Диссертация (1091405), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Изменение физико-механических и адгезионных показателейматериалов из ДСТ после выдержки в дистиллированной воде в течение 6 мес.Изменение показателей после выдержки, %ЧислоЧислоШифрОтн.Усл.цикловцикловматериалаудлинепрочностьрастяже- продольн.ниенияизгибаДСТ‒5‒4‒3‒3ПЛ1‒15‒12‒10‒11ПЛ2‒27‒25‒15‒15ПБ1‒17‒17‒10‒9ПБ2‒31‒27‒16‒16ПТ‒5‒4‒2‒3ПД‒5‒4‒3‒3ПЛ1Т‒14‒8‒10‒10ПЛ2Т‒26‒25‒15‒16ПЛ1Д‒15‒14‒10‒9ПЛ2Д‒27‒25‒15‒15ПБ1Т‒16‒13‒10‒10ПБ2Т‒30‒27‒15‒15ПБ1Д‒17‒14‒10‒10ПБ2Д‒32‒29‒15‒14Визуальный осмотр образцов покрытий на резине не выявил наличиякаких-либо дефектов (трещин, отслоек) покрытия после выдержки вдистиллированной воде. Показатели динамической выносливости покрытийизменились не так заметно, как физико-механические характеристики пленок.Причем, площадь воздействия водной среды на образцы покрытий меньше посравнению с пленками, так как одна сторона пленки закрыта слоем резинысубстрата. В целом характер изменения динамических показателей аналогиченхарактеру изменения физико-механических показателей.Повеличинеизмененияпоказателейфизико-механическихидинамических испытаний исследуемые материалы выстроились в следующийряд, в порядке увеличения изменений:ДСТ=ПТ=ПД<ПЛ1=ПЛ1Т=ПЛ1ДПЛ2=ПЛ2Т=ПЛ2Д < ПБ2=ПБ2Т=ПБ2Д.<ПБ1=ПБ1Т=ПБ1Д<95При этом следует отметить, что разница между образцами, содержащееодинаковое количество ПЛА и ПГБ невелика.
Таким образом, максимальноеизменение физико-механических свойств при выдержке в дистиллированнойводе в течение 6 месяцев составило (материал ПБ2Д, 10% ПГБ и 0,5%ДСДМАХ): ‒32% для условной прочности (снизилась с 8,6 до 5,8 МПа) и ‒29%для относительного удлинения (снизилось с 525 до 375%). Изменениединамических свойств пленок также максимально для ПБ2Д и составляет ‒15%для многократного растяжения (снижение с 50 до 42,5 тыс. циклов), ‒14% длямногократного изгиба (снижение с 60 до 51,5 тыс. циклов). Итак, даже послевыдержки в воде в течение 6 месяцев характеристики пленок и покрытийизменяются умеренно.963.5. Микробиологические испытания материалов из ДСТАнтибактериальные покрытия должны обеспечивать надежную защиту отобразования биопленок на поверхности изделий в течение всего срокаэксплуатации изделия.
Комбинированный подход, описываемый в настоящейработе, позволяет не только реализовать защиту поверхности от колонизациибактериями, но и, за счет выделения в рабочую среду антибактериальногоагента (или антибактериально-антиадгезионного агента, в случае ПАВ), долженспособствовать угнетению роста бактерий в рабочей среде. Для обоснованиязащитного антибактериального действия покрытий из ДСТ были проведеныдве серии микробиологических экспериментов: определение числа КОЕ наповерхности покрытий после контакта с суспензией бактерий (исследованиеадгезии бактериальных клеток, разделы 3.5.1-3.5.3) и определение угнетенияроста микроорганизмов в среде, содержащей образец покрытия, методом диска(исследование угнетения роста бактерий, раздел 3.5.4).
В качестве модельныхбактерий были использованы грамотрицательные E. coli и грамположительныеStaphylococcus aureus.В качестве контроля в экспериментах используется покрытие из ДСТ безбиоразлагаемых пластиков и антибактериальных агентов. Материал-субстрат,на который наносили покрытия — резина из натурального каучука. Влияниевида бактерий и времени контакта покрытия из ДСТ с суспензией бактерий начисло КОЕ приведено на рисунке 3.21.4650Число КОЕ40303534282620231820100НК, E. coliДСТ, E.
coliНК, S. aureusДСТ, S. aureusРисунок 3.21. Влияние вида бактерий и времени контакта с суспензиейбактерий на число КОЕ на поверхности субстрата (резина из НК и покрытиеиз ДСТ без пластиков и агентов): левые столбцы — время контакта 2 сек,правые — 72 ч.97Как видно из диаграммы, покрытие из ДСТ на 20-30% менеевосприимчиво к колонизации бактериями, чем резина из НК.
Тем не менее, обаматериала подвержены адгезии обеих модельных бактерий. В дальнейшихэкспериментах данные, полученные для покрытия из ДСТ без биоразлагаемыхпластиков и агентов являются контрольными.3.5.1. Исследование влияния биоразлагаемых пластиков на адгезиюбактерий к покрытиюВ главе 3.1 было показано, что биоразлагаемые пластики ПЛА и ПГБдемонстрируют практически полную невосприимчивость к адгезии клеток E.coli. Биоразлагаемые пластики не выделяют токсичных для клеток продуктовгидролиза при нахождении в водных средах [113], поэтому полученный эффектможно объяснить только с позиции самоочищения поверхности (бактериямничто не вредит, но они не могут прикрепиться к деструктирующемуповерхностному слою пластика).
Нами выдвинуто предположение о том, чтовведение биоразлагаемого пластика в ДСТ должно снизить бактериальнуюадгезиюзасчетускорениядеструкцииповерхностногослоя.Этопредположение подтверждается данными, приведенными в главе 3.3: введениебиоразлагаемых пластиков в ДСТ действительно увеличивает степеньнабухания материала в воде, что связано с деструктивными процессами вматериале.
Но достаточно ли высока скорость деструкции поверхностного слояматериала для того, чтобы эффективно снизить адгезию бактериальных клетоки, тем самым, препятствовать образованию биопленки?На рисунке 3.22 приведено изменение числа КОЕ на поверхностипокрытий из ДСТ в зависимости от содержания ПЛА при различном времениконтакта с суспензией E. coli.98302825Число КОЕ2020171511101076455312010 00 0801000051015204060Содежание ПЛА, % масс.Рисунок 3.22. Влияние содержания ПЛА на число КОЕ E.
coli наповерхности покрытий: левые столбцы — время контакта 2 сек, правые — 72 ч.Как видно из рисунка 3.22, при увеличении содержания ПЛА в ДСТчисло КОЕ существенно снижается. Увеличение времени контакта ссуспензией приводит к увеличению числа КОЕ, то есть все большее количествобактерий колонизируют поверхность. Тем не менее, как при времени 2 сек, таки 72 ч, при содержании ПЛА 80% и более колониеобразования на поверхностине происходило. Значит, введение ПЛА в ДСТ действительно увеличиваетстойкость материала к адгезии бактерий.
Но для предотвращения образованиябиопленки необходимо полное отсутствие колоний на поверхности. Присодержании ПЛА более 10% масс. сильно ухудшаются динамическиехарактеристики покрытий (см. рисунок 3.6). Тем не менее, даже присодержании ПЛА 5% масс. адгезия бактерий после 72 ч контакта уменьшаетсяна 40%, а при содержании 10% — на 65%, т.е. становится меньше, чем длясилоксановой резины из каучука СКТВ-1 (см. рисунок 3.1).Аналогичная картина наблюдается при совмещении ДСТ с ПГБ (рисунок3.23).99302825Число КОЕ2020151510108555312010 00 00 0608010000510152040Содежание ПГБ, % масс.Рисунок 3.23. Влияние содержания ПГБ на число КОЕ E.
coli наповерхности покрытий: левые столбцы — время контакта 2 сек, правые — 72 ч.ПГБ по сравнению с ПЛА снижает адгезию бактерий несколько сильнее,однако полученные значения находятся в границах доверительных интервалов.Материал становится невосприимчивым к колонизации и образованиюбиопленки при содержании ПГБ более 40% масс., что соответствует крайненизким динамическим показателям системы покрытие-резина (см. рисунок3.10). Сходные результаты были получены при исследовании адгезии S. aureus(рисунки 3.24 и 3.25).343530Число КОЕ252019181515910845241020 00 00 0608010000510152040Содежание ПЛА, % масс.Рисунок 3.24.
Влияние содержания ПЛА на число КОЕ S. aureus наповерхности покрытий: левые столбцы — время контакта 2 сек, правые — 72 ч.100343530Число КОЕ252018181513107753310010 00 00 0608010000510152040Содежание ПГБ, % масс.Рисунок 3.25. Влияние содержания ПГБ на число КОЕ S. aureus наповерхности покрытий: левые столбцы — время контакта 2 сек, правые — 72 ч.Из диаграмм, представленных на рисунках 3.24 и 3.25, видно, что для S.aureus наблюдается большее увеличение числа КОЕ при увеличении времениконтакта с суспензией по сравнению с E. coli.
Для пленок ДСТ, не содержащихбиоразлагаемых пластиков, увеличение числа КОЕ при выдержке до 72 чсоставляет 30% для E. coli и более 50% для S. aureus. Начальная адгезиябактерий наоборот, несколько выше для E. coli. Итак, для предотвращенияколонизации покрытий клетками S. aureus необходимо введение в ДСТ неменее 60% масс. ПЛА или ПГБ. Снижение адгезии S.
aureus к покрытиям при72 ч контакта составило 55% для покрытий с 10% ПЛА и более 60% дляпокрытий с 10% ПГБ.Полученные данные, представленные на рисунках 3.22-3.25, позволяютутверждать, что одним только введением биоразлагаемых пластиков не удастсядобиться невосприимчивости эластомерного материала из ДСТ к образованиюбактериальных биопленок, поскольку необходимое для этого количествопластикасущественноснижаетфизико-механическиеидинамическиеадгезионные характеристики покрытий. Вместе с тем, материалы, содержащие5 и 10% ПЛА или ПГБ, существенно снижают адгезию бактерий при101сохранении данных физико-механических и эксплуатационных свойств нахорошем уровне (см. главу 3.3). Поэтому для получения материалов,невосприимчивыхкколониеобразованию,следуетприменитькомбинированные системы, содержащие не только биоразлагаемый пластик, нои антибактериальный и/или антиадгезионный агент.Если предположение об самоочищении поверхности верное, то системыДСТ/пластик должны сохранять стойкость к образованию биопленок настолькодолго, сколько может существовать само покрытие.
Для подтверждения былопроведено повторное испытание для определения адгезии модельных бактерийк покрытиям из ДСТ. Образцы покрытий были отмыты от бактерий и сноваприведены на 72 ч в контакт с суспензией. Результаты приведены на рисунке3.26 (бактерия — E. coli, биоразлагаемый пластик — ПЛА).403635Число КОЕ3028252017 171510 11107 65 552 21 00 00 0406080100005101520Содежание ПЛА, % масс.Рисунок 3.26. Влияние содержания ПЛА на число КОЕ E. coli наповерхности покрытий: левые столбцы — первый контакт 72 ч, правые —повторный контакт 72 ч тех же образцов после смыва клеток.Видно, что повторная колонизация ДСТ без ПЛА привела к увеличениючисла КОЕ на 20%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
