исследование бактерицидной активности и возможности

УДК 543.064 : 543.9
ИССЛЕДОВАНИЕ БАКТЕРИЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ И
ВОЗМОЖНОСТИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО
ОПРЕДЕЛЕНИЯ Zn-СОДЕРЖАЩЕГО СОПОЛИМЕРА
А.А. Туманов, Д.Н. Емельянов, П.А. Крестьянинов,
О.В. Крюкова, З.Г. Чернорукова, Н.Ю. Новоспасская
НИИ химии ННГУ им. Н. И. Лобачевского
Исследована бактерицидная активность Zn-содержащего сополимера по
отношению к B. subtilis niger с использованием микробиологического метода. В качестве характеристики бактерицидного действия предложен диаметр
зон подавления роста бактерий. Проведено сопоставление бактерицидной
активности Zn- и Sn-содержащих сополимеров. Разработана методика определения Zn-содержащего сополимера в водной дисперсии. Погрешность определения 10.5%.
Введение
В настоящее время очень актуальными становятся проблемы защиты различных объектов от биологического повреждения и предотвращения нежелательного
размножения микроорганизмов, в частности бактерий, на предприятиях пищевой
промышленности, сельского хозяйства, а также в сфере медицины [1,2]. В этих
целях применяются бактерицидные добавки к лакам, краскам и другим средствам,
используемым для покрытия стен помещений и прочих нуждающихся в защите
объектов.
Разработанные ранее и внедренные фунгицидные оловосодержащие соединения недостаточно бактерицидны. Кроме того, эти соединения признаны вредными
для здоровья людей, и существует тенденция к их замене на менее опасные с экологической точки зрения аналоги.
В связи с этим представляет интерес разработка бактерицидных добавок, содержащих другие металлы, в частности цинк [3], так как он обладает достаточно
сильным бактерицидным действием и, в то же время, менее токсичен для организма человека, чем олово. Рекомендации этих добавок к применению невозможны без изучения их бактерицидной активности и контроля содержания.
Экспериментальная часть
Исследование бактерицидной активности и возможности определения концентрации Zn-содержащего сополимера (сополимера метилметакрилата, бутилметакрилата и ацетатметакрилата цинка) было выполнено с помощью микробиологического метода анализа [4–7]. В качестве тест-организмов использовались бактерии
B. subtilis niger [8]. Питательной средой служил триптозный агар.
Эксперимент проводился следующим образом. В чашки Петри разливалось
фиксированное количество питательной среды (25 мл), после чего чашки охлаждались и подсушивались в термостате в течение 40–60 минут. Затем на поверхность питательной среды высеивались бактерии путем растирания суспензии
10
бактериальных клеток по поверхности («сплошным газоном»). Чашки Петри вторично подсушивались, после чего в агаре с помощью сверла вырезались лунки
диаметром 11 мм. В лунки помещались исследуемые растворы из расчета 0,25 мл
на лунку, после чего чашки Петри выдерживались в термостате при температуре
38°С в течение 18 часов.
Аналитическим сигналом в разработанной нами методике служил диаметр зон
подавления роста бактерий (D) вокруг лунок в питательной среде, в которые были
помещены исследуемые растворы.
Результаты и их обсуждение
На первом этапе работы был осуществлен выбор тест-организмов. Бактерии B.
subtilis niger привлекли наше внимание вследствие их высокой чувствительности
к цинку.
На втором этапе работы было проведено сопоставление бактерицидной активности Zn- и Sn-содержащих сополимеров. Полученные данные свидетельствуют,
что по этому показателю свойства указанных сополимеров близки. Фотографии
зон подавления роста бактерий, вызванного Zn- и Sn-содержащими сополимерами, представлены на рис. 1.
Рис. 1. Зоны подавления роста B. subtilis niger под действием Zn-содержащего (1) и
Sn-содержащего (2) сополимеров
Также изучено изменение бактерицидной активности при разбавлении двух
Zn-содержащих сополимеров с мольным содержанием цинка 7 и 17,4 % (рис. 2).
Полученные результаты показывают, что бактерицидное действие данных
препаратов, а также его изменение при разбавлении Zn-содержащего сополимера
до 4 раз различаются незначительно (не более чем на 9.5 %). Следовательно, существует возможность практического применения менее насыщенного цинком
сополимера без уменьшения его бактерицидности. Данные выводы являются также обоснованием выбора нами объекта для более глубокого изучения его бакте11
рицидных свойств (сополимера с содержанием цинка 7%), а также разработки
методики его определения.
Рис. 2. Зависимости диаметра зон подавления роста B. subtilis niger от кратности
разбавления водных дисперсий сополимеров,
содержащих 17.4 мольных % (1) и 7 мольных % (2) цинка
На третьем этапе была разработана методика определения Zn-содержащего
сополимера в водной дисперсии (рис. 3).
lg C(мг/мл)
Рис. 3. График градуировочной зависимости для определения
концентрации Zn- содержащего сополимера
12
Получена градуировочная зависимость для определения концентрации сополимера в координатах «D-logC» , где D — диаметр зон подавления роста бактерий
(мм), С — концентрация сополимера (мг/мл). Градуировочная зависимость протестирована способом «введено — определено». Погрешность определения составила в среднем 10.5 %.
Выводы
Исследована бактерицидная активность Zn-cодержащего сополимера. В качестве тест-организмов использованы споровые бактерии B. subtilis niger.
Проведено сопоставление бактерицидной активности Zn- и Sn-содержащих
сополимеров. Результаты показали высокую бактерицидную активность Znсодержащего сополимера и, следовательно, возможность его применения в качестве заменителя Sn-содержащего сополимера.
Разработана микробиологическая методика определения концентрации Znсодержащего сополимера в водной дисперсии. Получена градуировочная зависимость в координатах «диаметр зон подавления роста — логарифм концентрации
сополимера». Показана возможность определения Zn-содержащего сополимера в
интервале концентраций 50–200 мг/мл с погрешностью 10.5 %.
Список литературы
1. Заботин К.П., Шмелева А.Н., Помыткина В.Ф. и др. // Сб. АН СССР «Биоповреждения и защита материалов биоцидами». М.: Наука, 1988. С. 36–43.
2. Заботин К.П., Новоспасская Н.Ю., Чернорукова З.Г. и др. // Вестник ННГУ, 1998. С.
93–97.
3. Кузнецова Н.В., Кабанова Л.В., Смирнов В.Ф. // Экологические проблемы биодеградации промышленных, строительных материалов и отходов производств. Пенза, 2000.
С. 168–170.
4. Tumanov A.A. // Trends in analytical chemistry. 1984. V. 3. № 3. Р. 67–71.
5. Туманов А.А., Глухова М.Н., Субботина Г.М. // Журн. аналит. химии. 1998. Т. 53. № 12.
С. 1252–1260.
6. Гелашвили Д.Б., Туманов А.А., Безруков М.Е., Лисенкова Н.В. и др. // Журн. аналит.
химии. 1999. Т. 54, № 9. С. 909–917.
7. Постнов И.Е., Туманов А.А. // Журн. аналит. химии. 2000. Т. 55. № 2. С. 7–13.
8. Breed R.S., Smith N.R. Bergey's manual of determinative bacteriology. Seventh edition. Baltimore: The Williams and Wilkins Company, 1957. P. 616–634.
13