Гибридное антимикробное покрытие на основе конъюгата гиалуроновой кислоты и пептида LL-37 для ПЭО-модифицированных титановых имплантатов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые синтезирован конъюгат гиалуроновой кислоты и антимикробного пептида LL-37. Гибридное соединение было испытано в качестве антимикробного органического покрытия для крупнозернистого и наноструктурированного титана с неорганическим подслоем, полученным в результате плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО) поверхности. В результате исследований in vitro установлен антибактериальный эффект гибридной молекулы в составе неорганического ПЭО-покрытия, заключающийся в значимом (p < 0.05) подавлении способности Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecium и Escherichia coli формировать биопленки. Представленный подход может быть использован для последующего дизайна и разработки необрастающих антимикробных покрытий для снижения риска возникновения инфекционно-воспалительных заболеваний бактериальной природы при использовании имплантатов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. В. Парфенова

Институт нефтехимии и катализа УФИЦ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: luda_parfenova@ipc-ras.ru
Россия, 450075, Уфа, просп. Октября, 141

З. Р. Галимшина

Институт нефтехимии и катализа УФИЦ РАН

Email: luda_parfenova@ipc-ras.ru
Россия, 450075, Уфа, просп. Октября, 141

Г. У. Гильфанова

Институт нефтехимии и катализа УФИЦ РАН

Email: luda_parfenova@ipc-ras.ru
Россия, 450075, Уфа, просп. Октября, 141

Э. И. Алибаева

Институт нефтехимии и катализа УФИЦ РАН

Email: luda_parfenova@ipc-ras.ru
Россия, 450075, Уфа, просп. Октября, 141

Т. М. Пашкова

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН

Email: luda_parfenova@ipc-ras.ru
Россия, 460000, Оренбург, ул. Пионерская, 11

О. Л. Карташова

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН

Email: luda_parfenova@ipc-ras.ru
Россия, 460000, Оренбург, ул. Пионерская, 11

Р. Г. Фаррахов

Уфимский университет науки и технологий

Email: luda_parfenova@ipc-ras.ru
Россия, 450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32

В. Р. Аубакирова

Уфимский университет науки и технологий

Email: luda_parfenova@ipc-ras.ru
Россия, 450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32

Е. В. Парфенов

Уфимский университет науки и технологий

Email: luda_parfenova@ipc-ras.ru
Россия, 450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32

Список литературы

  1. Elias C.N., Lima J.H.C., Valiev R., Meyers M.A. // JOM. 2008. V. 60. P. 46–49. https://doi.org/10.1007/s11837-008-0031-1
  2. Geetha M., Singh A.K., Asokamani R., Gogia A.K. // Prog. Mater. Sci. 2009. V. 54. P. 397–425. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2008.06.004
  3. Chen Q., Thouas G.A. // Mater. Sci. Eng. R Rep. 2015. V. 87. P. 1–57. https://doi.org/10.1016/j.mser.2014.10.001
  4. Franz S., Rammelt S., Scharnweber D., Simon J.C. // Biomaterials. 2011. V. 32. P. 6692–6709. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.05.078
  5. Zhou G., Groth T. // Macromol. Biosci. 2018. V. 18. P. 1800112. https://doi.org/10.1002/mabi.201800112
  6. Meyers S.R., Grinstaff M.W. // Chem. Rev. 2012. V. 112. P. 1615–1632. https://doi.org/10.1021/cr2000916
  7. Zhang B.G.X., Myers D.E., Wallace G.G., Brandt M., Choong P.F.M. // Int. J. Mol. Sci. 2014. V. 15. P. 11878. https://doi.org/10.3390/ijms150711878
  8. Han A., Tsoi J.K.H., Rodrigues F.P., Leprince J.G., Palin W.M. // Int. J. Adhesion Adhesives. 2016. V. 69. P. 58–71. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2016.03.022
  9. Chouirfa H., Bouloussa H., Migonney V., Falentin- Daudré C. // Acta Biomater. 2019. V. 83. P. 37–54. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.10.036
  10. Rice L.B. // J. Infect. Dis. 2008. V. 197. P. 1079. https://doi.org/10.1086/533452
  11. Pringle N.A., Dube A., Adam R.Z., D’Souza S., Aucamp M. // Materials. 2021. V. 14. P. 3167. https://doi.org/10.3390/ma14123167
  12. Wang J., Dou X., Song J., Lyu Y., Zhu X., Xu L., Li W., Shan A. // Med. Res. Rev. 2019. V. 39. P. 831–859. https://doi.org/10.1002/med.21542
  13. Mahlapuu M., Håkansson J., Ringstad L., Björn C. // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2016. V. 6. P. 194. https://doi.org/10.3389/fcimb.2016.00194
  14. Riool M., de Breij A., Drijfhout J.W., Nibbering P.H., Zaat S.A.J. // Front. Chem. 2017. V. 5. P. 63. https://doi.org/10.3389/fchem.2017.00063
  15. Costa B., Martínez-de-Tejada G., Gomes P.A.C., Martins M.C.L., Costa F. // Pharmaceutics. 2021. V. 13. P. 1918. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13111918
  16. Mookherjee N., Brown K.L., Bowdish D.M.E., Doria S., Falsafi R., Hokamp K., Roche F.M., Mu R., Doho G.H., Pistolic J., Powers J.-P., Bryan J., Brinkman F.S.L., Hancock R.E.W. // J. Immunol. 2006. V. 176. P. 2455–2464. https://doi.org/10.4049/jimmunol.176.4.2455
  17. Duplantier A.J., van Hoek M.L. // Front. Immunol. 2013. V. 4. P. 143. https://doi.org/10.3389/fimmu.2013.00143
  18. Neshani A., Zare H., Eidgahi M.R.A., Kakhki R.K., Safdari H., Khaledi A., Ghazvini K. // Gene Rep. 2019. V. 17. Р. 100519. https://doi.org/10.1016/j.genrep.2019.100519
  19. Gabriel M., Nazmi K., Veerman E.C., Amerongen A.V.N., Zentner A. // Bioconjug. Chem. 2006. V. 17. P. 548–550. https://doi.org/10.1021/bc050091v
  20. He Y., Mu C., Shen X., Yuan Z., Liu J., Chen W., Lin Ch., Tao B., Liu B., Cai K. // Acta Biomater. 2018. V. 80. P. 412–424. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2018.09.036
  21. Parfenova L.V., Galimshina Z.R., Gil’fanova G.U., Aliba- eva E.I., Danilko K.V., Pashkova T.M., Kartashova O.L., Farrakhov R.G., Mukaeva V.R., Parfenov E.V., Nagumo- thu R., Valiev R.Z. // Surf. Interfaces. 2022. V. 28. P. 101678. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.101678
  22. Volpi N., Schiller J., Stern R., Soltés L. // Curr. Med. Chem. 2009. V. 16. P. 1718–1745. https://doi.org/10.2174/092986709788186138
  23. Brubaker C.E., Messersmith Ph.B. // Langmuir. 2012. V. 28. P. 2200–2205. https://doi.org/10.1021/la300044v
  24. Schante C., Zuber G., Vandamme Th. // Carbohyd. Pol. 2011. V. 85. P. 469–489. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.03.019
  25. Bastow E.R., Byers S., Golub S.B., Clarkin C.E., Pitsilli- des A.A., Fosang A.J. // J. Cell. Mol. Life Sci. 2008. V. 65. P. 395–413. https://doi.org/10.1007/s00018-007-7360-z
  26. Day A.J., de la Motte C.A. // Trends Immunol. 2005. V. 26. P. 637–643. https://doi.org/10.1016/j.it.2005.09.009
  27. Stern R., Asari A.A., Sugahara K.N. // Eur. J. Cell. Biol. 2006. V. 85. P. 699–715. https://doi.org/10.1016/j.ejcb.2006.05.009
  28. Parfenov E.V., Parfenova L.V., Dyakonov G.S., Danil- ko K.V., Mukaeva V.R., Farrakhov R.G., Lukina E.S., Valiev R.Z. // Surf. Coatings Technol. 2019. V. 357. P. 669–683. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.10.068
  29. Parfenova L.V., Lukina E.S., Galimshina Z.R., Gil’fano- va G.U., Mukaeva V.R., Farrakhov R.G., Danilko K.V., Dyakonov G.S., Parfenov E.V. // Molecules. 2020. V. 25. P. 229. https://doi.org/10.3390/molecules25010229
  30. Parfenov E.V., Parfenova L.V., Mukaeva V.R., Farrak- hov R.G., Stotskiy A., Raab A., Danilko K.V., Nagumo- thu R., Valiev R.Z. // Surf. Coatings Technol. 2020. V. 404. P. 126486. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126486
  31. Pouyani T., Prestwich G.D. // Bioconjug. Chem. 1994. V. 5. P. 339. https://doi.org/10.1021/bc00028a010
  32. Varghese O.P., Sun W., Hilborn J., Ossipov D.A. // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 8781. https://doi.org/10.1021/ja902857b
  33. Vercruysse K.P., Marecak D.M., Marecek J.F., Prest- wich G.D. // Bioconjug. Chem. 1997. V. 8. P. 686–694. https://doi.org/10.1021/bc9701095
  34. Hu X., Neoh K.-G., Shi Z., Kang E.-T., Poh C., Wang W. // Biomaterials. 2010. V. 31. P. 8854. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.08.006
  35. Chua P.H., Neoh K.G., Shi Z., Kang E.T. // Biomed. Mater. Res. A. 2008. V. 87A. P. 1061–1074. https://doi.org/10.1002/jbm.a.31854
  36. Lv H., Chen Z., Yang X., Cen L., Zhang X., Gao P. // J. Dent. 2014. V. 42. P. 1464–1472. https://doi.org/10.1016/j.jdent.2014.06.003
  37. Shu X.Z., Liu Y., Luo Y., Roberts M.C., Prestwich G.D. // Biomacromolecules. 2002. V. 3. P. 1304–1311. https://doi.org/10.1021/bm025603c
  38. Nielsen О., Buchardt O. // Synthesis. 1991. V. 10. P. 819–821. https://doi.org/10.1055/s-1991-26579
  39. Gunderov D.V., Polyakov A.V., Semenova I.P., Raab G.I., Churakova A.A., Gimaltdinova E.I., Sabirov I., Segura- do J., Sitdikov V.D., Alexandrov I.V., Enikeev N.A., Vali- ev R.Z. // Mater. Sci. Eng. A. 2013. V. 562. P. 128–136. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.11.007
  40. Dyakonov G.S., Zemtsova E., Mironov S., Semenova I.P., Valiev R.Z., Semiatin S.L. // Mater. Sci. Eng. A. 2015. V. 648. P. 305–310. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.09.080
  41. O’Toole G., Kaplan H.B., Kolter R. // Ann. Rev. Microbiol. 2000. V. 54. P. 49–79. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.54.1.49

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Схема 1. Синтез гибридной молекулы (V) на основе гиалуроновой кислоты и антимикробного пептида LL-37: i – EDC, H2O, pH 4.75, 18–20°С, 2 ч; ii – DTT, H2O, pH 7→8.5, 18–20°С, 24 ч; iii – ацетон–H2O, pH 7, 18–20°С, 2 ч; iv – ГК-SH (III), H2O, pH 4.75→7, 36–38°С, 2 ч.

Скачать (489KB)
Метаданные
3. Рис. 1. 1H-ЯМР-спектры соединений (III–V) и антимикробного пептида LL-37 в D2O: (а) – гибридная молекула ГК–LL-37 (V); (б) – ГК-SH (III) (DS = 15%); (в) – конъюгат EMCS–LL-37 (IV); (г) – пептид LL-37.

Скачать (689KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024