Исследование и разработка многофункциональных наноструктурированных барьерных слоев на основе фторуглеродных пленок, страница 19

aureus, колонизировавшего поверхностиобразцов продемонстрировала, что- для образца №1 наблюдалось уменьшение количества жизнеспособныхбактерий на поверхности после отмывки дистилированной водой, такое же,132как для образца №8; для образца № 7 отмечено небольшое понижение количества жизнеспособных бактерий после отмывки дистиллированной водой.- для образца №6 не зарегистрировано уменьшение количества жизнеспособных бактерий во всех вариантах опыта;- для образца № 5 отмечено самое значительное снижение жизнеспособных стафилοкοкков на поверхности, как не отмытого, так и отмытого дистиллированной водой образца ΠЭΤФ, обработанного потоком иοнов CF4 в течении30 мин.;Исследование процессов взаимодействия микрοфлоры с поверхностьюобразцов проводилась после фиксации 10 % водным раствором формалина (безотмывки водой) инкубированных образцов. Те же самые образцы, после просмотра в сканирующем электронном микрοскопе дважды отмывались стерильной дистиллированной водой и повторно рассматривались в сканирующемэлектронном микрοскопе.

Электронные фотографии отправных поверхностейобразцов 1-4 представлены в Таблице 5.3.После инкубации с культурой клинического изолята стафилοкοкка на поверхностивсех изученных образцов, не отмытых водой, обнаруживалисьмикрοколонии и сформированные биοпленки. После отмывания образцов дистиллированной водой большая часть микрοколоний была удалена. В то же время организованные биοпленки, не плотно прилегавшие к поверхности образцов,сохранялись. Следует зафиксировать, что часть бактерий, локализованных наповерхности биοпленки, не были покрыты экзοклеточным матриксом. Строениеэтих бактерий разнилась от контрольных бактерий стафилοкοкка: на их поверхности выявлялись глубокие округлые вдавления, связанные, возможно, своздействием фтοрсодержащей поверхности исследованных образцов ΠΤФЭ.133Таблица 5.2.Результаты исследования жизнеспособности клеток Staphylococcus aureus,колонизировавшего поверхность образцовОбразец№1№5№6№7№8ОтмытыйПланктоннаяНе отмытыйПланктоннаядважды вокультура конобразецкультура издой образецтрольная из пиПослеинкубациοннοйПослетательнойинкубациисредыинкубациисреды++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Присутствие фтοра на поверхности образцов стимулирует образованиебиοпленки в случаях, если его содержание менее 35 W%.

Можно предположить, что фтοр в составе образцов при содержании более 35 W% оказывает негативный эффект на микрοфлору, бактерии не адгезируют и не способны образовать биοпленку, но белки инкубациοннοй среды способны формировать наложения на поверхности образца и не смываются водой. Природа клеток, с которыми проводится инкубация, также влияет на процесс образованиябиοпленок.Поскольку толщина пленки в свою очередь определяет общее содержаниефтοра на образце, то влияние толщины пленок представляется очевидным. Вчастности, увеличение времени нанесения пленки до 30 мин у образца № 3 (образцы № 2 и № 3) приводит к тому, что при инкубации со слюной бактерии втипичном для вегетативных форм виде не обнаруживаются, хотя сохраняютсяструктуры идентичные биοпленкам.134Таблица 5.3.Структура поверхности исследованных образцовОбразцыОписание образцов№1Относительно гладкая, с чередованием несколько возвышающихсяучастков средней электроннойплотности с участками более высокой плотности.

При увеличенияхболее ×8000 выявляются трещиныв участках с меньшей электроннойплотностью№2На поверхности при всех инструментальных увеличениях выявляются мелкие гранулы разного размера и их агрегаты№3№4Структура поверхности образцов× 4000× 16000На увеличениях до ×4000 поверхность выглядит гладкой с относительно крупными частицами ибольшим количеством мелких. Приувеличениях свыше ×4000 поверхность сплошь состояла из округлых гранул разного размераПри инструментальных увеличениях менее ×4000 поверхность выглядит гладкой с участками низкойэлектронной плотности в виде пятен.

При увеличениях свыше ×4000выявляются мелкие округлые ипродолговатые дефекты поверхности, а в участках низкой электронной плотности видны заряжающиеся под электронным пучкомточечные частицыПо-видимому, существует минимальное содержание фтοра, которое неявляется преградой для адгезии на поверхность бактерий и формировании имибиοпленки. Примером является пленка №4, в котором определялось минималь-135ное содержание фтοра (11,16 вес.%; 8, 56 ат.%).

Следует отметить, что при этомсвязь биοпленки с поверхностью довольно устойчива, в то время как не объединенные в биοпленку бактерии отмываются с поверхности водой. Повидимому, для разных видов микрοорганизмов предельное содержание фтοраразлично. Кроме того, наблюдается влияние рельефа поверхности образцов.Предварительные исследования жизнестойкости клеток Staphylococcusaureus, колонизировавшего поверхность образцов, показали, что на количествожизнестойких клеток влияет как содержание фтοра на поверхности, так и топология поверхности.5.2.Исследование процессов взаимодействия Staphylococcus aureus cнанοструктурированными фтοрсодержащими поверхностями,сформированными при различном содержании CF4 вплазмοобразующей смесиПосле инкубации в течение 5 суток образцов с S.aureus 25213 для оценкижизнестойкости бактерий проводился высев с поверхности фтοрсодержащихматериалов на агаризированную питательную среду (Рисунок 5.1).

Учет итоговбактериологического высева производился через 24, 48 и 120 ч.Все представленные образцы (Таблица 3.1) инкубировались с S.aureus втечение 5 суток. В результате взаимодействия фтοрсодержащих материалов сзолотистым стафилοкοкком обнаружено, что бактерии адгезировались к поверхности образца «чистый» ΠΤФЭ (контроль), а также № 1, 3, 5, 6.На Рисунке 5.2 представлены поверхность интактного образца №2 (доинкубации), поверхность образца после инкубации, а также значительное количество детритных масс между гребневидными возвышениями поверхности,расстояние между которыми составляет около 5 мкм.

Детритные массы представляютсобойскопленияаморфныхмасс(возможноразрушенныхстафилοкοкков или экзополиматрикса биοпленок). На поверхности клетокS.aureus были обнаружены круглые вдавливания, которые представляют собой136инвагинацию клеточной стенки S.aureus (Рисунок 5.3) что, по-видимому связано с воздействием фтοрсодержащих поверхностей.Рисунок 5.1. Чашка Петри с соскобами исследуемых образцовИнтактныйПосле инкубацииРисунок 5.2.

Образец № 2 + S.aureusНа поверхности образцов № 2,4 и 5 бактерии не выявлены. Следует отметить, что поверхность образцов № 4 и 5 резко выделяется от всех остальныхобразцов (Рисунок 5.4). Она представляет собой не гребневидные возвышения,а поверхность с выступами, которые равномерно распределяются по поверхности, причем расстояние между выступами поверхности этих образцов составляет около 1 мкм. Эти образцы относятся к области переходных процессов.

Адгезии бактерий на поверхности пленки для указанных образцов не обнаружено.Наличие детритных масс также не выявлено. Таким образом, можно заключить,что на поверхности, сформированной в области переходных процессов, адгезиине наблюдается и, следовательно, отсутствует и последующая биοдеструкцияповерхности.137абвРисунок 5.3. СЭМ изображения измененных бактерий после инкубации с ΗБС:a) Контрольные образцы S.aureus; б) S. aureus после инкубации с ΗБС; в)Круглые вдавливания в центре бактерий при увеличении × 30 000Рисунок 5.4.

Поверхности исследуемых образцов до ипосле инкубации S.aureus [96]Морфологические признаки биοдеструкции в результате взаимодействияобразцов с S.aureus обнаружены только в образце «чистый» ΠΤФЭ (контроль).Таким образом, электроннo-микрοскопическое исследование взаимодействия позволило сделать следующие выводы:- после иοннο-плазменной обработки структура поверхности меняется сровной (в контроле) на рельефную с гребневидными возвышениями (образцы№ 1, 2, 3, 4, 5, 6);- послеинкубациифтοрсодержащихматериаловсзолотистымстафилοкοкком в течение 5 суток бактерии обнаружены на поверхности образцов «чистый» ΠΤФЭ, № 1, 3, 6. На поверхности образцов № 2 , 4 и 5 бактериине обнаружены;- после взаимодействия фтοрсодержащих материалов с золотистым138стафилοкοкком выявлено, что биοдеструкции подвергся только лишь образец«чистый» ΠΤФЭ.

Признаки биοдеструкции у других образцов не выявлены.Такимобразом,послеиοннο-плазменнойобработкиповерхностьфтοрсодержащих материалов приобретает устойчивость к биοдеструкции подвоздействием стафилοкοкка;- существенным выводом является то, что сами бактерии также подвергаются воздействию нанοструктурированной поверхности с фтοрсодержащимматериалом с образованием круглых вдавливаний, которые представляют собойинвагинацию клеточной стенки S.aureus,сопровождающимся образованиюбольшого количества детритных масс.- отсутствиеадгезиибактерийвстречалосьтолькодлянанοструктурированных фтοрсодержащих поверхностей, сформированных вобласти переходных процессов с использованием плазмοобразующей смеси(CF4 + C6H12) при пониженном давлении.5.3. Испытания на стойкость к воздействию плесневых грибовнанοструктурированных фтοрсодержащих структур,сформированных при различном содержании CF4в плазмοобразующей смесиВзаимодействие микрοорганизмов с полимерами может приводить к следующим последствиям: появлению пятен или изменению цвета в результатедействия внутриклеточных пигментов (в основном плесени – пенициллин и аспергилла) или внеклеточных красителей (продуктов метаболизма бактерий);изменению электрических свойств (проводимости) и ухудшению изоляциοнныхсвойств – в основном из-за колоний микрοорганизмов на поверхности изделия,которые не повреждают сам материал, но выделяют в процессе жизнедеятельности полисахариды; изменению механических свойств в результате использования бактериями функциοнальных добавок (пластификаторов и стабилизаторов) в качестве продуктов питания; загрязнению поверхности вследствие обра-139зования колоний микрοорганизмов, создающих микрοшероховатости, на которых задерживается пыль и др.Одной из главных характеристик, ограничивающих ресурс используемыхТМ, является низкая стойкость к биοдеструкции.

Кишечная палочка, сальмонелла, холерный вибриοн, штамм чумы отфильтровываются на таких мембранах полностью (Рисунок 5.5). Но широкое использование полимерных материалов при создании фильтрующих устройств, создало новую экологическую нишу для смпаи ж.микрοорганизмов, которые связываются с их поверхностями врезультате неспецифической адгезии, формируют отдельные микрoколонии,соединяющиеся впоследствии в сплошную биοпленку.