Том 27 № 1 (2023)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Оценка оригинального герметизирующего покрытия с антибактериальным эффектом для синтетических сосудистых протезов

PDF
  • А.А. Шаданов,
  • И.Ю. Журавлева,
  • Л.М. Самойлова,
  • Т.П. Тимченко,
  • С.В. Владимиров,
  • Е.В. Карпова,
  • Н.Е. Лучников,
  • Д.А. Сирота,
  • А.Г. Едемский,
  • А.В. Богачев-Прокофьев,
  • А.М. Чернявский
А.А. Шаданов
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Bio
И.Ю. Журавлева
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Л.М. Самойлова
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Т.П. Тимченко
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
С.В. Владимиров
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Е.В. Карпова
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук
Н.Е. Лучников
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Д.А. Сирота
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
А.Г. Едемский
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
А.В. Богачев-Прокофьев
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
А.М. Чернявский
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Эффективность пропитки протеза
DOI: https://doi.org/10.21688/1681-3472-2023-1-38-46

Опубликован 30.03.2023

Ключевые слова

  • водопроницаемость,
  • желатин,
  • сосудистый протез

Как цитировать

Шаданов, А., Журавлева, И., Самойлова, Л., Тимченко, Т., Владимиров, С., Карпова, Е., Лучников, Н., Сирота, Д., Едемский, А., Богачев-Прокофьев, А., & Чернявский, А. (2023). Оценка оригинального герметизирующего покрытия с антибактериальным эффектом для синтетических сосудистых протезов. Патология кровообращения и кардиохирургия, 27(1), 38–46. https://doi.org/10.21688/1681-3472-2023-1-38-46

Copyright (c) 2023 Шаданов А.А., Журавлева И.Ю., Самойлова Л.М., Тимченко Т.П., Владимиров С.В., Карпова Е.В., Лучников Н.Е., Сирота Д.А., Едемский А.Г., Богачев-Прокофьев А.В., Чернявский А.М.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Аннотация

Актуальность. Инфицирование сосудистого протеза является серьезным осложнением в сердечно-сосудистой хирургии, характеризуется тяжелым течением и высокой смертностью. Несмотря на то что антибактериальные покрытия для сосудистых протезов широко распространены, в мире продолжаются работы по их улучшению.
Цель. Разработка и экспериментальное изучение свойств герметизирующего покрытия с антимикробным эффектом для синтетических сосудистых протезов из дакрона.
Методы. Использовали 2 типа сосудистых протезов: протез № 1 (полотняный ткацкий раппорт) с исходным уровнем водопроницаемости 78,8 ± 2,7 мл/см2/мин, протез № 2 (саржа 2/1 + атлас 6/4) — уровень водопроницаемости 549,8 ± 20,7 мл/см2/мин. Разработали оригинальную методику желатиновой пропитки, выполнили сканирующую электронную микроскопию, тесты на водопроницаемость и устойчивость к радиальному перегибу. Антибактериальную активность желатиновой пропитки с ванкомицином оценили диско-диффузионным методом на средах с Staphylococcus aureus ATCC 29213 и Enterococcus faecalis ATCC 29212 путем измерения зон задержки роста микроорганизмов после 24-часовой инкубации. Для этого использовали образцы, выкроенные из протезов с пропиткой, содержащей ванкомицин (опытная группа) и не содержащей ванкомицин (контрольная группа).
Результаты. Желатиновое покрытие на образцах визуализируется в виде тонкой ровной пленки и обеспечивает нулевую водопроницаемость. Негативным эффектом является увеличение жесткости и, соответственно, радиуса перегиба. Введение ванкомицина в покрытие привело к значительной задержке роста в культурах микроорганизмов: средний диаметр зоны задержки роста в культуре Staphylococcus aureus составил 15,60 ± 0,65 мм, в культуре Enterococcus faecalis — 14,40 ± 0,66 мм. В протезах, не обработанных ванкомицином, не обнаружили зон задержки роста.
Заключение. Обработка желатиновой пропиткой с раствором ванкомицина — простая профилактическая мера для предотвращения роста грамположительных бактерий на материалах сосудистых протезов.

Поступила в редакцию 14 ноября 2022 г. Исправлена 15 декабря 2022 г. Принята к печати 19 декабря 2022 г.

Финансирование
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда и правительства Новосибирской области (проект № 22-15-20005).

Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов
Концепция и дизайн работы: И.Ю. Журавлева, А.А. Шаданов, Д.А. Сирота
Сбор и анализ данных: А.А. Шаданов, Л.М. Самойлова, С.В. Владимиров, Т.П. Тимченко, Н.Е. Лучников, Е.В. Карпова
Статистическая обработка данных: А.А. Шаданов
Написание статьи: А.А. Шаданов, Л.М. Самойлова, Т.П. Тимченко, А.Г. Едемский
Исправление статьи: Д.А. Сирота, И.Ю. Журавлева, А.В. Богачев-Прокофьев, А.М. Чернявский
Утверждение окончательного варианта статьи: все авторы

PDF

Библиографические ссылки

  1. Chakfé N., Bizonne S.C., Beaufigeau M., Urban E., Cardon A., Doillon C., Le Magnen J.F., Durand B., Kretz J.G. Impregnated polyester arterial prostheses: performance and prospects. Ann Vasc Surg. 1999;13(5):509-523. PMID: 10466995. https://doi.org/10.1007/s100169900291
  2. Halpert B., De Bakey M.E., Jordan Jr G.L., Henly W.S. The fate of homografts and prostheses of the human aorta. Surg Gynecol Obstet. 1960;111:659-674. PMID: 13710927.
  3. Humphries A.W., Hawk W.A., Cuthbertson A.M. Arterial prosthesis of collagen-impregnated Dacron tulle. Surgery. 1961;50:947-954. PMID: 14449985.
  4. Bascom J.U. Gelatin sealing to prevent blood loss from knitted arterial grafts. Surgery. 1961;50:504-512. PMID: 13687562.
  5. Prager M., Polterauer P., Böhmig H.J., Wagner O., Fügl A., Kretschmer G., Plohner M., Nanobashvili J., Huk I. Collagen versus gelatin-coated Dacron versus stretch polytetrafluoroethylene in abdominal aortic bifurcation graft surgery: Results of a seven-year prospective, randomized multicenter trial. Surgery. 2001;130(3):408-414. PMID: 11562661. https://doi.org/10.1067/msy.2001.115904
  6. Lacroix H., Boel K., Nevelsteen A., Suy R. Early inflammatory response to gelatin- and collagen-sealed Dacron prostheses. Ann Vasc Surg. 1995;9(2):152-154. PMID: 7786700. https://doi.org/10.1007/bf02139657
  7. Domurado D., Thomas D., Brown G. A new method for producing proteic coatings. J Biomed Mater Res. 1975;9(1):109-110. PMID: 809444. https://doi.org/10.1002/jbm.820090110
  8. Wilson W.R., Bower T.C., Creager M.A., Amin-Hanjani S., O’Gara P.T., Lockhart P.B., Darouiche R.O., Ramlawi B., Derdeyn C.P., Bolger A.F., Levison M.E., Taubert K.A., Baltimore R.S., Baddour L.M.; American Heart Association Committee on Rheumatic Fever, Endocarditis, and Kawasaki Disease of the Council on Cardiovascular Disease in the Young; Council on Cardiovascular and Stroke Nursing; Council on Cardiovascular Radiology and Intervention; Council on Cardiovascular Surgery and Anesthesia; Council on Peripheral Vascular Disease; and Stroke Council. Vascular graft infections, mycotic aneurysms, and endovascular infections: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 2016;134(20):e412-e460. PMID: 27737955. https://doi.org/10.1161/cir.0000000000000457
  9. Hall-Stoodley L., Costerton J.W., Stoodley P. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nat Rev Microbiol. 2004;2(2):95-108. PMID: 15040259. https://doi.org/10.1038/nrmicro821
  10. Gandelman G., Frishman W.H., Wiese C., Green-Gastwirth V., Hong S., Aronow W.S., Horowitz H.W. Intravascular device infections: epidemiology, diagnosis, and management. Cardiol Rev. 2007;15(1):13-23. PMID: 17172879. https://doi.org/10.1097/01.crd.0000197966.53529.67
  11. Herten M., Idelevich E.A., Sielker S., Becker K., Scherzinger A.S., Osada N., Torsello G.B., Bisdas T. Vascular graft impregnation with antibiotics: the influence of high concentrations of rifampin, vancomycin, daptomycin, and bacteriophage endolysin hy-133 on viability of vascular cells. Med Sci Monit Basic Res. 2017;23:250-257. PMID: 28652563; PMCID: PMC5498120. https://doi.org/10.12659/msmbr.902879
  12. Berard X., Puges M., Pinaquy J.-B., Cazanave C., Stecken L., Bordenave L., Pereyre S., M'Zali F. In vitro evidence of improved antimicrobial efficacy of silver and triclosan containing vascular grafts compared with rifampicin soaked grafts. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2019;57(3):424-432. PMID: 30301647. https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2018.08.053
  13. Szałapata K., Osińska-Jaroszuk M., Kapral-Piotrowska J., Pawlikowska-Pawlęga B., Łopucki R., Mroczka R., Jarosz-Wilkołazka A. Serine protease inhibitors — new molecules for modification of polymeric biomaterials. Biomolecules. 2020;10(1):82. PMID: 31947983; PMCID: PMC7023003. https://doi.org/10.3390/biom10010082
  14. Lew W., Moore W. Antibiotic-impregnated grafts for aortic reconstruction. Semin Vasc Surg. 2011;24(4):211-219. PMID: 22230676. https://doi.org/10.1053/j.semvascsurg.2011.10.015
  15. Saw M.M., Chandler B., Ho K.M. Benefits and risks of using gelatin solution as a plasma expander for perioperative and critically ill patients: A meta-analysis. Anaesth Intensive Care. 2012;40(1):17-32. PMID: 22313061. https://doi.org/10.1177/0310057x1204000104
  16. Журавлева И.Ю., Ляшенко М.М., Шаданов А.А., Сирота Д.А., Чернявский А.М. Quo vadimus? Фундаментальные проблемы разработки гибридных протезов грудной аорты. Ангиология и сосудистая хирургия. 2021;27(4):103-112. https://doi.org/10.33529/ANGIO2021412 Zhuravleva I.Yu, Lyashenko M.M., Shadanov A.A., Sirota D.A., Chernyavskiy A.M. Quo vadimus? Fundamental problems of developing hybrid prostheses of thoracic aorta. Angiologiia i Sosudistaia Khirurgiia = Angiology and Vascular Surgery. 2021;27(4):103-112. (In Russ.) https://doi.org/10.33529/ANGIO2021412
  17. Gristina A.G. Biomaterial-centered infection: microbial adhesion versus tissue integration. Science. 1987;237(4822):1588-1595. PMID: 3629258. https://doi.org/10.1126/science.3629258
  18. Schmitt D.D., Bandyk D.F., Pequet A.J., Towne J.B. Bacterial adherence to vascular prostheses. A determinant of graft infectivity. J Vasc Surg. 1986;3(5):732-740. PMID: 2939263.
  19. Moore W.S., Chvapil M., Seiffert G., Keown K. Development of an infection-resistant vascular prosthesis. Arch Surg. 1981;116(11):1403-1407. PMID: 6458258. https://doi.org/10.1001/archsurg.1981.01380230027004
  20. Zilberman M., Elsner J.J. Antibiotic-eluting medical devices for various applications. J Control Release. 2008;130(3):202-215. PMID: 18687500. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2008.05.020
  21. Chervu A., Moore W.S., Gelabert H.A., Colburn M.D., Chvapil M. Prevention of graft infection by use of prostheses bonded with a rifampin/collagen release system. J Vasc Surg. 1991;14(4):521-525. PMID: 1833564. https://doi.org/10.1016/0741-5214(91)90246-Q
  22. Galdbart J.O., Branger C., Andreassian B., Lambert-Zechovsky N., Kitzis M. Elution of six antibiotics bonded to polyethylene vascular grafts sealed with three proteins. J Surg Res. 1996;66(2):174-178. PMID: 9024831. https://doi.org/10.1006/jsre.1996.0391
  23. Goëau-Brissonnière O., Leport C., Bacourt F., Lebrault C., Comte R., Pechère J.C. Prevention of vascular graft infection by rifampin bonding to a gelatin-sealed Dacron graft. Ann Vasc Surg. 1991;5(5):408-412. PMID: 1835641. https://doi.org/10.1007/bf02133043
  24. Morishima M., Marui A., Yanagi S., Nomura T., Nakajima N., Hyon S.-H., Ikeda T., Sakata R. Sustained release of vancomycin from a new biodegradable glue to prevent methicillin-resistant Staphylococcus aureus graft infection. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2010;11(1):52-55. PMID: 20360210. https://doi.org/10.1510/icvts.2010.232447
  25. Blanchemain N., Laurent T., Chai F., Neut C., Haulon S., Krump-konvalinkova V., Morcellet M., Martel B., Kirkpatrick C.J., Hildebrand H.F. Polyester vascular prostheses coated with a cyclodextrin polymer and activated with antibiotics: cytotoxicity and microbiological evaluation. Acta Biomater. 2008;4(6):1725-1733. PMID: 18676187. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2008.07.001