Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом
The method of modification of ultrafiltration cellulose membranes by glycidylmethacrylate (GMA) with the next immobilization of nalidixic acid and levofloxacin on them has been developed. Transport and antimicrobial properties of modified membranes have been studied. A decrease of the permeability c...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5923 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом / О.О. Чикетa, Г.А. Побiгай, В.В. Коновалова, А.Ф. Бурбан // Доп. НАН України. — 2008. — № 9. — С. 141-145. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5923 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-59232025-02-23T17:23:42Z Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом Чикетa, О.О. Побігай, Г.А. Коновалова, В.В. Бурбан, А.Ф. Хімія The method of modification of ultrafiltration cellulose membranes by glycidylmethacrylate (GMA) with the next immobilization of nalidixic acid and levofloxacin on them has been developed. Transport and antimicrobial properties of modified membranes have been studied. A decrease of the permeability caused by the grafting of GMA is shown. Antibacterial properties of membrane samples modified by antibiotics are studied against gram-negative bacteria E. coli and gram-positive bacteria S. aureus. Higher antibacterial activity of membranes modified by levofloxacin in comparison with those modified by nalidixic acid is shown. Thus, the anti-bacterial activity of membranes modified by 0.5% solutions of antibiotics was 90% for samples with nalidixic acid and 100% for samples with levofloxacin. All samples showed a lower anti-bacterial activity against that of gram-negative bacteria. The antibacterial activity remains stable for 36 days. 2008 Article Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом / О.О. Чикетa, Г.А. Побiгай, В.В. Коновалова, А.Ф. Бурбан // Доп. НАН України. — 2008. — № 9. — С. 141-145. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5923 541.18.045 uk application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Чикетa, О.О. Побігай, Г.А. Коновалова, В.В. Бурбан, А.Ф. Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом |
| description |
The method of modification of ultrafiltration cellulose membranes by glycidylmethacrylate (GMA) with the next immobilization of nalidixic acid and levofloxacin on them has been developed. Transport and antimicrobial properties of modified membranes have been studied. A decrease of the permeability caused by the grafting of GMA is shown. Antibacterial properties of membrane samples modified by antibiotics are studied against gram-negative bacteria E. coli and gram-positive bacteria S. aureus. Higher antibacterial activity of membranes modified by levofloxacin in comparison with those modified by nalidixic acid is shown. Thus, the anti-bacterial activity of membranes modified by 0.5% solutions of antibiotics was 90% for samples with nalidixic acid and 100% for samples with levofloxacin. All samples showed a lower anti-bacterial activity against that of gram-negative bacteria. The antibacterial activity remains stable for 36 days. |
| format |
Article |
| author |
Чикетa, О.О. Побігай, Г.А. Коновалова, В.В. Бурбан, А.Ф. |
| author_facet |
Чикетa, О.О. Побігай, Г.А. Коновалова, В.В. Бурбан, А.Ф. |
| author_sort |
Чикетa, О.О. |
| title |
Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом |
| title_short |
Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом |
| title_full |
Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом |
| title_fullStr |
Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом |
| title_full_unstemmed |
Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом |
| title_sort |
іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5923 |
| citation_txt |
Іммобілізація бактерицидних речовин на поверхні целюлозних мембран, модифікованих полігліцидилметакрилатом / О.О. Чикетa, Г.А. Побiгай, В.В. Коновалова, А.Ф. Бурбан // Доп. НАН України. — 2008. — № 9. — С. 141-145. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT čiketaoo ímmobílízacíâbaktericidnihrečovinnapoverhnícelûloznihmembranmodifíkovanihpolíglícidilmetakrilatom AT pobígajga ímmobílízacíâbaktericidnihrečovinnapoverhnícelûloznihmembranmodifíkovanihpolíglícidilmetakrilatom AT konovalovavv ímmobílízacíâbaktericidnihrečovinnapoverhnícelûloznihmembranmodifíkovanihpolíglícidilmetakrilatom AT burbanaf ímmobílízacíâbaktericidnihrečovinnapoverhnícelûloznihmembranmodifíkovanihpolíglícidilmetakrilatom |
| first_indexed |
2025-11-24T03:33:19Z |
| last_indexed |
2025-11-24T03:33:19Z |
| _version_ |
1849641087071682560 |
| fulltext |
УДК 541.18.045
© 2008
О.О. Чикетa, Г. А. Побiгай, В.В. Коновалова, А.Ф. Бурбан
Iммобiлiзацiя бактерицидних речовин на поверхнi
целюлозних мембран, модифiкованих
полiглiцидилметакрилатом
(Представлено членом-кореспондентом НАН України М.Т. Картелем)
The method of modification of ultrafiltration cellulose membranes by glycidylmethacrylate
(GMA) with the next immobilization of nalidixic acid and levofloxacin on them has been
developed. Transport and antimicrobial properties of modified membranes have been studied.
A decrease of the permeability caused by the grafting of GMA is shown. Antibacterial properti-
es of membrane samples modified by antibiotics are studied against gram-negative bacteria E.
coli and gram-positive bacteria S. aureus. Higher antibacterial activity of membranes modified
by levofloxacin in comparison with those modified by nalidixic acid is shown. Thus, the anti-
bacterial activity of membranes modified by 0.5% solutions of antibiotics was 90% for samples
with nalidixic acid and 100% for samples with levofloxacin. All samples showed a lower anti-
bacterial activity against that of gram-negative bacteria. The antibacterial activity remains
stable for 36 days.
На сьогоднi процеси водопiдготовки та водоочищення перебувають у станi постiйних нау-
кових розробок та вдосконалень. Одним з найновiших та особливо перспективних напря-
мiв сучасних дослiджень є галузь мембранних технологiй [1]. Серед найбiльш актуальних
проблем цiєї галузi є процес забруднення мембран органiчними речовинами та мiкроорга-
нiзмами, якi, зазвичай, знаходяться у водi, що надходить на очищення [1, 2]. Потрапля-
ючи на мембрани та накопичуючись на їх поверхнi, цi речовини утворюють гелевi шари,
якi значно знижують продуктивнiсть мембранних установок. Промивання та замiна бiо-
забруднених мембран є процесами клопiткими та дорогими, тому запобiгання утворенню
бiологiчних осадiв на робочiй поверхнi — одна з найважливiших, хоча i найменш дослiд-
жених проблем мембранних технологiй [3]. У даному повiдомленнi запропоновано новий
пiдхiд до її розв’язання, а саме модифiкування промислових мембран бактерицидними
речовинами [4].
Нами дослiджено отримання целюлозних мембран, стiйких до бiологiчного забруднення,
шляхом прищеплення до їх поверхнi глiцидилметакрилату (ГМА) з подальшим їх викорис-
танням для iммобiлiзацiї бактерицидних речовин. Вибiр ГМА для модифiкування мембран
пов’язаний з його бiфункцiональнiстю завдяки присутностi в молекулi подвiйного зв’язку та
епоксидної групи. Так, подвiйний зв’язок забезпечує можливiсть полiмеризацiї ГМА, а епо-
ксидна група здатна до хiмiчних перетворень, взаємодiючи з рiзноманiтними сполуками,
серед яких є карбоновi кислоти, амiни, феноли, кетони, галогенпохiднi та iн [5].
Прищеплення ГМА (Sigma) до ультрафiльтрацiйних целюлозних мембран типу С010F
(Nadir) проводили за допомогою радикально-iнiцiйованої прищепленої полiмеризацiї з ви-
користанням як iнiцiатора iонiв Се4+. Мембрани модифiкували у водному середовищi при
температурах 298 та 323 К. Тривалiсть реакцiї змiнювали вiд 0,5 до 3 год. Зразки мемб-
ран опускали в розчини церiєамонiйнiтрату по 15 см3 концентрацiєю вiд 2 до 20 ммоль/л
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №9 141
у 0,06 М HNO3 i витримували при 298 К протягом 15 хв. Далi в реакцiйнi сумiшi вво-
дили по 15 см3 2%-го розчину ГМА i витримували при вiдповiднiй температурi протягом
певного часу. Реакцiю припиняли промиванням мембран у дистильованiй водi протягом
доби.
Реакцiя радикально-iнiцiйованої прищепленої кополiмеризацiї проходить за такою схе-
мою:
Як бактерициднi речовини використовували налiдиксову кислоту (НК) (а) та левофлок-
сацин (ЛФ) (б ) виробництва Fluka:
Данi препарати належать вiдповiдно до першого та третього поколiнь фармакологiч-
ної групи хiнолонiв/фторхiнолонiв. Цi синтетичнi антибiотики характеризуються вiдносно
низькою токсичнiстю та разом з тим широким спектром антимiкробної дiї, який вклю-
чає грам(−) та грам(+) аеробнi бактерiї (окремi препарати активнi також щодо анае-
робiв), мiкобактерiї, хламiдiї, мiкоплазми. Згiдно з сучасними уявленнями [6], механiзм
дiї препаратiв хiнолiнового ряду пов’язаний з iнгiбуванням ферменту ДНК-гiдрази ба-
ктерiальної клiтини, який вiдповiдає за розiрвання та вiдновлення суперскрученої спiралi
ДНК.
Iммобiлiзацiю НК та ЛФ на целюлознi мембрани площею 26,4 · 10
−4 м2 з прищепле-
ним полiглiцидилметакрилатом (ПГМА) проводили з їх водних розчинiв протягом 24 год
при 303 К. Концентрацiю бактерицидних речовин змiнювали вiд 0,01 до 1% (мас.). При-
єднання ЛФ, як i НК, вiдбувалося за рахунок взаємодiї карбоксильних груп антибiотика
з епоксидними групами прищепленого ПГМА:
142 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №9
Дослiдження бактерицидної активностi мембран з iммобiлiзованими антибiотиками про-
водили за ранiше вiдпрацьованою методикою роботи [7] з використанням штамiв бактерiй
Української колекцiї мiкроорганiзмiв (УКМ), зокрема: Escherichia coli BE, Escherichia coli
HB 101, Escherichia coli, Staphylococcus aureus CCM 485.
Об’ємний потiк води крiзь мембрани визначали на цилiндричнiй комiрцi непроточного
типу Amicon 8200 (Millipore, США), адсорбцiю та десорбцiю НК з мембран у водi — за допо-
могою системи капiлярного електрофорезу “Капель-103Р” (“Люмекс”, Росiя) у присутностi
хромово-фосфатного буфера.
Для пiдтвердження прищеплення ПГМА до целюлозної мембрани проведено IЧ спе-
ктроскопiчнi дослiдження поверхневих шарiв зразкiв мембран до та пiсля модифiкування
за допомогою спектрометра TENSOR 37, BRUKER методом багаторазового порушеного
повного вiдбиття. Даний метод дозволяє отримати IЧ-спектри вiдбиття з поверхневого ша-
ру зразка глибиною близько 2–3 мкм.
Якiсним пiдтвердженням наявностi ланцюгiв ПГМА на поверхнi целюлозних мембран
є поява в IЧ-спектрi модифiкованого зразка (рис. 1, крива 2 ) смуги валентних коливань
групи C=O при 1745 см−1 та смуг при 1255 i 925 см−1, якi вiдповiдають валентним коли-
ванням епоксидної групи ПГМА.
Оскiльки прищеплення полiмерних ланцюгiв до поверхнi мембран призводить до змен-
шення ефективного радiуса пор [8] i, вiдповiдно, водопроникностi зразкiв, то про ступiнь
прищеплення ПГМА опосередковано судили за змiною величини об’ємного потоку води
крiзь модифiкованi мембрани.
Як видно з рис. 2, а об’ємний потiк води крiзь мембрани максимально зменшується
з 46,7 (немодифiкована мембрана) до 24,2 дм3/(м2
· год), при вмiстi в реакцiйному середо-
вищi 10 ммоль/дм3 Се4+ у 0,06 М HNO3. Зменшення водопроникностi мембран у результатi
прищеплення ПГМА спостерiгається також при зростаннi тривалостi його проведення. Так,
при модифiкуваннi мембран протягом 1,5 год їх водопроникнiсть максимально зменшується
на 48% вiдносно немодифiкованої мембрани i при подальшому зростаннi тривалостi моди-
фiкування до 3 год водопроникнiсть не змiнюється (див. рис. 2, б ). Змiна температури
реакцiйного середовища неiстотно впливає на перебiг реакцiї. Так, при кiлькостi в реакцiй-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №9 143
Рис. 1. IЧ-спектри немодифiкованої целюлозної мембрани (1 ) та целюлозної мембрани з прищепленим
ПГМА (2 )
Рис. 2. Залежнiсть об’ємного потоку води крiзь мембрани (Jν , дм3/(м2
· год)) вiд концентрацiї iонiв Се4+
у модифiкуючому розчинi (а) та тривалостi їх модифiкування (б ). CГМА = 2% (мас.); ∆p = 0,2 МПа
ному розчинi 10 ммоль/дм3 Се4+ водопроникнiсть целюлозних мембран знижується лише
на 1,4 дм3/(м2
· год) при зростаннi температури реакцiйного середовища на 20 К. Отже,
за оптимальнi умови проведення модифiкування при вмiстi в реакцiйному середовищi 2%
по масi ГМА було обрано концентрацiю Се4+ 10 ммоль/дм3 у 0,06 М HNO3, T = 323 К,
тривалiсть — 1,5 год.
На модифiкованi ПГМА целюлознi мембрани було iммобiлiзовано НК та ЛФ. Методом
капiлярного електрофорезу встановлено, що при модифiкуваннi мембран з прищепленим
ПГМА НК з її 0,05; 0,1 та 0,5% водних розчинiв на 1 см2 мембранної поверхнi закрiплю-
ється вiдповiдно 1,08; 1,21 та 1,31 мг бактерицидної речовини. Десорбцiї НК з мембранної
поверхнi не спостерiгається. Дослiджено, що адсорбцiя бактерицидних препаратiв на немо-
дифiкованих мембранах вiдсутня.
144 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №9
Рис. 3. Залежнiсть бактерицидностi (B, %) целюлозних мембран з прищепленим ПГМА вiд концентрацiї
НК та ЛФ у модифiкуючих розчинах вiдносно E. coli (а) та S. аureus (б )
Дослiдження бактерицидностi целюлозних мембран з iммобiлiзованими НК та ЛФ вiд-
носно бактерiй E. coli та S. aureus показали, що при використаннi обох бактерицидiв вона
є нижчою вiдносно грампозитивних бактерiй. Так, мембрани, модифiкованi 1% розчином
ЛФ, характеризуються 100% бактерициднiстю вiдносно E. coli (рис. 3, а) та 88% до S. аureus
(рис. 3, б ). Як видно з рисунка, зi збiльшенням концентрацiї антибiотикiв у модифiкую-
чих розчинах, а отже, i кiлькостi прищепленого бактерициду на поверхнi мембрани зростає
бактерицидна дiя мембран як вiдносно E. coli, так i вiдносно S. аureus. Причому бактери-
циднiсть мембран з ЛФ є вищою, нiж мембран з iммобiлiзованою НК. При модифiкуваннi
з 0,1 й 0,5% розчинiв антибiотикiв бактерициднiсть мембран до E. coli (див. рис. 3, а)
вiдповiдно становить 50 й 90%, а при модифiкуваннi НК — 99,99 i 100% (у випадку мо-
дифiкування ЛФ). Дослiджено, що бактерицидна дiя модифiкованих мембран зберiгається
сталою протягом 36 дiб експлуатацiї мембран.
1. Брик М.Т. Питна вода i мембраннi технологiї // Наук. зап. НаУКМА. Хмiчнi технологiї. – 2000. –
18. – С. 4–24.
2. Hrasch P., Gorenflo A., Fuder C. et al. Biofouling of ultra – and nanofiltration membranes for drinking
water treatment characterized by fluorescence in situ hybridization (FISH) // Desalination. – 2005. – 172. –
P. 41–52.
3. Park N., Kwon B., Kim S., Cho J. Biofouling potential of various NF membranes with respect to bacteria
and their soluble microbial products (SMP): Characterization, flux, decline, and transport parameters //
J. Membr. Sci. – 2005. – 258. – P. 43–54.
4. Tatsuo T. Review. Antibacterial and bacterium adsorbing macromolecules // Macromol. Mater. Eng. –
2001. – 286, No 2. – P. 63–87.
5. Суровцев М.А., Михлин В.С., Лазарянц В.Э. и др. Изучение синтеза полифункциональных метакри-
латов на основе глицидилметакрилата // VII Междунар. конф. по химии и физикохимии олигомеров
“Олигомеры-2000”: Тез. докл. – Москва: Б. и., 2000. – С. 109–116.
6. Чарушин В.Н. Химия в борьбе с инфекционными заболеваниями // Сорос. образов. журн. – 2000. –
6, № 3. – С. 64–72.
7. Коновалова В.В., Побегай А.А., Брык М.Т., Бурбан А.Ф. Исследование антимикробных свойств
мембран, модифицированных хитозаном // Критич. технологии. Мембраны. – 2006. – № 4. – С. 56–61.
8. Xu Z., Wang J., Shen L., Men D., Хu Y. Microporous polypropylene hollow fiber membrane. Part I //
J. Polym. Sci. – 2002. – 196. – P. 221–229.
Надiйшло до редакцiї 31.01.2008Нацiональний унiверситет “Києво-Могилянська академiя”
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №9 145
|