия с CaCl2, фузидина натрия существенно сокращают процесс ранозаживления, а именно на 8,8 % и 58,5 % соответственно по сравнению с контрольными образцами этих лабораторных животных.When assessing the wound healing ability of biocomposite materials in vivo , it was noted that such wound coverings as patches with biocomposite material based on bacterial cellulose, dihydroquercetin and biocomposite material based on bacterial cellulose, sodium alginate with CaCl 2 , sodium fusidine significantly reduce the wound healing process, namely by 8 .8% and 58.5%, respectively, compared to control samples of these laboratory animals.
Представленные биокомпозиционные материалы показали хорошую антибактериальную активность в отношении S. aureus, способность пролонгированного действия активных компонентов и высокую регенеративную способность, следовательно, могут быть использованы в медицине в качестве раневых покрытий.The presented biocomposite materials showed good antibacterial activity against S. aureus , the ability of prolonged action of active components and high regenerative ability, therefore, they can be used in medicine as wound coverings.
По сравнению с известным решением предлагаемое изобретение позволяет расширить ассортимент раневых покрытий на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы с регенеративными и антисептическими свойствами.Compared with the known solution, the proposed invention allows us to expand the range of wound coverings based on bacterial cellulose hydrogels with regenerative and antiseptic properties.
Изобретение создано за счет средств Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (соглашение № 16225ГУ/2021 от 11.05.2021).The invention was created at the expense of the Fund for Assistance to the Development of Small Enterprises in the Scientific and Technical Field (agreement No. 16225GU/2021 dated 05/11/2021).
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814059C1 true RU2814059C1 (en) | 2024-02-21 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2733137C1 (en) * | 2019-11-08 | 2020-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» | Method of producing biocomposite with regenerative properties based on hydrogel of bacterial cellulose |
| RU2771864C1 (en) * | 2021-12-23 | 2022-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method for obtaining a biocomposite with antibacterial properties based on bacterial cellulose hydrogel |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2733137C1 (en) * | 2019-11-08 | 2020-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» | Method of producing biocomposite with regenerative properties based on hydrogel of bacterial cellulose |
| RU2771864C1 (en) * | 2021-12-23 | 2022-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method for obtaining a biocomposite with antibacterial properties based on bacterial cellulose hydrogel |
| RU2775231C1 (en) * | 2021-12-23 | 2022-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method for producing capsules based on bacterial cellulose hydrogels |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 2/ken.v3i2.1814. О.О. ХРАМОВА и др. Получение биокомпозиционных материалов с антибактериальными свойствами на основе гидрогелей бактериальной целлюлозы и антимикробных агентов. XLIX Огарёвские чтения: материалы научной конференции в трех частях. Часть 2. Естественные науки. [Электронный ресурс] / отв. за вып. П. В. Сенин. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2021, с.527-532. I. SULAEVA. et al. Fabrication of bacterial cellulose-based wound dressings with improved performance by impregnation with alginate. Materials Science and Engineering: C. Volume 110, May 2020, 110619. * |
| E.V. LIYASKINA. et al. Bacterial Cellulose/Alginate Nanocomposite for Antimicrobial Wound Dressing. in The 2nd International Symposium on Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine. Volume 2018, KnE Energy & Physics, pages 202-211. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jiji et al. | Thymol enriched bacterial cellulose hydrogel as effective material for third degree burn wound repair | |
| Rahimi et al. | Carbohydrate polymer-based silver nanocomposites: Recent progress in the antimicrobial wound dressings | |
| JP6069394B2 (en) | Pharmaceutical composition | |
| Wang et al. | Hydrogel sheets of chitosan, honey and gelatin as burn wound dressings | |
| Shanmugapriya et al. | Fabrication of multifunctional chitosan-based nanocomposite film with rapid healing and antibacterial effect for wound management | |
| Ul-Islam et al. | Bacterial cellulose-MMTs nanoreinforced composite films: novel wound dressing material with antibacterial properties | |
| Khampieng et al. | Silver nanoparticles-based hydrogel: Characterization of material parameters for pressure ulcer dressing applications | |
| WO2019091150A1 (en) | Alginate wound repair dressing and preparation method thereof | |
| KR101377569B1 (en) | Antimicrobial Wound Dressing and Preparing Method of the Same | |
| Ngece et al. | Alginate-gum acacia based sponges as potential wound dressings for exuding and bleeding wounds | |
| CN110314242B (en) | Preparation method and application of controlled-release antibiotic composite hydrogel | |
| Zhou et al. | Research on a novel poly (vinyl alcohol)/lysine/vanillin wound dressing: Biocompatibility, bioactivity and antimicrobial activity | |
| Viswanathan et al. | Chlorhexidine-calcium phosphate nanoparticles—Polymer mixer based wound healing cream and their applications | |
| Li et al. | Electrospun fibrous membrane containing a cyclodextrin covalent organic framework with antibacterial properties for accelerating wound healing | |
| Huang et al. | Preparation of novel stable microbicidal hydrogel films as potential wound dressing | |
| EP2827912B1 (en) | Polymeric composite materials with antimicrobial and biodegradable properties and uses thereof | |
| Kaplan et al. | Controlled delivery of ampicillin and gentamycin from cellulose hydrogels and their antibacterial efficiency | |
| US20210015966A1 (en) | Antibacterial Cellulose Hydrogels and Preparation Method therefor | |
| Cui et al. | A chitosan-based self-healing hydrogel for accelerating infected wound healing | |
| Bayón et al. | Self-assembly stereo-specific synthesis of silver phosphate microparticles on bacterial cellulose membrane surface for antimicrobial applications | |
| Abdullah et al. | Development and evaluation of ciprofloxacin-bacterial cellulose composites produced through in situ incorporation method | |
| Rajkumar et al. | Chitosan-Based Biomaterial in Wound Healing: A Review | |
| Li et al. | “one stone four birds” strategy of advanced hydrogel system based on eight-arm nanocages to promote chronic wound healing in diabetes | |
| RU2733137C1 (en) | Method of producing biocomposite with regenerative properties based on hydrogel of bacterial cellulose | |
| RU2814059C1 (en) | Method of producing biocomposite materials with regenerative and antiseptic properties based on bacterial cellulose hydrogels |