Список сокращений и условных обозначений 3
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Актуальность 6
1.2 Бактерии Rhizobium leguminosarum 8
1.3 Строение клетки и клеточной стенки у R. leguminosarum 10
1.3.1 Липополисахариды клеточной поверхности 11
1.3.2 Экзополисахариды клеточной поверхности 12
1.4 Формирование биопленок бактериями R. leguminosarum 14
1.5 Влияние структуры поверхности для возможности прикрепления
бактерий R. leguminosarum 18
1.6 Проблема зарастания материалов, используемых в медицинской
практике 20
1.7 Различные способы маркировки клеток бактерий 22
1.8 Микроскопирование в микробиологии 26
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 34
2.1 Культивирование бактерий на питательной среде 34
2.2 Обработка материалов культурой бактерий 36
2.3 Микроскопический анализ 37
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
ВЫВОДЫ 48
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 49
Понимание взаимодействия бактерий с поверхностью материалов открывает новые возможности для разработки антимикробных покрытий и устройств, препятствующих колонизации микроорганизмов на медицинском оборудовании и имплантатах. Для данного исследования использованы титановые и пластиковые образцы с различными модификациями поверхности.
Титан - это металл, отличающийся высокой коррозионной стойкостью, биосовместимостью и прочностью. Это делает его идеальным материалом для использования в хирургии, стоматологии, нейрохирургии и других медицинских областях.
Пластик обладает рядом преимуществ, таких как легкость, гибкость, прочность, устойчивость к химическим веществам, а также простота очистки и дезинфекции.
Rhizobium leguminosarum - это грамотрицательные, почвенные бактерии, обладающие способностью образовывать симбиотические отношения с растениями бобовых. Прикрепление R. leguminosarum к корням бобовых происходит за счет комплексного механизма, включающего как специфические белки на поверхности бактерии, называемые адгезинами, так и поверхностные полисахариды. Адгезины взаимодействуют с рецепторами на корневых клетках, обеспечивая прочное прикрепление бактерий к поверхности корня.
Бактерии могут прикрепляться как к биотическим, так и к абиотическим поверхностям, образовывая на них такие сложные структуры, как биопленки.
Зарастание материалов бактериями может привести к различным проблемам. Например, это может способствовать развитию инфекции, особенно в случае использования имплантатов или протезов, что является серьезной угрозой для безопасности здоровья человека.
Цель дипломной работы. Провести анализ влияния модификации поверхности материалов на степень адгезии диких штаммов грамотрицательных бактерий Rhizobium leguminosarum, имеющих значительное количество липополисахаридов и экзополисахаридов на своей поверхности.
Объект исследования. Модифицированные поверхности титана и пластика.
Предмет исследования. Изучение воздействия модифицированной поверхности титана и пластика на способность к адгезии бактерий Rhizobium leguminosarum.
Задачи:
1. Наработать культуры штаммов R. leguminosarum ГЛ3, маркированных красными флуоресцентными белками.
2. Провести обработку бактериями образцов титановых и пластиковых материалов с модифицированной поверхностью и без.
3. Провести микроскопический анализ степени адгезии бактерий на поверхности исследуемых образцов.
Практическая значимость. Получение материалов с антибактериальными поверхностями даст возможность создавать медицинское оборудование, инструменты, протезы, импланты и т.д. стойкие к зарастанию бактериями, что позволить более безопасно их использовать в медицинских целях.
Область применения. Медицина, микробиологическая
биотехнология.
Таким образом, можно сделать заключение, что с помощью модификации поверхности возможно добиться значительного уменьшения адгезии бактерий на поверхности различных материалов, используемых в медицине и предотвратить их зарастание микроорганизмами, что может существенно улучшить их качество. Это позволит повысить эффективность медицинских устройств, снизить риск возникновения инфекций у пациентов, связанных с медицинскими процедурами, и продлить срок службы изделий.
Модификация поверхности титана не повлияла на адгезию R. leguminosarum. Это может быть связано с тем, что полисахариды на поверхности клеток ризобий являются своего рода защитой от механического повреждения клеток, что было и продемонстрировано на модифицированном образце титана. Необходимо продолжить исследования для поиска новых способов модификации титана, способных эффективно препятствовать адгезии бактерий.
Исследование влияния модификации поверхности пластика на адгезию ризобий показало, что обработка поверхностей в большинстве случаев уменьшает их способность к прикреплению бактерий. Таким образом, микроструктура поверхности пластика, в том числе шероховатость, также играет значительную роль в адгезии бактерий.
Полученные результаты имеют важное практическое значение для разработки новых хирургических инструментов, имплантатов и расходных материалов с антибактериальными покрытиями, которые могут быть использованы в различных медицинских областях, таких как хирургия, стоматология, ортопедия и другие.
