antibioticsАнтибиотики и ХимиотерапияAntibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy0235-2990ООО «Издательство ОКИ»10.37489/0235-2990-2024-69-5-6-4-10antibiotics-1140Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESОценка антибактериальных свойств углеродных сорбентовEvaluation of Antibacterial Properties of Carbon SorbentsПьяноваЛ. Г.PyanovaL G.

Пьянова Лидия Георгиевна — д. б. н., доцент, ведущий научный сотрудник отдела материаловедения и физико-химических методов исследования

Омск

Author ID: 417502

Lidia G. Pyanova — D. Sc. in Biology, Associate Professor, Leading Researcher at the Department of Materials Science and Physical and Chemical Research Methods

Omsk

Author ID: 417502

ДолгихВ. Т.DolgikhV. T.

Долгих Владимир Терентьевич — д. м. н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, главный научный сотрудник НИИ общей реаниматологии им. В. А. Неговского

Москва

Author ID: 540900

Vladimir T. Dolgikh — D. Sc. in Medicine, Professor, Honored Scientist of the Russian Federation, Chief Researcher of the Research Institute of General Reanimatology named after V. A. Negovsky

Moscow

Author ID: 540900

 

СедановаА. В.SedanovaA. V.

Седанова Анна Викторовна — к. х. н., старший научный сотрудник отдела материаловедения и физико-химических методов исследования

Омск

Author ID: 624733

Anna V. Sedanova — Ph. D. in Chemistry, senior researcher at the Department of Materials Science and Physical and Chemical Research Methods

Omsk

Author ID: 624733

 

ДелягинаМ. С.DelyaginaM. S.

Делягина Мария Сергеевна — к. х. н., научный сотрудник отдела материаловедения и физико-химических методов исследования

Омск

Author ID: 740476

Maria S. Delyagina — Ph. D. in Chemistry, researcher at the Department of Materials Science and Physical and Chemical Research Methods

Omsk

Author ID: 740476

 

КорниенкоН. В.KornienkoN. V.

Корниенко Наталья Викторовна — младший научный сотрудник отдела материаловедения и физико-химических методов исследования

Омск

Author ID: 741459

Natalya V. Kornienko — Junior Researcher at the Department of Materials Science and Physical and Chemical Research Methods

Omsk

Author ID: 741459

 

НаумкинаЕ. В.NaumkinaE. V.

Наумкина Елена Витальевна — д. м. н., профессор кафедры микробиологии; зав. бактериологической лабораторией

Омск

Author ID: 753166

Elena V. Naumkina — D. Sc. in Medicine, Professor of the Department of Microbiology; Head of the Bacteriological Laboratory

Omsk

Author ID: 753166

 

ЛавреновА. В.LavrenovA. V.

Лавренов Александр Валентинович — д. х. н., доцент, директор

Омск

Author ID: 363779

Alexander V. Lavrenov — D. Sc. in Chemistry, Associate Professor, Director

Omsk

Author ID: 363779

 

ДубровскаяА. В.DubrovskayaA. V.

Дубровская Алена Владимировна — ассистент кафедры микробиологии

врач-бактериолог

Омск

Alena V. Dubrovskaya — Assistant at the Department of Microbiology; bacteriologist

Omsk

 

Центр новых химических технологий ИК СО РАН, Институт катализа СО РАНРоссияCenter of New Chemical Technologies BIC, Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (Omsk Branch)Russian FederationФГБУ «Федеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологии»РоссияFederal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and RehabilitologyRussian FederationОмский государственный медицинский университет; Городской клинический перинатальный центрРоссияOmsk State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation; City Clinical Perinatal CenterRussian Federation202430092024695-6410Copyright © Пьянова Л.Г., Долгих В.Т., Седанова А.В., Делягина М.С., Корниенко Н.В., Наумкина Е.В., Лавренов А.В., Дубровская А.В., 20242024Пьянова Л.Г., Долгих В.Т., Седанова А.В., Делягина М.С., Корниенко Н.В., Наумкина Е.В., Лавренов А.В., Дубровская А.В.Pyanova L.G., Dolgikh V.T., Sedanova A.V., Delyagina M.S., Kornienko N.V., Naumkina E.V., Lavrenov A.V., Dubrovskaya A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.antibiotics-chemotherapy.ru/jour/article/view/1140

Актуальность. В настоящее время научный поиск альтернативных материалов и методов борьбы с возбудителями инфекционных заболеваний является актуальным направлением научных исследований. Перспективными материалами, проявляющими антибактериальные и фунгицидные свойства, являются углеродные сорбенты. Цель — изучить антибактериальные свойства исходных модификаторов и модифицированных ими углеродных сорбентов по отношению к некоторым видам патогенных микроорганизмов. Объектами исследования являлись образцы углеродного сорбента до и после модифицирования биологически активными веществами с антибактериальными свойствами: салициловой и сульфосалициловой кислотой, трибутирином. Углеродные сорбенты получены нами в Центре новых химических технологий ИК СО РАН. В качестве экспери- ментальных микроорганизмов использовали штаммы грамположительных и грамотрицательных бактерий: Staphylococcus aureus АТСС 25923; Pseudomonas aeruginosa АТСС 27853; Klebsiella pneumoniae 418; Esherichia coli АТСС 25922. Результаты. Наибольшая антибактериальная чувствительность бактерий выявлена к углеродному сорбенту, модифицированному трибутирином. Отсутствие роста исследуемых тест-штаммов микроорганизмов наблюдали через 2 ч инкубации смеси «образец–микроорганизм».

Background. Currently, the scientific search for alternative materials and methods for combating pathogens of infectious diseases is an important area of research. Carbon materials are one of the promising types of materials exhibiting antimicrobial and antifungal properties. The aim of the study is to investigate the antibacterial properties of modified carbon sorbents and initial modifiers in relation to some types of pathogenic microorganisms. The objects of the study were carbon sorbent samples before and after modification with biologically active substances with antibacterial properties: salicylic acid, sulfosalicylic acid, tributyrin. The samples of carbon sorbents under study were obtained at the Center of New Chem- ical Technologies BIC. The following strains of gram-positive and gram-negative bacteria were used as experimental models: Staphylococcus aureus АТСС 25923; Pseudomonas aeruginosa АТСС 27853; Klebsiella pneumoniae 418; Esherichia coli АТСС 25922. Results. The highest sensitivity of gram-positive and gram-negative bacteria was established for a carbon sor- bent modified with tributyrin. The absence of growth of the studied test strains of microorganisms was observed after 2 hours of incubation of the «sample-microorganism» mixture.

углеродный сорбентсалициловая кислотасульфосалициловая кислота трибутиринантибактериальные свойстваcarbon sorbentsalicylic acidsulfosalicylic acidtributyrinantibacterial propertiesРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания Института катализа СО РАН (проект FWUR-2024-0039). Авторы выражают благодарность врачу-бактериологу Т. Н. Соколовой за участие в проведении микробиологических испытаний образцов (БУЗОО «Городской клинический перинатальный центр», г. Омск).ReferencesJadimurthy R., S. B. Mayegowda, Nayak S.C. et al. Escaping mechanisms of ESKAPE pathogens from antibiotics and their targeting by natural compounds. Biotechnol Rep (Amst). 2022; 34: e00728. doi: 10.1016/j.btre.2022.e00728.Jadimurthy R., S. B. Mayegowda, Nayak S.C. et al. Escaping mechanisms of ESKAPE pathogens from antibiotics and their targeting by natural compounds. Biotechnol Rep (Amst). 2022; 34: e00728. doi: 10.1016/j.btre.2022.e00728.Ríos-Lopez A. L., Gonzalez G. M., Hernandez-Bello R., Sanchez-Gonzalez A. Avoiding the trap: Mechanisms developed by pathogens to escape neutrophil extracellular traps. Microbiol Res. 2021; 243: 126644. doi: 10.1016/j.micres.2020.126644.Ríos-Lopez A. L., Gonzalez G. M., Hernandez-Bello R., Sanchez-Gonzalez A. Avoiding the trap: Mechanisms developed by pathogens to escape neutrophil extracellular traps. Microbiol Res. 2021; 243: 126644. doi: 10.1016/j.micres.2020.126644.Yackubtsevich R., Serhiyenka U., Khmialenka A. et al. Results of the impact of antiproteinase hemosorbent on the dynamics of the main markers of inflammation in children with severe forms of peritonitis. Emergency medical service. 2022; 9 (2): 85–93. https://doi.org/ 10.36740/EmeMS202202103.Yackubtsevich R., Serhiyenka U., Khmialenka A. et al. Results of the impact of antiproteinase hemosorbent on the dynamics of the main markers of inflammation in children with severe forms of peritonitis. Emergency medical service. 2022; 9 (2): 85–93. https://doi.org/ 10.36740/EmeMS202202103.Pavlova L. A., Pastukhov A. V., Kopitsyna M. N. et al. Increasing selective bilirubin removal by hypercross-linked polystyrene hemosorbents. Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR Division of Chemical Science. 2017; 66 (10): 1891–1896. doi: https://doi.org/10.1007/s11172017-1963-9.Pavlova L. A., Pastukhov A. V., Kopitsyna M. N. et al. Increasing selective bilirubin removal by hypercross-linked polystyrene hemosorbents. Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR Division of Chemical Science. 2017; 66 (10): 1891–1896. doi: https://doi.org/10.1007/s11172017-1963-9.Chrzanowska A., Nosach L.V., Voronin E.F. et al. Effect of geometric modification of fumed nanoscale silica for medical applications on adsorption of human serum albumin: Physicochemical and surface properties. Int J Biol Macromol. 2022; 220: 1294–1308. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.08.183.Chrzanowska A., Nosach L.V., Voronin E.F. et al. Effect of geometric modification of fumed nanoscale silica for medical applications on adsorption of human serum albumin: Physicochemical and surface properties. Int J Biol Macromol. 2022; 220: 1294–1308. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.08.183.Barinov S.V., Di Renzo G. C., Tsibizova V. I., Shifman E. М. et al. Detoxification Treatment In Gynecology Using A Modified Molded Sorbent // Best Pract Res Clin Obstet Gynaecology. 2023; 102346. doi: 10.1016/j.bpobgyn.2023.102346.Barinov S.V., Di Renzo G. C., Tsibizova V. I., Shifman E. М. et al. Detoxification Treatment In Gynecology Using A Modified Molded Sorbent // Best Pract Res Clin Obstet Gynaecology. 2023; 102346. doi: 10.1016/j.bpobgyn.2023.102346.Díez-Pascual A. M. State of the art in the antibacterial and antiviral applications of carbon-based polymeric nanocomposites. Int J Mol Sci. 2021; 22 (19): 10511–10539. doi: 10.3390/ijms221910511.Díez-Pascual A. M. State of the art in the antibacterial and antiviral applications of carbon-based polymeric nanocomposites. Int J Mol Sci. 2021; 22 (19): 10511–10539. doi: 10.3390/ijms221910511.Li H., He X., Jin B. et al. Synthesis, modification strategies and applications of coal-based carbon materials. Fuel Process. Technol. 2022; 230: 107203–107221. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2022.107203.Li H., He X., Jin B. et al. Synthesis, modification strategies and applications of coal-based carbon materials. Fuel Process. Technol. 2022; 230: 107203–107221. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2022.107203.Amani H., Arzaghi H., Bayandori M. et al. Controlling Cell Behavior through the Design of Biomaterial Surfaces: A Focus on Surface Modification Techniques. Adv. Mater. Interfaces. 2019; 6: 1900572-1900602. doi: https://doi.org/10.1002/admi.201900572.Amani H., Arzaghi H., Bayandori M. et al. Controlling Cell Behavior through the Design of Biomaterial Surfaces: A Focus on Surface Modification Techniques. Adv. Mater. Interfaces. 2019; 6: 1900572-1900602. doi: https://doi.org/10.1002/admi.201900572.Ekinci D., Şentürk M., Kfrevioǧlu Ö. I. Salicylic acid derivatives: Synthesis, features and usage as therapeutic tools. Expert Opinion on Therapeutic Patents. 2011; 21: 1831–1841. doi: https://doi.org/10.1517/13543776.2011. 636354.Ekinci D., Şentürk M., Kfrevioǧlu Ö. I. Salicylic acid derivatives: Synthesis, features and usage as therapeutic tools. Expert Opinion on Therapeutic Patents. 2011; 21: 1831–1841. doi: https://doi.org/10.1517/13543776.2011. 636354.Кияшев Д. К. Антимикробная активность композиционных спиртовых растворов и их составляющих. // Вестник Казахского национального медицинского университета. 2014; 4: 293–301.Kiyashev D. K. Antimicrobial activity of composite alcoholic solutions and their components Vestnik Kazahskogo nacional'nogo medicinskogo universiteta. 2014; 4: 293–301. (in Russian)Ozsoy M., Atiroglu V., Eskiler G. G. et al. A protein-sulfosalicylic acid/boswellic acids @metal–organic framework nanocomposite as anticancer drug delivery system. Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2021; 204: 111788. doi: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111788.Ozsoy M., Atiroglu V., Eskiler G. G. et al. A protein-sulfosalicylic acid/boswellic acids @metal–organic framework nanocomposite as anticancer drug delivery system. Colloids Surf. B: Biointerfaces. 2021; 204: 111788. doi: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111788.Koksharova T., Slyvka Y., Savchenko O. et al. 5-Sulfosalicylato Cu(II), Zn(II) and Ni(II) coordination compounds with benzohydrazide: Synthesis, structure and luminescent properties. J. Mol. Struct. 2022; 1271 (2): 133980. doi: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2022.133980.Koksharova T., Slyvka Y., Savchenko O. et al. 5-Sulfosalicylato Cu(II), Zn(II) and Ni(II) coordination compounds with benzohydrazide: Synthesis, structure and luminescent properties. J. Mol. Struct. 2022; 1271 (2): 133980. doi: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2022.133980.Wächtershäuser A., Stein J. Rationale for the luminal provision of butyrate in intestinal diseases. Eur J Nutr. 2000; 39 (4): 164–171. doi: 10.1007/s00394 0070020.Wächtershäuser A., Stein J. Rationale for the luminal provision of butyrate in intestinal diseases. Eur J Nutr. 2000; 39 (4): 164–171. doi: 10.1007/s00394 0070020.Kovanda L., Zhang W., Wei X. et al. In vitro antimicrobial activities of organic acids and their derivatives on several species of gram-negative and gram-positive bacteria. Molecules. 2019; 24: 3770. doi: 10.3390/molecules24203770.Kovanda L., Zhang W., Wei X. et al. In vitro antimicrobial activities of organic acids and their derivatives on several species of gram-negative and gram-positive bacteria. Molecules. 2019; 24: 3770. doi: 10.3390/molecules24203770.Kang S. N, Lee E., Lee M. K., Lim S. J. Preparation and evaluation of tributyrin emulsion as a potent anti-cancer agent against melanoma. Drug Deliv. 2011. 18: 143–149. doi 10.3109/10717544.2010.522610.Kang S. N, Lee E., Lee M. K., Lim S. J. Preparation and evaluation of tributyrin emulsion as a potent anti-cancer agent against melanoma. Drug Deliv. 2011. 18: 143–149. doi 10.3109/10717544.2010.522610.Сафронов С. П. Cложноэфирные пластифицирующие композиции из возобновляемого растительного сырья: Дис. … канд. хим. наук. Самара. 2016: 112. https://www.dissercat.com/content/slozhnoefirnyeplastifitsiruyushchie-kompozitsii-iz-vozobnovlyaemogo-rastitelnogosyrya.Safronov S. P. Ester plasticizing compositions from renewable vegetable raw materials, Thesis for Cand. Sci. in Chemistry. Samara. 2016: 112. https://www.dissercat.com/content/slozhnoefirnye-plastifitsiruyushchie-kompozitsii-iz-vozobnovlyaemogo-rastitelnogo-syrya (in Russian)Седанова А. В., Корниенко Н. В., Делягина М. С. и др. Исследование адсорбции салициловой кислоты на углеродном мезопористом сорбенте. В сборнике: Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 12-й Международной научно-технической конференции, Россия, Омск, 16–19 февраля 2022 года. Издательство ОмГТУ. 2022: 12–13.Sedanova A. V., Kornienko N. V., Delyagina M. S. et al. Study of adsorption of salicylic acid on carbon mesoporous sorbent. V sbornike: Tekhnika i tekhnologiya neftekhimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva : materialy 12-j Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii, Rossiya, Omsk, 16–19 fevralya 2022 goda. Izdatel'stvo OmGTU. 2022: 12–13. (in Russian)Пьянова Л. Г., Лавренов А. В., Леонтьева Н.Н. и др. Физико-химические и биоспецифические свойства сорбента, полученного на основе наноглобулярного углерода и сульфосалициловой кислоты. В сборнике: Актуальные физико-химические проблемы адсорбции и синтеза нанопористых материалов: Сборник трудов Всероссийского симпозиума с международным участием, посвященного памяти В.А. Авраменко, 17–21 октября, 2022, Москва, ИФХЭ РАН. ИФХЭ РАН. 2022: 33.P’yanova L. G., Lavrenov A. V., Leont’eva N. N. et al. Physicochemical and biospecific properties of the sorbent obtained on the basis of nanoglobular carbon and sulfosalicylic acid. V sbornike: Aktual'nye fiziko-himicheskie problemy adsorbcii i sinteza nanoporistyh materialov: Sbornik trudov Vserossijskogo simpoziuma s mezhdunarodnym uchastiem, posvyashchennogo pamyati V.A. Avramenko, 17–21 oktyabrya, 2022, Moskva, IFHE RAN. IFHE RAN. 2022: 33. (in Russian)Sedanova A. V., P’yanova L. G., Delyagina M. S. et al. Modification of porous carbon sorbent with tributyrin. Chem. for Sust. Develop. 2022; 30: 522–531. doi: https://doi.org/10.15372/CSD2022412.Sedanova A. V., P’yanova L. G., Delyagina M. S. et al. Modification of porous carbon sorbent with tributyrin. Chem. for Sust. Develop. 2022; 30: 522–531. doi: https://doi.org/10.15372/CSD2022412.Cueva C., Moreno-Arribas M.V., Martín-álvarez P.J. et al. Antimicrobial Activity of Phenolic Acids against Commensal, Probiotic and Pathogenic Bacteria. Research in Microbiology. 2010; 161: 372–382. Res Microbiol. doi: 10.1016/j.resmic.2010.04.006.Cueva C., Moreno-Arribas M.V., Martín-álvarez P.J. et al. Antimicrobial Activity of Phenolic Acids against Commensal, Probiotic and Pathogenic Bacteria. Research in Microbiology. 2010; 161: 372–382. Res Microbiol. doi: 10.1016/j.resmic.2010.04.006.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.