ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ ОТДЕЛКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Представлена обзорная статья, содержащая сведения о вариантах, возможностях и перспективах развития антибактериальной отделки текстильных материалов. Рассматривается широкий ассортимент препаратов, предназначенных для придания текстильным материалам антибактериальных, антимикробных и противовирусных свойств. Представлены основные факторы, определяющие соответствующее решение по технологическому и функциональному выбору защитной композиции: природа волокнообразующего полимера, задачи, которые должен решать готовый материал и варианты его эксплуатации. Описаны композиции, обеспечивающие требуемый эффект уничтожения патогенной флоры, технологии их использования. Особое внимание уделено антимикробным агентам на основе наночастиц серебра. Наночастицы этого металла оказывают губительное действие на антибиотикорезистентные штаммы бактерий, эффективность от их использования выше, чем у ряда известных антибиотиков, например пинициллина и его аналогов. Наночастицы серебра безвредны для организма человека. Действуя как ингибитор, они ограничивают активность фермента, ответственного за потребления кислородаодноклеточными бактериями, вирусами и грибами. При этом ионы серебра связываются с наружными и внутренними белками бактериальных клеточных мембран, блокируя клеточное дыхание и размножение. Рассматриваются варианты применения для реализации антибактериальной отделки методов микрокапсулирования: разделение фаз, суспензионное сшивание, простая и сложная коацервация, сушка распылением, кристаллизация из расплава, испарение растворителя, коэкструзия, наложение слоев, напыление в псевдосжиженном слое, осаждение, эмульсионная и межфазная полимеризация, электростатическая самосборка «Layer-by-layer» и пр. Все представленные технологии находятся на различных стадиях разработки – от лаборатории, до производственных испытаний, обладают определенными достоинствами и недостатками. Ускоренное развитие и внедрение описанных методов в производство текстильных материалов является актуальным и обусловлено сложившейся в настоящий момент сложной эпидемиологической ситуацией в мире.
Литература
Букина Ю.А., Сергеева Е.А. Антибактериальные свойства и механизм бактерицидного действия наночастиц и ионов серебра. Вест. Каз. Тех. Ун-та. 2012. № 14. С. 170-172.
Gao Y., Cranston R. Recent advances in antimicrobial treatments of textiles. Tex. res. j. 2008. V. 78. №1. P. 60-72.
Gutarowska B., Michalski A. Microbial Degradation of Woven Fabrics and Protection Against Biodegradation. Woven Fabrics. 2012. P. 267-296.
Shahidi S., Wiener J. Antibacterial Agents in Textile Industry. Antibacterial Agents. 2012. P. 387-406.
Халиуллина М. К., Гадельшина Э. А. Использование различных бактерицидных и фунгицидных добавок в полимерах при производстве антимикробных текстильных материалов. Вес. Каз. Те. Ун-та. 2014. Т. 17. №. 8. C. 87-91.
Rahman M. A., Ahsan T., Islam S. Antibacterial and antifungal properties of the methanol extract from the stem of Argyreiaargentea. Bang. J. of Pharm. 2010. V. 5. №. 1. Р. 41-44.
Windler L., Height M., Nowack B. Comparative evaluation of antimicrobials for textile applications. Environment international. 2013. V. 53. P. 62-73.
Калонтаров И. Я., Ливерант В. Л. Придание текстильным материалам биоцидных свойств и устойчивости к микроорганизмам. Душанбе: Дошиш,1981. 201 с.
Bshena O. Antimicrobial fibers: therapeutic possibilities and recent advances. Future medicinal chemistry. 2011. V. 3. №. 14. P. 1821-1847.
Szostak-Kot J., Błyskal B., Sygula-Cholewinska J. Biodeterioration of dyed woollen textiles by fungi. Proceedings of the Fourteenth IGWT Symposium, Focusing New Century: Commodity–Trade–Environment, China Agriculture Press, Beijing. 2004. С. 197-201.
Гребенкин А. А., Гребенкин А. Н., Зверлин С. В., Макаров А. Е. Металлизация текстильных полотен в гидродинамическом поле. Вест. СПб гос. универ. тех. и диз. Серия 1: Естественные и технические науки. 2010. № 3. С. 40-42.
Горберг Б. Л. Технология и оборудование для металлизации текстильных материалов методом магнетронного распыления. Сб. докладов конф. Теплозвукоизоляционные и тек. Мат. авиационного назн. 2013. С. 6-6.
Киселева, А. Ю., Шушина И. А., Козлова О. В., Телегин Ф. Ю. Бактерицидные текстильные материалы на основе биологически активных препаратов и наносеребра. Известия высших учебных заведений. Технологиялегкойпромышленности. 2011. Т. 12. №. 2. С. 110-112.
Szostak-Kot J. Fibres and nonwovens In. Microbiology of materials: Technical University of Lodz Publ, 2005. P. 89-136.
Glazer A. N., Nikaido H. Microbial biotechnology: fundamentals of applied microbiology. Cambridge University Press, 2007. 576 p.
Russell A. D., Furr J. R, Maillard J. Y. Microbial susceptibility and resistance to biocides. ASM News-American Society for Microbiology. 1997. V. 63. №. 9. P. 481-487.
Simoncic B., Tomsic B. Structures of novel antimicrobial agents for textiles-a review. Textile Research J. 2010. V. 80. №. 16. P. 1721-1737.
Kegley S. E. PAN Pesticide Database, Pesticide Action Network, North America. San Francisco, CA. 2009.
Orhan M., Kut D., Gunesoglu C. Use of triclosan as antibacterial agent in textiles. Indian J. of Fiber and Tex. research. 2007. V. 32. P. 114-118.
Jones R. D. Triclosan: a review of effectiveness and safety in health care settings. American j. of infection control. 2000. V. 28. №. 2. P. 184-196.
Yazdankhah S. P. Triclosan and antimicrobial resistance in bacteria: an overview. Microbial drug resistance. 2006. V. 12. №. 2. P. 83-90.
Mansfield R. G. Keeping it fresh. Textile World. 2002. V. 152. №. 2. P. 42.
Russell A. D. Bacterial adaptation and resistance to antiseptics, disinfectants and preservatives is not a new phenomenon. J. of Hospital Infection. 2004. V. 57. №. 2. P. 97-104.
Latch D. E. Photochemical conversion of triclosan to 2, 8-dichlorodibenzo-p-dioxin in aqueous solution. J of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2003. V. 158. №. 1. P. 63-66.
Buth J. M. Dioxin photoproducts of triclosan and its chlorinated derivatives in sediment cores. Environmental science & technology. 2010. V. 44. №. 12. P. 4545-4551.
Bartels V. Handbook of medical textiles. Elsevier, 2011. 608 p.
Badawy M. E. I., Rabea E. I. A biopolymer chitosan and its derivatives as promising antimicrobial agents against plant pathogens and their applications in crop protection. International J. of Carbohydrate Chem. 2011. 29 p.
Wang X. Chitosan-metal complexes as antimicrobial agent: synthesis, characterization and structure-activity study. Polymer Bulletin. 2005. V. 55. №. 1-2. P. 105-113.
Kong M. Preparation and antibacterial activity of chitosan microshperes in a solid dispersing system. Frontiers of Materials Science in China. 2008. V. 2. №. 2. P. 214-220.
Varesano A. Antimicrobial polymers for textile. Science against microbial pathogens: communicating current research and technological advances. 2011. V. 3. P. 99-110.
Chadeau E. Evaluation of antimicrobial activity of a polyhexamethylenebiguanide coated textile by monitoring both bacterial growth (iso 20743/2005 standard) and viability (live/dead baclight kit). J.of Food Safety. 2012. V. 32. №. 2. P. 141-151.
Воинцева И. И., Гембицкий П. А. Полигуанидины − дезинфекционные средства и полифункциональные добавки в композиционные материалы. М: ЛКМ-пресс. 2011. 300 с.
Zanoaga M., Tanasa F. Antimicrobial reagents as functional finishing for textiles intended for biomedical applications. I. Synthetic organic compounds. Chemistry J. of Moldova. 2014. V. 9. №. 1. P. 14-32.
Hui F. Antimicrobial N-halamine polymers and coatings: a review of their synthesis, characterization, and applications / F. Hui, C. Debiemme-Chouvy // Biomacromolecules. – 2013. – V. 14. – №. 3. – P. 585-601.
Bach S. M. Antibacterial and cytotoxic activities of the sesquiterpene lactones cnicin and onopordopicrin. Natural product communications. 2011. V. 6. №. 2. P. 163-166.
Mathabe M. C. Antibacterial activities and cytotoxicity of terpenoids isolated from Spirostachysafricana. J. of ethnopharmacology. 2008. V. 116. №. 1. P. 194-197.
Petnual P., Sangvanich P., Karnchanatat A. A lectin from the rhizomes of turmeric (Curcuma longa L.) and its antifungal, antibacterial, and α-glucosidase inhibitory activities. Food Science and Biotechnology. 2010. V. 19. №. 4. P. 907-916.
Kheeree N. Antifungal and antiproliferative activities of lectin from the rhizomes of Curcuma amarissima Roscoe. Applied biochemistry and biotechnology. 2010. V. 162. №. 3. P. 912-925.
Orhan D. D. Antibacterial, antifungal, and antiviral activities of some flavonoids. Microbiological research. 2010. V. 165. №. 6. P. 496-504.
Rattanachaikunsopon P., Phumkhachorn P. Contents and antibacterial activity of flavonoids extracted from leaves of Psidiumguajava. J. of Medicinal Plants Research. 2010. V. 4. №. 5. P. 393-396.
Özçelik B. Antimicrobial activity of flavonoids against extended-spectrum β-lactamase (ESβL)-producing Klebsiella pneumonia. Tropical J. of Pharmaceutical Research. 2008. V. 7. №. 4. P. 1151-1157.
Ignacimuthu S. Antibacterial activity of a novel quinone from the leaves of Pergulariadaemia (Forsk.), a traditional medicinal plant. Asian J. of Traditional Medicines. 2009. V. 4. №. 1. P. 36-40.
Singh D. N. Antifungal anthraquinones from Saprosmafragrans. Bioorganic & medicinal chemistry letters. 2006. V. 16. №. 17. P. 4512-4514.
Engels C. Antimicrobial activity of gallotannins isolated from mango (Mangiferaindica L.) kernels. J. of agricultural and food chemistry. 2009. Vol. 57. №. 17. P. 7712-7718.
Scalbert A. Antimicrobial properties of tannins. Phytochemistry. 1991. V. 30. №. 12. P. 3875-3883.
Cowan M. M. Plant products as antimicrobial agents. Clinical microbiology reviews. 1999. V. 12. №. 4. P. 564-582.
Venugopala K. N., Rashmi V., Odhav B. Review on natural coumarin lead compounds for their pharmacological activity. BioMed research international. 2013. V. 2013. 14 p.
Saleem M. Antimicrobial natural products: an update on future antibiotic drug candidates. Natural product reports. 2010. V. 27. №. 2. P. 238-254.
Sobczak M. Polymeric systems of antimicrobial peptides—Strategies and potential applications. Molecules. 2013. V. 18. №. 11. P. 14122-14137.
Gouveia I. C. Current research, technology and education topics in applied microbiology and microbial biotechnology. FORMATEX Microbiology Series Nº 2. 2010. V. 2. P. 407-414.
Rokitskaya T. I. Indolicidin action on membrane permeability: carrier mechanism versus pore formation. BiochimicaetBiophysicaActa (BBA) -Biomembranes. 2011. V. 1808. №. 1. P. 91-97.
Upadhyay A. Combating pathogenic microorganisms using plant-derived antimicrobials: a minireview of the mechanistic basis. BioMed research international. 2014. V. 2014. 18 p.
Savoia D. Plant-derived antimicrobial compounds: alternatives to antibiotics. Future microbiology. 2012. V. 7. №. 8. P. 979-990.
Breidenstein E. B. M., Courvalin P., Meziane-Cherif D. Antimicrobial activity of plectasin NZ2114 in combination with cell wall targeting antibiotics against vana-type Enterococcus faecalis. Microbial Drug Resistance. 2015. V. 21. №. 4. P. 373-379.
Kyung K. H., Lee C. Antimicrobial activities of sulfur compounds derived from S-alk (en) yl-L-cysteine sulfoxides in Allium and Brassica. Food Reviews International. 2001. V. 17. №. 2. P. 183-198.
Xu F. F., Imlay J. A. Silver (I), mercury (II), cadmium (II), and zinc (II) target exposed enzymic iron-sulfur clusters when they toxify Escherichia coli. Appl. Environ. Microbiol. 2012. V. 78. №. 10. P. 3614-3621.
Palza H. Antimicrobial polymers with metal nanoparticles. International journal of molecular sciences. 2015. V. 16. №. 1. P. 2099-2116.
Разуваев А. В. Заключительная отделка текстильных материалов биоцидными препаратами. Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. Иваново. 2010. Т. 53. №. 8. С. 3-7.
Петрова, Л.С., Липина А.А., Зайцева А.О., Одинцова О.И Использование наночастиц серебра для придания текстильным материалам бактерицидных свойств. Изв. вузов. Технология Текстильной промышленности. 2018. №6 С. 81-85.
Дмитриева, А. Д., Кузьменко В.А., Одинцова Л.С., Одинцова О.И. Синтез и использование наночастиц серебра для придания текстильным материалам бактерицидных свойств. Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2015. P. 58.
Губин, С. П., Г. Ю. Юрков, Н. А. Катаева. Наночастицы благородных металлов. Москва: ИОНХ РАН. 2006. 155 с.
Иванов В. Н., Ларионов Г. М., Кулиш Н. И., Лутцева М. А. Некоторые экспериментальные и клинические результаты применения катионов серебра в борьбе с лекарственно-устойчивыми микроорганизмами. Серебро в медицине, биологии и технике. Сиб. отд. РАМН. 1995. №. 4. С. 53-62.
Dastjerdi R., Montazer M. A review on the application of inorganic nano-structured materials in the modification of textiles: focus on anti-microbial properties. Colloids and surfaces B: Biointerfaces. 2010. V. 79. №. 1. P. 5-18.
Дымникова Н. С., Ерохина Н. С. Разработка технологии синтеза наночастиц серебра для биозащиты целлюлозных материалов. Дизайн, технологии и инновации в текстильной и легкой промышленности (ИННОВАЦИИ-2016). Сб. материалов Международной научнотехнической конференции. Часть 2. М.: ФГБОУВО «МГУДТ», 2016. С. 107-110.
Dubas S. T., Kumlangdudsana P., Potiyaraj P. Layer-by-layer deposition of antimicrobial silver nanoparticles on textile fibers. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2006. V. 289. №. 1-3. P. 105-109.
Yun G. Synthesis of Metal Nanoparticles in Metal‐Phenolic Networks: Catalytic and Antimicrobial Applications of Coated Textiles. Advanced healthcare materials. 2018. V. 7. №. 5. P. 1700934.
Perkas N., Perelshtein I., Gedanken A. Coating textiles with antibacterial nanoparticles using the sonochemicaltechniqe. J. of Machine Construction and Maintenance. ProblemyEksploatacji. 2018. V. 4. P. 15-26.
Achwal W. B. Antimicrobial finishes and their modifications. Colourage. 2003. V. 50. №. 1. P. 58-59.
Дымникова Н. С., Ерохина Е. В., Кузнецов О. Ю., Морыганов А. П. Исследование влияния субстантивности серебросодержащий препаратов к целлюлозному материалу на его биологическую активность. Российский хим. ж. 2017. Т. 61. №. 2. С. 3-12.
Кулевцов Г. Н., Степин С. Н., Николаенко Г. Р., Шестов А. В. О применении наночастиц серебра в качестве бактерицидного агента в производстве кож специального назначения. Казанского тех-го ун-та. 2013. Т. 16. №8. С. 86-88.
Баранова О. Н., Золина Л. И. Целлюлозные полотна, модифицированные гидрозолем серебра с применением растительных дубителей. Сегодня и завтра медицинского, технического и защитного текстиля. Роль традиционных и высоких технологий. («МЕДТЕКСТИЛЬ – 2012»): Тез. докладов Международной научно-практической конференции и школы молодых ученых. Москва, 2012. С. 29.
Хоробрая, Е. Г., Бакина О. В., Серова А. Н., Тихонова И. Н. Антисептический перевязочный материал, импрегнированный частицами коллоидного серебра. Сегодня и завтра медицинского, технического и защитного текстиля. Роль традиционных и высоких технологий. («МЕДТЕКСТИЛЬ – 2012»): Тез. докладов Международной научно-практической конференции и школы молодых ученых. Москва. 2012. С. 35.
Абаев Ю.К. Хирургическая повязка. 2005. Минск : Беларусь. 150 с.
Серова А.Н., Пехенько В.Г., Тихонова И.Н., Глазкова Е.А., Бакина О.В., Лернер М.И., Псахье С.Г. Антимикробная активность перевязочного материала, импрегнированного коллоидным серебром. Сибирский медицинский журнал, 2012, Т 27, № 3. С. 137-141
Valdés A. Recent Trends in Microencapsulation for Smart and Active Innovative Textile Products. Current Organic Chemistry. 2018. V. 22. №. 12. P. 1237-1248.
Ghost S. K. Functional Coatings by Polymer Microencapsulation. Willey-VCHVerlagGmbh&CoKGaA: Weinheim, 2006. 378 p.
Кролевец А. А., Тырсин Ю. А., Быковская Е. Е. Применение нано- и микрокапсулирования в фармацевтике и пищевой промышленности. Вестник Российской академии естественных наук. 2013. № 1. С. 77-84.
Cheng, S.Y., Yuen C. W. M., Kan C. W., Cheuk K. K. L. Development of cosmetic textiles using microencapsulation textiles using microencapsulation technology. Research Journal of Textile and Apparel. 2008. V. 12. №. 4. P. 41-51.
Sarma S. J., Pakshirajan K., Mahanty B. Chitosan-coated Alginate–polyvinyl Alcohol Beads for Encapsulation of Silicone Oil Containing Pyrene: A Novel Method for Biodegradation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. J of Chemical Technology and Biotechnology. 2011. V. 2. P. 266–272.
Pavan K. B. Sarath C. I., Bhavya B. Microparticulate Drug Delivery System: A Review. Indian Journal of Pharmaceutical Science & Research. 2011. V. 1. P. 19-37.
Бородина Т. Н. Получение и исследование биодеградируемых полиэлектролитных микрокапсул с контролируемым выходом белков, ДНК и других биоактивных соединений: дисс. на соиск. уч. ст. канд. хим. наук: 03.00.23: защищена 18.06.2008: утв. 16.05.2008. Москва, 2008. – 119 с.
Anal, A. K., H. Singh Recent Advances in Microencapsulation of Probiotics for Industrial Applications and Targeted Delivery. Trends in Food Science & Technology. 2007. V. 18. P. 240–251.
Sanjoy D. Microencapsulation techniques and its practices. International J. of Pharmaceutical Science and Technology. 2011. V. 6. №. 2. P. 1-23.
Silva P. T. Microencapsulation: concepts, mechanisms, methods and some applications in food technology. Ciência Rural. 2014. V. 44. №. 7. P. 1304-1311.
Salaün F. Microencapsulation technology for smart textile coatings. Active Coatings for Smart Textiles. Woodhead Publishing. 2016. P. 179-220.
Patel K. R., Mukesh R., Tarak Mehta J. Micriencapsulation: Review on Novel Approaches. International Journal оf Pharmacy & Technology. 2011. V. 3. P. 894–911.
Donath E. Novel hollow polymer shells by colloid‐templated assembly of polyelectrolytes. AngewandteChemie International Edition. 1998. V. 37. №. 16. P. 2201-2205.
Sukhorukov G. B. Layer-by-layer self assembly of polyelectrolytes on colloidal particles. Colloids and Surfaces A: physicochemical and engineering aspects. 1998. V. 137. №. 1-3. P. 253-266.
Iler R. K. Multilayers of colloidal particles. J. of colloid and interface science. 1966. V. 21. №. 6. P. 569-594.
Decher G., Hong J.D. Buildup of ultrathin multilayer films by a self‐assembly process, 1 consecutive adsorption of anionic and cationic bipolar amphiphiles on charged surfaces. Macromol. Chem. Macromol. Symp. 1991. V. 46 P. 321-327.
Schuetz P., Caruso F. Copper-assisted weak polyelectrolyte multilayer formation on microspheres and subsequent film crosslinking. Advanced Functional Materials. 2003. V. 13. №. 12. P. 929-937.
Volodkin D. V. Matrix polyelectrolyte microcapsules: new system for macromolecule encapsulation. Langmuir. 2004. V. 20. №. 8. P. 3398-3406.
Combes C., Bareille R., Rey C. Calcium carbonate–calcium phosphate mixed cement compositions for bone reconstruction. J. of Biomedical Materials Research Part A: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for Biomaterials. 2006. V. 79. №. 2. P. 318-328.
Kozlovskaya V. Responsive microcapsule reactors based on hydrogen-bonded tannic acid layer-by-layer assemblies. 2010. V. 6. №. 15. P. 3596-3608.
Lee D., Rubner M. F., Cohen R. E. Formation of nanoparticle-loaded microcapsules based on hydrogen-bonded multilayers. Chemistry of materials. 2005. V. 17. №. 5. P. 1099-1105.
Such G. K., Johnston A. P. R., Caruso F. Engineered hydrogen-bonded polymer multilayers: from assembly to biomedical applications. Chemical Society Reviews. 2010. V. 40. №. 1. P. 19-29.
Айсина Р. Б., Казанская Н. Ф. Микрокапсулирование физиологически активных веществ и их применение в медицине. Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология. М.ВИНИТИ. 1986. Т. 6. С. 6-52.
Lameiro M. H. Incorporation of a model protein into chitosan–bile salt microparticles. International j. of pharmaceutics. 2006. V. 312. №. 1-2. P. 119-130.
Grenha A., Seijo B., Remunán-López C. Microencapsulated chitosan nanoparticles for lung protein delivery. European j. of pharmaceutical sciences. 2005.V. 25. №. 4-5. P. 427-437.
Lambert G., Fattal E., Couvreur P. Nanoparticulate systems for the delivery of antisense oligonucleotides. Advanced drug delivery reviews. 2001. V. 47. №. 1. P. 99-112.
Parakhonskiy B. V. Nanoparticles on polyelectrolytes at low concentration: controlling concentration and size. The Journal of Physical Chemistry C. 2010. Vol. 114. №. 5. P. 1996-2002.
Antipov A. A. Fabrication of a novel type of metallized colloids and hollow capsules. Langmuir. 2002. V. 18. №. 17. P. 6687-6693.
De Geest B. G. Stimuli-Responsive Multilayered Hybrid Nanoparticle/Polyelectrolyte Capsules. Macromolecular rapid communications. 2007. V. 28. №. 1. P. 88-95.
Bagaria H. G., Kadali S. B., Wong M. S. Shell thickness control of nanoparticle/polymer assembled microcapsules. Chemistry of Materials. 2010. V. 23. №. 2. P. 301-308.
Yuan W. Lu Z., Li C. M. Controllably layer-by-layer self-assembled polyelectrolytes/nanoparticle blend hollow capsules and their unique properties. J of Materials Chemistry. 2011. V. 21. №. 13. P. 5148-5155.
Одинцова, О.И., Петрова Л.С., Козлова О.В. Микрокапсулирование биологически активных веществ и их использование для функционализации текстильных материалов. Изв. вузов. Технология Текстильной промышленности. 2018. №. 4. C. 85-89.
