Ефективність поверхнево-активних речовин як компонентів для створення дезінфекційних засобів широкого спектра дії

Автор(и)

  • Олексій Олександрович Нечипуренко Національний університет «Києво-Могилянська академія», Україна
  • Ірина Михайлівна Фуртат Національний університет «Києво-Могилянська академія», Україна https://orcid.org/0000-0003-0681-2889
  • Поліна Василівна Вакулюк Національний університет «Києво-Могилянська академія», Україна https://orcid.org/0000-0001-7828-1349
  • Валентина Миколаївна Лемешко Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1916-2301
  • Марина Яківна Вортман Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0003-0092-6009
  • Валерій Васильович Шевченко Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0003-2100-4468

DOI:

https://doi.org/10.18523/2617-4529.2024.7.16-26

Ключові слова:

аніонні, катіонні та нейоногенні поверхнево-активні речовини, бактерицидна та фунгіцидна дія, дезінфікувальні засоби, патогенні E. coli.

Анотація

Мета. Поряд із використанням антибіотиків застосування дезінфектантів має вирішальне значення в боротьбі з мультирезистентними штамами бактерій, небезпечними не лише для тварин, а й для людини. З огляду на це метою роботи було оцінити ефективність ПАР як сполук для створення дезінфекційних засобів широкого спектра дії. Методи. Дезінфікувальну дію досліджених катіонних, аніонних та нейоногенних ПАР щодо представників грампозитивних і грамнегативних бактерій, а також грибів вивчали щодо штамів Staphylococcus aureus CCM 209, Escherichia coli BE та Candida albicans УКМ Y-690. Біоцидну активність визначали суспензійним методом Gould шляхом підрахунку клітин, що вижили після обробки дослідженими ПАР та композиціями, створеними на їхній основі, за концентрацій у діапазоні 10000–0,1 ppm. Мутагенну активність сполук вивчали в тесті Еймса щодо тест-штамів Salmonella typhimurium TA98 і TA100. Результати. Композиції з гуанідиновмісним олігомером найефективніше пригнічували S. aureus та C. albicans. За концентрації 1000 і 100 ppm спостерігалася 100 % загибель клітин цих штамів. Біоцидний ефект щодо представників грамнегативних бактерій був дещо слабшим, що потрібно враховувати під час створення антимікробних засобів, зокрема активних щодо патогенних штамів E. coli. Спектр дії та дезінфікувальна здатність досліджених у роботі композицій залежали від складу компонентів, які використовували для їхнього створення. Також показано, що більшості ПАР, вивчених у роботі, які використовували для створення антимікробних композицій, не була притаманна мутагенна активність. Висновки. На прикладі досліджених композицій різного хімічного складу, створених на основі гуанідиновмісного олігомеру, показано перспективність його застосування як основного компонента дезінфікувальних засобів. Отже, розроблення та впровадження нових дезінфектантів, які могли б допомогти в боротьбі з мультирезистентними штамами бактерій, є невідокремною частиною комплексних програм контролю та профілактики поширених захворювань у тваринництві та медицині, зокрема колібактеріозу.

Біографії авторів

Олексій Олександрович Нечипуренко, Національний університет «Києво-Могилянська академія»

кандидат біологічних наук, старший викладач кафедри біології факультету природничих наук Національного університету «Києво-Могилянська академія» (НаУКМА), спеціаліст з технічної підтримки Laboratorios Hipra, S.A., Київ, Україна

Ірина Михайлівна Фуртат, Національний університет «Києво-Могилянська академія»

кандидат біологічних наук, доцент кафедри біології факультету природничих наук Національного університету «Києво-Могилянська академія» (НаУКМА), Київ, Україна

Поліна Василівна Вакулюк, Національний університет «Києво-Могилянська академія»

доктор технічних наук, професор кафедри хімії факультету природничих наук Національного університету «Києво-Могилянська академія» (НаУКМА), Київ, Україна

Валентина Миколаївна Лемешко, Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України

молодший науковий співробітник Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України, Київ, Україна

Марина Яківна Вортман, Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України

кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України, Київ, Україна

Валерій Васильович Шевченко, Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України

DSc in Chemistry, Professor, Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Ukraine, Head of the Department of Oligomer and Network Polymer Chemistry at the Institute of Macromolecular Chemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine

Посилання

  1. Collignon P. Fact sheets on sustainable development goals: health targets: Antimicrobial resistance. Emerging Infect. Dis. 2017;6:434-36. doi:10.3201/eid0604.000428
  2. Morrison L, Zembower TR. Antimicrobial resistance – global report on surveillance. Gastrointest. Endosc. Clin. N. Am. 2020;30:619-35. doi:10.1016/j.giec.2020.06.004
  3. Basiry D, Entezari Heravi N, Uluseker C, Kaster KM, Kommedal R, Pala-Ozkok I. The effect of disinfectants and antiseptics on co- and cross-selection of resistance to antibiotics in aquatic environments and wastewater treatment plants. Front Microbiol. 2022;13:13:1050558. doi:10.3389/fmicb.2022.1050558
  4. Russell AD. Bacterial adaptation and resistance to antiseptics, disinfectants and preservatives is not a new phenomenon. J. Hosp. Infect. 2004;57;97-104. doi:10.1016/j.jhin.2004.01.004
  5. Usman M, Farooq M, Hanna K. Environmental side effects of the injudicious use of antimicrobials in the era of COVID-19. Sci. Total Environ. 2020;745:141053. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.141053
  6. Ghafoor D, Khan Z, Khan A, Ualiyeva D, Zaman N. Excessive use of disinfectants against COVID-19 posing a potential threat to living beings. Current Research in Toxicology. 2021;2:159-68. doi:10.1016/j.crtox.2021.02.008
  7. Kampf G. Biocidal agents used for disinfection can enhance antibiotic resistance in Gram-negative species. Antibiotics. 2018;7(4):110. doi:10.3390/antibiotics7040110
  8. Wei T, Yu Q, Chen H. Responsive and Synergistic Antibacterial Coatings: Fighting against Bacteria in a Smart and Effective Way. Adv. Healthcare Materials 2019;8(3):e1801381. doi:10.1002/adhm.201801381
  9. Pemmada R, Shrivastava A, Dash M, Cui K, Kumar P, Ramakrishna S, Zhou Y, Thomas V, Nanda HS. Science-based strategies of antibacterial coatings with bactericidal properties for biomedical and healthcare settings. Current Opinion in Biomedical Engineering. 2023;25:100442. doi:10.1016/j.cobme.2022.100442
  10. Furtat I, Nechypurenko O, Vakuliuk P, Vortman M, Shevchenko V. Antimicrobial activity of traditional and newly synthetized surface-active agents as a basis for the creation of new disinfectants. NaUKMA Research Papers. Biology and Ecology. 2022;5:25-32. doi:10.18523/2617-4529.2022.5.25-32
  11. Gold J. Quantity and quality in the diagnosis of urinary tract infections. British Journal of Urology. 1965;37(1):7-12. doi:10.1111/j.1464-410X.1965.tb09567.x
  12. Furtat I, Lupatsii M, Murlanova T, Vakuliuk P, Gaidai A, Biliayeva O, Sobczuk H, Golub A. Nanocomposites with ornidazole-antibacterial and antiadhesive agents against Grampositive and Gram-negative bacteria. Applied Nanoscience. 2020;10:3193-3203. doi:10.1007/s13204-020-01260-x
  13. Convert Part/million (ppm) to Milligram/liter. [Internet]. Available from: https://www.unitconverters.net/concentrationsolution
  14. Glantz SA. Primer of Biostatistics. 7th ed. The McGraw-Hill Companies; 2012. 327 p.
  15. Maron DM, Ames BN. Revised methods for the Salmonella mutagenicity test. Mutation Research. 1983;113(3-4):173-215. doi:10.1016/0165-1161(83)90010-9
  16. Sundar R, Jain MR, Valani D. Chapter Ten – Mutagenicity Testing: Regulatory Guidelines and Current Needs. In: Kumar A, et al., ed. Mutagenicity: Assays and Applications. Academic Press; 2018. р. 191-228. doi:10.1016/B978-0-12-809252-1.00010-9
  17. Vijay U, Gupta S, Mathur P, Suravajhala P, Bhatnagar P. Microbial Mutagenicity Assay: Ames Test. Bio Protoc. 2018;8(6):e2763. doi:10.21769/BioProtoc.2763
  18. Obłąk E, Piecuch A, Guz-Regner K, Dworniczek E. Antibacterial activity of gemini quaternary ammonium salts. FEMS Microbiology Letters. 2014;350(2):190-8. doi:10.1111/1574-6968.12331
  19. Vortman MYa, Pysmenna YuB, Rudenko AV, Tretyak VV, Lemeshko VN, Shevchenko VV. Fungicidical and bactericidical activity of alkyl-substituting polyetherguanidines. Biologichni Studii. 2020;14(3):65-78. doi:10.30970/sbi.1403.630
  20. Russell AD. Glutaraldehyde: current status and uses. Infect Control Hosp Epidemiol. 1994;15(11):724-33. doi:10.1086/646845
  21. Sehmi SK, Allan E, MacRobert AJ, Parkin I. The bactericidal activity of glutaraldehyde-impregnated polyurethane. Microbiology open. 2016;5(5):891-97. doi:10.1002/mbo3.378
  22. Lin W, Guan X, Cao J, Niu B, Chen Q. Bactericidal mechanism of glutaraldehyde-didecyldimethylammonium bromide as a disinfectant against Escherichia coli. Journal of Applied Microbiology. 2017;122(3):676-85. doi:10.1111/jam.13384
  23. Zhou C, Wang Y. Structure–activity relationship of cationic surfactants as antimicrobial agent. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 2020;45:28-43. doi:10.1016/j.cocis.2019.11.009
  24. Rutala WA, Weber DJ. Disinfectants used for environmental disinfection and new room decontamination technology. Am. J. Infect. Control. 2013;41(5):S36-S41. doi:10.1016/j.ajic.2012.11.006
  25. Sayed SRM, Ezzat AO, Yassin MT, Abdelbacki AMM. Synthesis, Characterization and Application of Novel Cationic Surfactants as Antibacterial Agents. Separations. 2023;10(2):97. doi:10.3390/separations10020097
  26. Monarca S, Richardso SD, Feretti D, Grottolo M, Thruston JrAD, Zani C, Navazio G, Ragazzo P, Zerbini I, Alberti A. Mutagenicity and disinfection by-products in surface drinking water disinfected with peracetic acid. Environmental Toxicology and Chemistry. 2002;21(2):309-318. doi:10.1002/etc.562021 0212
  27. Thomas DN, Wills JW, Tracey H, Baldwin SJ, Burman M, Williams AN, Harte DSG, Buckley RA, Lynch AM. Ames test study designs for nitrosamine mutagenicity testing: qualitative and quantitative analysis of key assay parameters. Mutagenesis.2024;39(2):78-95. doi:10.1093/mutage/gead033
  28. Narasimhamurthy MK. Assessment of in vivo mutagenic potency of ethylenediaminetetraacetic acid in albino mice. Food and Chemical Toxicology. 1991;29(12):845-49. doi:10.1016/0278-6915(91)90112-K
  29. Ballal NV, Rao BN, Mala K, Bhat KS, Rao BSS. Assessment of genotoxic effect of maleic acid and EDTA: a comparative in vitro experimental study. Clin Oral Invest. 2013;17:1319-27. doi:10.1007/s00784-012-0818-x

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-13

Як цитувати

1.
Нечипуренко ОО, Фуртат ІМ, Вакулюк ПВ, Лемешко ВМ, Вортман МЯ, Шевченко ВВ. Ефективність поверхнево-активних речовин як компонентів для створення дезінфекційних засобів широкого спектра дії. NRPBE [інтернет]. 13, Серпень 2024 [цит. за 20, Грудень 2024];7:16-2. доступний у: http://nrpbe.ukma.edu.ua/article/view/309998

Номер

Том 7 (2024): Наукові записки НаУКМА. Біологія і екологія

Розділ

Біологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 O. Nechypurenko, I. Furtat, P. Vakuliuk, V. Lemeshko, M. Vortman, V. Shevchenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

а) Автори зберігають за собою авторські права на твір на умовах ліцензії CC BY 4.0 Creative Commons Attribution International License, котра дозволяє іншим особам вільно поширювати (копіювати і розповсюджувати матеріал у будь-якому вигляді чи форматі) та змінювати (міксувати, трансформувати, і брати матеріал за основу для будь-яких цілей, навіть комерційних) опублікований твір на умовах зазначення авторства.

б) Журнал дозволяє автору (авторам) зберігати авторські права без обмежень.

в) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо поширення твору (наприклад, розміщувати роботу в електронному репозитарії), за умови збереження посилання на його першу публікацію. (Див. Політика Самоархівування)

г) Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у репозитаріях) тексту статті, як до подання його до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).