Russian Journal of Physical ChemistryRussian Journal of Physical Chemistry0044-45373034-5537Russian Academy of Science10.7868/S3034553725010117Adsorption complexes of vancomycin with nanodiamonds: formation kinetics, composition, and antimicrobial propertiesАдсорбционные комплексы ванкомицина с наноалмазами: кинетика образования, состав и антимикробные свойстваShenТ.ШэньТ. shen_T_noemail@ras.ruChernyshevaM. G.ЧернышеваМ. Г. chernyshevamg@my.msu.ruPopovA. G.ПоповА. Г. popov_a_g_noemail@ras.ruChashchinI. S.ЧащинИ. С. chashchin_i_s_noemail@ras.ruAnuchinaN. M.АнучинаН. М. anuchina_n_m_noemail@ras.ruBadunG. A.БадунГ. А. badun_g_a_noemail@ras.ruМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваM. V. Lomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваM. V. Lomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваM. V. Lomonosov Moscow State UniversityФГБУ НМИЦ ССХ им. А. Н. Бакулева Минздрава России; ИНЭОС РАНA. N. Bakulev Scientific Center for Cardiovascular Surgery; A. N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of SciencesФГБУ НМИЦ ССХ им. А. Н. Бакулева Минздрава РоссииA. N. Bakulev Scientific Center for Cardiovascular SurgeryМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваM. V. Lomonosov Moscow State University01012025991114121

Adsorption complexes of vancomycin with detonation nanodiamonds having positive and negative surface charges are obtained. The kinetics of vancomycin adsorption on nanodiamonds is described by a pseudo-second-order equation with close parameters for both types of nanodiamonds. The kinetics of vancomycin-nanodiamond complex formation is described by a pseudo-first order equation. Methods of radioactive indicators and IR spectroscopy are used to find that a part of vancomycin is firmly bound to the surface of nanodiamonds and is not removed by washing. The amount of firmly bound matter is found to be three times greater for the complexes with negative nanodiamonds. However, the retention strength of vancomycin on positive nanodiamonds was higher and its content practically did not change during desorption for 10 days. Both types of complexes have the same antimicrobial properties against Staphylococcus aureus. The totality of the obtained data confirms the assumption that the formation of hydrogen bonds with water molecules plays a key role in the adsorption and retention of vancomycin on the surface of nanodiamonds.

Получены адсорбционные комплексы ванкомицина с детонационными наноалмазами, имеющими положительный и отрицательный заряд поверхности. Кинетика адсорбции ванкомицина на наноалмазах описывается уравнением псевдо-второго порядка с близкими параметрами для обоих типов наноалмазов. Кинетика образования комплекса ванкомицин-наноалмаз описывается уравнением псевдо-первого порядка. Методами радиоактивных индикаторов и ИК-спектроскопии было найдено, что часть ванкомицина прочно связывается с поверхностью наноалмазов, и не удаляется при промывке. Количество прочно связанного вещества оказалось в три раза больше для комплексов с отрицательными наноалмазами. Однако прочность удерживания ванкомицина на положительных наноалмазах была выше и его содержание практически не менялось при десорбции в течение 10 сут. Оба типа комплексов обладают одинаковыми антимикробными свойствами по отношению к золотистому стафилококку. Совокупность полученных данных подтверждает предположение о том, что образование водородных связей с молекулами воды играет ключевую роль в адсорбции и удержании ванкомицина на поверхности наноалмазов.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации (075-00277-24-00). Правительство РФ (23).Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (075-00277-24-00). Government of the Russian Federation (23).Chernysheva M.G., Chaschin I.S., Badun G.A. et al. // Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. 2023. V. 656. № A. Article #. 130373.Xiao J., Duan X., Yin Q., Zhang Z., Yu H., Li Y. // Biomaterials. 2013. V. 34. № 37. P. 9648.Wang L., Su W., Ahmad K.Z. et al. // Nano Res. 2022. V. 15. № 4. P. 3356.Yuan S.J., Xu Y.H., Wang C. et al. // J. Nanobiotechnology. 2019. V. 17. № 1. P. 1.Li X., Shao J., Qin Y. et al. // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. № 22. P. 7966.Salaam A.D., Hwang P.T.J., Poonawalla A. et al. // Nanotechnology. 2014. V. 25. № 42. P. 425103.Levy R.J., Wolfrum J., Schoen F.J. et al. // Science. 1985. V. 228. № 4696. P. 190.Chanda J. // Biomaterials. 1994. V. 15. № 6. P. 465.Abolhoda A., Yu S., Oyarzun J.R. et al. // Ann. Thorac. Surg. 1996. V. 62. № 1. P. 169.Gallyamov M.O., Chaschin I.S., Khokhlova M.A. et al. // Materials Science and Engineering: C. 2014. V. 37. № 1. P. 127.Hashizume H., Nishimura Y. // Studies in Natural Products Chemistry. 2008. V. 35. № C. P. 693.Шень Т., Чернышева М.Г., Бадун Г.А. // Радиохимия. 2023. Т. 65. № 6. С. 575.Chernysheva M.G., Popov A.G., Dzianisik M.G. et al. // Mendeleev Communications. 2023. V. 33. № 2. P. 228.Стерилизация медицинских изделий. МИКРО- БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ. Часть 1. Оценка популяции микроорганизмов на продукции // ГОСТ Р ИСО 11737-1–2000. 2014.Хамизов Р.Х. // Журн. физ. химии. 2020. T. 94. № 1. C. 125.Masse M., Genay S., Mena A.M. et al. // European J. Hospital Pharmacy. 2020. V. 27. № e1. P. E87.Cauda V., Onida B., Platschek B. et al. // J. Mater. Chem. 2008. V. 18. № 48. P. 5888.Petit T., Puskar L. // Diam Relat Mater. 2018. V. 89. August. P. 52.Ţucureanu V., Matei A., Avram A.M. // Crit Rev Anal Chem. 2016. V. 46. № 6. P. 502.Salter C.J., Mitchell R.C., Drake A.F. // J. Chemical. Society. 1995. № 12. P. 2203.Nouruzi E., Hosseini S.M., Asghari B. et al. // BMC Biotechnol. 2023. V. 23. № 1. P. 39.Mohamed H.B., El-Shanawany S.M., Hamad M.A., Elsabahy M. // Sci Rep. 2017. V. 7. № 1. P. 6340.Socrates G. Infrared and Raman Characteristic Group Frequencies. 3rd Ed. John Wiley & Sons, 2001. 347 p.Shen T., Chernysheva M.G., Badun G.A. et al. // Colloids and Interfaces. 2022. V. 6. № 2. P. 35.Chaschin I.S., Sinolits M.A., Badun G.A. et al. // Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 222. P. 2761.