Biomedyczne zastosowanie bakteryjnej celulozy

1 Katedra Immunologii, Mikrobiologii i Chemii Fizjologicznej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie
2 Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesów Ochrony Środowiska Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie
3 Zakład Mikrobiologii Farmaceutycznej i Parazytologii Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu

Karol Fijałkowski Katedra Immunologii, Mikrobiologii i Chemii Fizjologicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, al. Piastów 45, 70-311 Szczecin, Tel.: (91) 449 67 14

Wpłynęło: 17.10.2016

Zaakceptowano: 21.10.2016

DOI: dx.doi.org/10.15374/FZ2016064

Forum Zakażeń 2016;7(5):377–379

Streszczenie: Celuloza syntetyzowana przez bakterie (CB) znalazła szereg zastosowań m.in. w medycynie oraz przemyśle kosmetycznym. Pomimo wielu zalet oraz możliwości zastosowania CB, wysokie koszty, nieefektywny proces produkcji oraz stosunkowo trudny proces modyfikacji w celu uzyskania pożądanych właściwości są największymi przeszkodami w szerokim jej zastosowaniu. Celem badań była analiza możliwości zastosowania wirującego pola magnetycznego (WPM) w celu zwiększenia efektywności procesu produkcji oraz modyfikacji wybranych właściwości fizyko-chemicznych CB syntetyzowanej przez bakterie Gluconacetobacter xylinus pod kątem zastosowań biomedycznych. Analizie poddano m.in.: ilość produkowanej celulozy, stopień jej uwodnienia, zdolność do pochłaniania i utrzymywania wody, morfologię mikrofibryli, stopień polimeryzacji oraz krystaliczności. Ponadto przeanalizowano właściwości magnetycznie modyfikowanej CB jako nośnika do immobilizacji i impregnacji substancji bioaktywnych oraz mikroorganizmów. Wykazano, że ekspozycja hodowli G. xylinus na WPM wpływała przede wszystkim na zmiany w mikrostrukturze syntetyzowanej celulozy. Obserwowane zmiany w morfologii celulozy wpływały na jej właściwości wodne, przede wszystkim na zdolność do pochłaniania i utrzymania wody. Podsumowując, ekspozycja hodowli G. xylinus na WPM zwiększa wydajność procesu produkcji oraz pozwala na modyfikowanie wybranych właściwości CB szczególnie istotnych dla zastosowań biomedycznych. Uzyskane wyniki mogą znaleźć zastosowanie przy opracowaniu wysokochłonnych opatrunków, dedykowanych leczeniu ran charakteryzujących się szczególnie dużym wysiękiem.

Słowa kluczowe: biomateriały, biopolimer, celuloza bakteryjna, Gluconacetobacter xylinus, pole magnetyczne

Abstract: Cellulose synthesized by bacteria (bacterial cellulose – BC) has found a number of applications, e.g. in medicine and cosmetics industry. Despite many advantages and applicability, high costs, inefficient production process and the relatively difficult process of modification to achieve the desired properties are the greatest barriers to extensive use of the BC. The aim of the study was to analyse the possibility of applying a rotating magnetic field (RMF) to increase the efficiency of the production process and modification of some physicochemical properties of BC synthesized by bacteria Gluconacetobacter xylinus for biomedical applications. The amount of cellulose produced, its degree of hydration, the ability to absorb and hold water, microfibrillar morphology, degree of polymerization and crystallinity were analysed. Moreover, the properties of magnetically modified BC as a carrier for impregnation and immobilization of bioactive substances and microorganisms were also analysed. It has been shown that exposure of G. xylinus to RMF primarily affects the microstructure of the synthesized cellulose. The observed changes in the morphology of the cellulose affected its water properties, especially the ability to absorb and retain water. In conclusion, exposure of G. xylinus to RMF increases the efficiency of the production process and allows to modify the selected properties of BC, particularly important for biomedical applications. The obtained results can be used to develop high capacity dressings, dedicated for the treatment of wounds characterized by a particularly high effusion.

KEY WORDS: bacterial cellulose, biomaterials, biopolymer, Gluconacetobacter xylinus, magnetic field

Pełna wersja artykułu