vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/2227-2925-2022-12-4-627-632vuzbiochemi-907Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯBRIEF COMMUNICATIONПолимер-полимерная смесь поливинилового спирта и полигексаметиленгуанидин гидрохлорида для задач антимикробной защиты поверхностейPolymer-polymer composition of polyvinyl alcohol and polyhexamethylene guanidine hydrochloride for antimicrobial surface protectionhttps://orcid.org/0000-0002-0903-8780ОкладниковаВ. О.OkladnikovaV. O.

Валерия Олеговна Окладникова - инженер.

670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Valeria O. Okladnikova – Engineer.

6, Sahyanova St., 670047, Ulan-Ude

Lera-okladnikova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2317-4105ОчировО. С.OchirovO. S.

Олег Сергеевич Очиров - кандидат фармакологических наук, научный сотрудник.

670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Oleg S. Ochirov - Cand. Sci. (Pharmacy), Researcher.

6, Sahyanova St., 670047, Ulan-Ude

ochirov.o.s@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4184-2805ГригорьеваМ. Н.Grigor’evaM. N.

Мария Николаевна Григорьева - кандидат химических наук, ведущий инженер.

670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Maria N. Grigor’eva - Cand. Sci. (Chemistry), Lead Engineer.

6, Sahyanova St., 670047, Ulan-Ude

Gmn_07@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3392-5600СтельмахС. А.StelmakhS. A.

Сергей Александрович Стельмах - кандидат химических наук, старший научный сотрудник.

670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Sergey A. Stelmakh - Cand. Sci. (Chemistry), Senior Researcher.

6, Sahyanova St., 670047, Ulan-Ude

S_stelmakh@bk.ruБайкальский институт природопользования, СО РАНРоссияBaikal Institute of Nature Management, SB RASRussian Federation202203012023124627632Copyright © Окладникова В.О., Очиров О.С., Григорьева М.Н., Стельмах С.А., 20232023Окладникова В.О., Очиров О.С., Григорьева М.Н., Стельмах С.А.Okladnikova V.O., Ochirov O.S., Grigor’eva M.N., Stelmakh S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/907

Проблема дезинфекции поверхностей начиная с 2020 года по текущее время особенно актуальна, в связи с чем подходы к ее реализации стали расширяться. Классические дезинфицирующие средства в виде концентрированных растворов или растворимых таблеток не в полной мере могут удовлетворить потребности при проведении мероприятий по антимикробной протекции поверхностей ввиду необходимости их регулярного повторения, что приводит к большому расходу средств, которые за последние два года подорожали на 30–50%. Поэтому для удешевления процедуры дезинфекции и увеличения ее эффективности предложен подход по созданию средств с пролонгированным действием путем формирования пленкообразующих антимикробных компонентов с хорошими адгезионными свойствами к различным поверхностям. Кроме того, такие системы могут найти применение в качестве добавок к лакокрасочным покрытиям на основе водных эмульсий на этапе косметического ремонта лечебнопрофилактических учреждений. Такие материалы могут значительно замедлить скорость распространения вредоносной микрофлоры, а также обеспечить длительную защиту от нее. Для реализации такого подхода был разработан состав полимер-полимерной смеси на основе поливинилового спирта и полигексаметиленгуанидин гидрохлорида. Следует отметить, что гуанидинсодержащие полимеры проявляют высокую антимикробную активность и низкую токсичность по отношению к человеку, также они широко используются в качестве активных агентов дезинфицирующих средств. Поливиниловый спирт является отличным пленкообразующим полимером и обладает хорошими адгезионными свойствами, нетоксичен и химически инертен. Таким образом, применение таких добавок может существенно снизить распространение вредоносной микрофлоры, особенно на объектах с повышенной социальной нагрузкой.

Since 2020, surface disinfection has become particularly relevant thus requiring improved approaches to its implementation. Conventional disinfectants comprising concentrated solutions or soluble tablets fail to fully comply with the need for antimicrobial protection of surfaces, calling for their repetitive application. This leads to considerable expenses, with the price of disinfectants rising by 30–50% over the past two years. In this article, agents characterised by prolonged action due to film-forming antimicrobial components having good adhesion to various surfaces are developed in order to reduce the cost of the disinfection procedure and increase its efficiency. In addition, such systems can be used as additives to water paint coatings for minor maintenance of medical and preventive institutions. These materials can significantly reduce the growth rate of the harmful bacteria population, as well as provide long-term protection against it. In order to implement this approach, the polymer-polymer composition based on polyvinyl alcohol and polyhexamethylene guanidine hydrochloride was developed. It should be noted that guanidine-containing polymers are characterised by high antimicrobial activity and low human toxicity, being also widely used as active agents in disinfectants. An excellent film-forming polymer exhibiting good adhesive properties, polyvinyl alcohol is non-toxic and chemically inert. Thus, the use of such additives can significantly reduce the extension of harmful bacteria, especially in crowded public areas.

полигексаметиленгуанидин гидрохлоридполивиниловый спиртантимикробная активностьпленкиpolyhexamethylene guanidine hydrochloridepolyvinyl alcoholantimicrobial activityfilmsИсследование выполнено в рамках государственного задания Байкальского института природопользования Сибирского отделения Российской академии наук № 0273-2021-0007The study was carried out within the framework of the state task of the Baikal Institute of Nature Management of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences no. 0273-2021-0007ReferencesШкарин В. В., Саперкин Н. В., Ковалишена О. В., Благонравова А. С., Широкова И. Ю., Кулюкина А. А. Региональный мониторинг устойчивости микроорганизмов к дезинфектантам: итоги и перспективы // Медицинский альманах. 2012. Т. 3. N 22. С. 122–125.Shkarin V. V., Saperkin N. V., Kovalishena O. V., Blagonravova A. S., Shirokova I. Yu., Kulyukina A. A. The regional monitoring of microorganisms resistance to disinfectants: results and perspectives. Meditsinskii al’manakh = Medical Almanac. 2012;3(22):122-125. (In Russian).Albert M., Feiertag P., Hayn G., Saf R., Hönig H. Structure-activity relationships of oligoguanidiness influence of counterion, diamine, and average molecular weight on biocidal activities // Biomacromolecules. 2003. Vol. 4, no. 6. P. 1811–1817. https://doi.org/10.1021/bm0342180.Albert M., Feiertag P., Hayn G., Saf R., Hönig H. Structure-activity relationships of oligoguanidiness influence of counterion, diamine, and average molecular weight on biocidal activities. Biomacromolecules. 2003;4(6):1811-1817. https://doi.org/10.1021/bm0342180.Oule M. K., Azinwi R., Bernier A.-M., Kablan T., Maupertuis A.-M., Mauler S., et al. Polyhexamethylene guanidine hydrochloride-based disinfectant: a novel tool to fight methicillin-resistant Staphylococcus aureus and nosocomial infections // Journal of Medical Microbiology. 2008. Vol. 57. P. 1523–1528. https://doi.org/10.1099/jmm.0.2008/003350-0.Oule M. K., Azinwi R., Bernier A.-M., Kablan T., Maupertuis A.-M., Mauler S., et al. Polyhexamethylene guanidine hydrochloride-based disinfectant: a novel tool to fight methicillin-resistant Staphylococcus aureus and nosocomial infections. Journal of Medical Microbiology. 2008;57:1523-1528. https://doi.org/10.1099/jmm.0.2008/003350-0.Yangdeng P., Yan X., Show J., Huining X. Tailor-made antimicrobial/activial star polymer via ATRP of cyclodextrin and guanidine-based macromonomer // Macromolecular Chemistry and Physics. 2014. Vol. 216, no. 5. P. 511–518. https://doi.org/10.1002/macp.201400525.Yangdeng P., Yan X., Show J., Huining X. Tailor-made antimicrobial/activial star polymer via ATRP of cyclodextrin and guanidine-based macromonomer. Macromolecular Chemistry and Physics. 2014;216(5):511-518. https://doi.org/10.1002/macp.201400525.Song Y., Li Q., Li Y., Zhi L. Biological behaviors of guanidine-based cationic surfactants // Journal of Surfactants and Detergents. 2014. Vol. 17, no. 3. P. 459–464. https://doi.org/10.1007/s11743-013-15603.Song Y., Li Q., Li Y., Zhi L. Biological behaviors of guanidine-based cationic surfactants. Journal of Surfactants and Detergents. 2014;17(3):459-464. https://doi.org/10.1007/s11743-013-1560-3.Grigor’eva M. N., Stel’makh S. A., Astakhova S. A., Tsenter I. M., Bazaron L. U., Batoev V. B., et al. Biocidal action of copolymers based on aliphatic diamines and guanidine hydrochloride // Journal of Applied Polymer Science. 2014. Vol. 131, no. 11. P. 40319. https://doi.org/10.1002/app.40319.Grigor’eva M. N., Stel’makh S. A., Astakhova S. A., Tsenter I. M., Bazaron L. U., Batoev V. B., et al. Biocidal action of copolymers based on aliphatic diamines and guanidine hydrochloride. Journal of Applied Polymer Science. 2014;131(11):40319. https://doi.org/10.1002/app.40319.Лебедева С. Н., Очиров О. С., Григорьева М. Н., Жамсаранова С. Д., Стельмах С. А., Могнонов Д. М. Острая токсичность гидрогеля полигексаметиленгуанидин гидрохлорида // Acta Biomedica Scientifica (East Siberian Biomedical Journal). 2020. Т. 5. N 4. С. 103–107. https://doi.org/10.29413/ABS.2020-5.4.15.Lebedeva S. N., Ochirov O. S., Grigoryeva M. N., Zhamsaranova S. D., Stelmakh S. A., Mognonov D. M. Acute toxicity of hydrogel polyhexamethylene guanidine hydrochloride. Acta Biomedica Scientifica (East Siberian Biomedical Journal). 2020;5(4):103-107. (In Russian). https://doi.org/10.29413/ABS.2020-5.4.15.Maifreni M., Frigo F., Bartolomeoli I., Buiatti S., Picon S., Marino M. Bacterial biofilm as a possible source of contamination in the microbrewery environment // Food Control. 2015. Vol. 50. P. 809–814. https://doi.org/10.1126/science.284.5418.1318.Maifreni M., Frigo F., Bartolomeoli I., Buiatti S., Picon S., Marino M. Bacterial biofilm as a possible source of contamination in the microbrewery environment. Food Control. 2015;50:809-814. https://doi.org/10.1126/science.284.5418.1318.Gayan E., Serrano M. J., Pagan R., Alvarez I., Condon S. Environmental and biological factors influencing the UV-C resistance of Listeria monocytogenes // Food Microbiology. 2015. Vol. 46. P. 246– 253. https://doi.org/10.1016/j.fm.2014.08.011.Gayan E., Serrano M. J., Pagan R., Alvarez I., Condon S. Environmental and biological factors influencing the UV-C resistance of Listeria monocytogenes. Food Microbiology. 2015;46:246-253. https://doi.org/10.1016/j.fm.2014.08.011.Munoz-Bonilla A., Fernandez-Garcia M. Polymeric materials with antimicrobial activity // Progress in Polymer Science. 2012. Vol. 37, no. 2. P. 281–339. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2011.08.005.Munoz-Bonilla A., Fernandez-Garcia M. Polymeric materials with antimicrobial activity. Progress in Polymer Science. 2012;37(2):281-339. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2011.08.005.Xi J., Wu Q., Xu Z., Wang Y., Zhu B., Fan L., et al. Aloe-emodin/carbon nanoparticle hybrid gels with light-induced and long-term antibacterial activity // ACS Biomaterials Science and Engineering. 2018. Vol. 4, no. 12. P. 4391–4400. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.8b00972.Xi J., Wu Q., Xu Z., Wang Y., Zhu B., Fan L., et al. Aloe-emodin/carbon nanoparticle hybrid gels with light-induced and long-term antibacterial activity. ACS Biomaterials Science and Engineering. 2018;4(12):4391-4400. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.8b00972.Kim J., Lee C.-M. Transdermal hydrogel composed of polyacrylic acid containing propolis for wound healing in a rat model // Macromolecular Research. 2018. Vol. 26, no. 13. P. 1219–1224. https://doi.org/10.1007/s13233-019-7014-7.Kim J., Lee C.-M. Transdermal hydrogel composed of polyacrylic acid containing propolis for wound healing in a rat model. Macromolecular Research. 2018;26(13):1219-1224. https://doi.org/10.1007/s13233-019-7014-7.Bolto B., Tran T., Hoang M., Xie Z. L. Crosslinked poly(vinyl alcohol) membranes // Progress in Polymer Science. 2009. Vol. 34, no. 9. P. 969–981. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2009.05.003.Bolto B., Tran T., Hoang M., Xie Z. L. Crosslinked poly(vinyl alcohol) membranes. Progress in Polymer Science. 2009;34(9):969-981. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2009.05.003.Stasko J., Kalniņš M., Dzene A., Tupureina V. Poly(vinyl alcohol) hydrogels // Polymer Science. 2009. Vol. 58, no. 1. P. 63–66. https://doi.org/10.3176/proc.2009.1.11.Stasko J., Kalniņš M., Dzene A., Tupureina V. Poly(vinyl alcohol) hydrogels. Polymer Science. 2009;58(1):63-66. https://doi.org/10.3176/proc.2009.1.11.Chen S., Wang H., Jian Z., Fei G., Qian W., Luo G., et al. Novel poly(vinyl alcohol)/chitosan/modified graphene oxide biocomposite for wound dressing application // Macromolecular Bioscience. 2020. Vol. 20, no. 3. P. e1900385. https://doi.org/10.1002/mabi.201900385.Chen S., Wang H., Jian Z., Fei G., Qian W., Luo G., et al. Novel poly(vinyl alcohol)/chitosan/modified graphene oxide biocomposite for wound dressing application. Macromolecular Bioscience. 2020;20(3):e1900385. https://doi.org/10.1002/mabi.201900385.Хакамов Т. Ш., Феоктистов Д. В., Бадыкова Л. А., Корнилаев П. Г., Шавалеев Р. Р., Мударисова Р. Х. Создание и изучение модифицированных пленочных покрытий с регулируемыми транспортными свойствами // Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86. N 9. С. 1450–1455.Khakamov T. S., Feoktistov D. V., Badykova L. A., Kornilaev P. G., Shavaleev R. R., Mudarisova R. K. Development and study of modified film coatings with controlled transport properties. Zhurnal prikladnoi khimii = Russian Journal of Applied Chemistry. 2013;86(9):1450-1455. (In Russian).Мударисова Р. Х., Бадыкова Л. А., Азаматова Г. А., Исламова Р. М., Азнабаев М. Т. Полимерные глазные пленки на основе поливинилового спирта и арабиногалактана с левофлоксацином // Журнал прикладной химии. 2013. Т. 86. N 4. С. 650–654.Mudarisova R. K., Badykova L. A., Azamatova G. A., Aznabaev M. T., Islamova R. M. Polymeric eye films based on polyvinyl alcohol and arabinogalactan with levofloxacin. Zhurnal prikladnoi khimii = Russian Journal of Applied Chemistry. 2013;86(4):650-654. (In Russian).Лебедева А. В., Ву Н. Т., Олехнович Р. О., Морозкина С. Н., Успенская М. В. Исследование получения нановолокон из водных растворов поливинилового спирта методом электроспиннинга // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2022. Т. 84. N 2. С. 210–220. https://doi.org/10.20914/23101202-2022-2-210-220.Lebedeva A. V., Vu N. T., Olekhnovich R. O., Morozkina S. N., Uspenskaya M. V. Investigation of the fabrication of nanofibers from aqueous polyvinyl alcohol solutions by electrospinning. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologii = Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2022;84(2):210-220. (In Russian). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-2-210-220.Okladnikova V. O., Ochirov O. S., Grigor’eva M. N., Stelmakh S. A., Mognonov D. M. Obtaining a copolymer of polyhexamethylene guanidine hydrochloride and polyvinyl alcohol // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1989, no. 1. P. 012002. https://doi.org/10.1088/17426596/1989/1/012002.Okladnikova V. O., Ochirov O. S., Grigor’eva M. N., Stelmakh S. A., Mognonov D. M. Obtaining a copolymer of polyhexamethylene guanidine hydrochloride and polyvinyl alcohol. Journal of Physics: Conference Series. 2021;1989(1):012002. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1989/1/012002.Очиров О. С., Бурасова Е. Г., Стельмах С. А., Григорьева М. Н., Окладникова В. О., Могнонов Д. М. Антимикробная активность производных полигексаметиленгуанидина гидрохлорида по отношению к мультирезистентным штаммам микроорганизмов // Инфекция и иммунитет. 2022. Т. 12. N 1. С. 193–196. https://doi.org/10.15789/22207619-AAO-1751.Ochirov O. S., Burasova E. G., Stelmakh S. A., Grigor’eva M. N., Okladnikova V. O., Mognonov D. M. Antimicrobial activity of polyhexamethylene guanidine hydrochloride derivatives against multiresistant microbial strains. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity. 2022;12(1):193196. (In Russian). https://doi.org/10.15789/22207619-AAO-1751.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.