DOI:

10.37988/1811-153X_2024_2_46

Исследование антибактериальных свойств полиэфирэфиркетона в отношении Staphylococcus aureus in vitro

Загрузки

Авторы

  • А.Ю. Туркина 1, к.м.н., доцент кафедры терапевтической стоматологии, зам. директора Института стоматологии
    ORCID: 0000-0003-2852-0051, AuthorID: 789282
  • В.В. Щелкова 2, научный сотрудник лаборатории биомедицинских методов исследования
    ORCID: 0000-0001-9173-5464, AuthorID: 993460
  • И.М. Макеева 1, д.м.н., профессор, зав. кафедрой терапевтической стоматологии
    ORCID: 0000-0002-7878-0452, AuthorID: 659923
  • Н.А. Янова 3, к.м.н., доцент кафедры клинической стоматологии
    ORCID: 0000-0002-3436-5150, AuthorID: 666431
  • А.А. Плишкина 3, к.м.н., доцент кафедры клинической стоматологии
    ORCID: 0000-0002-2124-9740, AuthorID: 939662
  • А.В. Ярцева 4, к.м.н., доцент кафедры обезболивания в стоматологии
    ORCID: 0000-0002-0379-0015, AuthorID: 874246
  • З.Т. Аймалетдинова 5, ассистент кафедры пропедевтики стоматологических заболеваний
    ORCID: 0000-0002-6187-564X, AuthorID: 889700
  • Д.С. Леонов 1, ассистент кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии
    ORCID: 0009-0008-6855-2860
  • Ю.Л. Васильев 1, д.м.н., профессор кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии
    ORCID: 0000-0003-3541-6068, AuthorID: 816756
  • 1 Первый МГМУ им. И.М. Сеченова, 119991, Москва, Россия
  • 2 МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, 129110, Москва, Россия
  • 3 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, 603022, Нижний Новгород, Россия
  • 4 Российский университет медицины, 127006, Москва, Россия
  • 5 РУДН, 117198, Москва, Россия

Аннотация

Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) — один из перспективных конструкционных материалов в стоматологии. Учитывая высокий риск колонизации протезов оппортунистической микрофлорой, необходима оценка биопленкообразования на поверхности материала. Цель исследования — оценка биопленкообразования S. aureus на поверхности ПЭЭК, а также оценка антибактериальных свойств материала при воздушной контаминации.
Материалы и методы. Для формирования биопленок использовали взвесь микроорганизмов в бульоне с концентрацией 1,5·108 КОЕ/мл с экспозицией 24 часа, биопленкообразование определяли фотоколориметром (540 нм). Для воздушной контаминации образцы помещали в нестерильную комнату на 1 час, затем отпечатывали на агар, промывали и высевали на стерильную агаризованную среду. В качестве материала для сравнения выбрали термопластичный полимер линейной структуры — полистирол.
Результаты. Проведена оценка способности к биопленкообразованию при OD контроля = 0,47 и OD опытного образца = 0,19. Образцы ПЭЭК в сравнении с контрольными демонстрируют неспособность к формированию биопленок на своей поверхности. При воздушной контаминации на отпечатке ПЭЭК колоний микроорганизмов не выявлено, на поверхности контрольного образца выявлено 1,3±0,4 КОЕ. На смыве ПЭЭК выявлено 16,6±2,8 КОЕ против 60,2±8,6 КОЕ на смыве образца сравнения, что составляет 26,3% от контрольного количества колоний на чашке Петри.
Заключение. Полимерный материал ПЭЭК обладает устойчивостью к обсеменению культурами клеток Staphylococcus aureus в сравнении с контрольным полимерным материалом.

Ключевые слова:

полиэфирэфиркетон, биопленкообразование, антибактериальные свойства, Staphylococcus aureus

Для цитирования

[1]
Туркина А.Ю., Щелкова В.В., Макеева И.М., Янова Н.А., Плишкина А.А., Ярцева А.В., Аймалетдинова З.Т., Леонов Д.С., Васильев Ю.Л. Исследование антибактериальных свойств полиэфирэфиркетона в отношении Staphylococcus aureus in vitro. — Клиническая стоматология. — 2024; 27 (2): 46—51. DOI: 10.37988/1811-153X_2024_2_46

Список литературы

  1. Panayotov I.V., Orti V., Cuisinier F., Yachouh J. Polyetheretherketone (PEEK) for medical applications. — J Mater Sci Mater Med. — 2016; 27 (7): 118. PMID: 27259708
  2. Alexakou E., Damanaki M., Zoidis P., Bakiri E., Mouzis N., Smidt G., Kourtis S. PEEK high performance polymers: A review of properties and clinical applications in prosthodontics and restorative dentistry. — Eur J Prosthodont Restor Dent. — 2019; 27 (3): 113—121. PMID: 31433133
  3. Montaño-Machado V., Chevallier P., Bonilla-Gameros L., Copes F., Quarta C., Kú-Herrera J.J., Soriano F., Padilla-Gainza V., Morales G., Mantovani D. Development of multifunctional materials based on poly (ether ether ketone) with Improved biological performances for dental applications. — Materials (Basel). — 2021; 14 (4): 1047. PMID: 33672249
  4. Parate K.P., Naranje N., Vishnani R., Paul P. Polyetheretherketone material in dentistry. — Cureus. — 2023; 15 (10): e46485. PMID: 37927628
  5. Mohd Farid D.A., Zahari N.A.H., Said Z., Ghazali M.I.M., Hao-Ern L., Mohamad Zol S., Aldhuwayhi S., Alauddin M.S. Modification of polymer based dentures on biological properties: Current update, status, and findings. — Int J Mol Sci. — 2022; 23 (18): 10426. PMID: 36142344
  6. Garbacz K., Kwapisz E., Wierzbowska M. Denture stomatitis associated with small-colony variants of Staphylococcus aureus: a case report. — BMC Oral Health. — 2019; 19 (1): 219. PMID: 31604449
  7. Baena-Monroy T., Moreno-Maldonado V., Franco-Martínez F., Aldape-Barrios B., Quindós G., Sánchez-Vargas L.O. Candida albicans, Staphylococcus aureus and Streptococcus mutans colonization in patients wearing dental prosthesis. — Med Oral Patol Oral Cir Bucal. — 2005; 10 Suppl1: E27—39. PMID: 15800465
  8. Kwapisz E., Garbacz K., Kosecka-Strojek M., Schubert J., Bania J., Międzobrodzki J. Presence of EGC-positive major clones ST 45, 30 and 22 among methicillin-resistant and methicillin-susceptible oral Staphylococcus aureus strains. — Sci Rep. — 2020; 10 (1): 18889. PMID: 33144661
  9. Roberts M.C., Soge O.O., Horst J.A., Ly K.A., Milgrom P. Methicillin-resistant Staphylococcus aureus from dental school clinic surfaces and students. — Am J Infect Control. — 2011; 39 (8): 628—632. PMID: 21962840
  10. Marchi-Alves L.M., Freitas D., de Andrade D., de Godoy S., Toneti A.N., Mendes I.A.C. Characterization of oral microbiota in removable dental prosthesis users: Influence of arterial hypertension. — Biomed Res Int. — 2017; 2017: 3838640. PMID: 28713826
  11. D’Ambrosio F., Santella B., Di Palo M.P., Giordano F., Lo Giudice R. Characterization of the oral microbiome in wearers of fixed and removable implant or non-implant-supported prostheses in healthy and pathological oral conditions: A narrative review. — Microorganisms. — 2023; 11 (4): 1041. PMID: 37110463
  12. Le Bars P., Kouadio A.A., Amouriq Y., Bodic F., Blery P., Bandiaky O.N. Different polymers for the base of removable dentures? Part II: A narrative review of the dynamics of microbial plaque formation on dentures. — Polymers (Basel). — 2023; 16 (1): 40. PMID: 38201705
  13. Alfouzan A.F., Tuwaym M., Aldaghri E.N., Alojaymi T., Alotiabi H.M., Taweel S.M.A., Al-Otaibi H.N., Ali R., Alshehri H., Labban N. Efficacy of denture cleansers on microbial adherence and surface topography of conventional and CAD/CAM-processed denture base resins. — Polymers (Basel). — 2023; 15 (2): 460. PMID: 36679340
  14. Vulović S., Todorović A., Stančić I., Popovac A., Stašić J.N., Vencl A., Milić-Lemić A. Study on the surface properties of different commercially available CAD/CAM materials for implant-supported restorations. — J Esthet Restor Dent. — 2022; 34 (7): 1132—1141. PMID: 35997320
  15. Hahnel S., Wieser A., Lang R., Rosentritt M. Biofilm formation on the surface of modern implant abutment materials. — Clin Oral Implants Res. — 2015; 26 (11): 1297—301. PMID: 25060652
  16. D’Ercole S., Cellini L., Pilato S., Di Lodovico S., Iezzi G., Piattelli A., Petrini M. Material characterization and Streptococcus oralis adhesion on Polyetheretherketone (PEEK) and titanium surfaces used in implantology. — J Mater Sci Mater Med. — 2020; 31 (10): 84. PMID: 32989624
  17. Николенко Д.А., Утюж А.С., Царев В.Н., Юмашев А.В., Волчкова И.Р. Адгезия представителей патогенной микрофлоры полости рта к полиэфирэфиркетону и другим материалам для изготовления временных коронок в эксперименте in vitro. — Клиническая стоматология. — 2018; 2 (86): 74—77. eLIBRARY ID: 35154636
  18. Лось Д.М., Шаповалов В.М., Зотов С.В. Применение полимерных материалов для изделий медицинского назначения. — Проблемы здоровья и экологии. — 2020; 2 (64): 5—13. eLIBRARY ID: 43154676
  19. Higashihira S., Simpson S.J., Morita A., Suryavanshi J.R., Arnold C.J., Natoli R.M., Greenfield E.M. Halicin remains active against Staphylococcus aureus in biofilms grown on orthopaedically relevant substrates. — Bone Joint Res. — 2024; 13 (3): 101—109. PMID: 38432258
  20. Le K.C.M., Tran A.T.Q., Vu M.P., Duong P.V.Q., Nguyen K.T. Preventing static biofilm formation of Staphylococcus aureus on different types of surfaces using microbubbles. — Langmuir. — 2024; 40 (3): 1698—1706. PMID: 38198688
  21. Brum R.S., Labes L.G., Volpato C.Â.M., Benfatti C.A.M., Pimenta A.L. Strategies to reduce biofilm formation in PEEK materials applied to implant dentistry — A comprehensive review. — Antibiotics (Basel). — 2020; 9 (9): 609. PMID: 32948018
  22. Almogbel L., Sadid-Zadeh R., Örgev A., Çakmak G., Li R. Flexural strength, surface roughness, and biofilm formation of ceramic-reinforced PEEK: An in vitro comparative study. — J Prosthodont. — 2023; 2023 Dec 6. (Online ahead of print). PMID: 38057961
  23. Schmutzler A., Stingu C.S., Günther E., Lang R., Fuchs F., Koenig A., Rauch A., Hahnel S. Attachment of respiratory pathogens and candida to denture base materials — A pilot study. — J Clin Med. — 2023; 12 (19): 6127. PMID: 37834772
  24. da Rocha L.G.D.O., Ribeiro V.S.T., de Andrade A.P., Gonçalves G.A., Kraft L., Cieslinski J., Suss P.H., Tuon F.F. Evaluation of Staphylococcus aureus and Candida albicans biofilms adherence to PEEK and titanium-alloy prosthetic spine devices. — Eur J Orthop Surg Traumatol. — 2022; 32 (5): 981—989. PMID: 34236512
  25. Sarfraz S., Mäntynen P.H., Laurila M., Rossi S., Leikola J., Kaakinen M., Suojanen J., Reunanen J. Comparison of titanium and PEEK medical plastic implant materials for their bacterial biofilm formation properties. — Polymers (Basel). — 2022; 14 (18): 3862. PMID: 36146003
  26. Wang Y., Zhang S., Nie B., Qu X., Yue B. Approaches to biofunctionalize polyetheretherketone for antibacterial: A review. — Front Bioeng Biotechnol. — 2022; 10: 895288. PMID: 35646862
  27. Chen T., Chen Q., Fu H., Wang D., Gao Y., Zhang M., Liu H. Construction and performance evaluation of a sustained release implant material polyetheretherketone with antibacterial properties. — Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. — 2021; 126: 112109. PMID: 34082931
  28. Bai X., Zhang X., Xiao J., Lin X., Lin R., Zhang R., Deng X., Zhang M., Wei W., Lan B., Weng S., Chen M. Endowing polyetheretherketone with anti-infection and immunomodulatory properties through guanidination carbon dots modification to promote osseointegration in diabetes with MRSA infection. — Adv Healthc Mater. — 2024; 13 (7): e2302873. PMID: 38041688
  29. Kumar S.R., Hu C.C., Vi T.T.T., Chen D.W., Lue S.J. Antimicrobial peptide conjugated on graphene oxide-containing sulfonated polyetheretherketone substrate for effective antibacterial activities against Staphylococcus aureus. — Antibiotics (Basel). — 2023; 12 (9): 1407. PMID: 37760704
  30. Liu C., Huang Z., Zhu J., Liu X., Zhu B., Zheng D., Yang B., Tao R., Cai C., Chen X., Liu J., Deng Z. Near-ultraviolet irradiation to stimulate unmodified polyether ether ketone to achieve stable and sustainable antibacterial activity. — Colloids Surf B Biointerfaces. — 2023; 229: 113441. PMID: 37422990

Загрузки

Поступила

27.02.2024

Принята

12.06.2024

Опубликовано

28.06.2024