Antimicrobial and sorption properties of polymer films based on modified starch with xeroform for veterinary purposes

Abstract

Розробка ефективних та безпечних ранозагоювальних матеріалів набуває надзвичайної важливості у ветеринарній медицині, особливо щодо лікування інфікованих ран та запобігання вторинним інфекціям. Перспективна стратегія передбачає виготовлення полімерних плівок, що мають комбіновані функціональні можливості. Метою цього дослідження було оцінити антимікробні та сорбційні властивості полімерних плівок на основі суміші модифікованого крохмалю та полівінілового спирту, що містять 10 мас. % ксероформу, для їхнього потенційного застосування як ветеринарних перев’язувальних матеріалів. Антимікробну активність плівок визначали методом дифузії в агаровому середовищі проти Escherichia coli , Staphylococcus aureus , Candida albicans та Aspergillus niger ; сорбційні характеристики оцінювали на основі кінетики водопоглинання та адсорбції барвника метиленового синього, виміряних фотоелектроколориметрично. Досліджені плівки продемонстрували виражену антибактеріальну та фунгіцидну активність проти всіх протестованих штамів сучасних ранових патогенів, підтверджуючи ефективність ксероформу в межах полімерної матриці, зокрема, повне пригнічення росту Escherichia coli , Staphylococcus aureus , Candida albicans та Aspergillus niger . Крім того, композиції виявили високу рідинопоглинаючу здатність, необхідну для видалення ексудату з поверхні рани, з водопоглинанням у рівноважному стані від приблизно 180 % до понад 230 % та адсорбцією метиленового синього, що перевищувала 50 % протягом 60 хвилин. Кінетика водопоглинання та адсорбції барвника метиленового синього значною мірою залежала від умов модифікації крохмалю та співвідношення модифікованого крохмалю і полівінілового спирту в композиції. Отримані результати свідчать про потенціал розроблених плівок на основі модифікованого крохмалю, полівінілового спирту та ксероформу як активних ранозагоювальних покриттів з інтегрованими біоактивними компонентами (антисептиками) для ветеринарного застосування, що мають антисептичні та високі сорбційні властивості, які сприяють терапевтичній ефективності. Можливість варіювання умов модифікації крохмалю та складу дозволяє цілеспрямовано регулювати функціональні характеристики матеріалу для адаптації їх до специфічних клінічних потреб та видів тварин.

The development of effective and safe wound healing materials is becoming exceedingly important in veterinary medicine, particularly concerning the treatment of infected wounds and the prevention of secondary infections. A promising strategy involves the fabrication of polymeric films possessing combined functionalities. The aim of this study was to evaluate the antimicrobial and sorption properties of polymer films based on a blend of modified starch and polyvinyl alcohol, containing 10 wt.% xeroform, for their potential application as veterinary dressing materials. The antimicrobial activity of the films was determined using the agar diffusion method against Escherichia coli , Staphylococcus aureus , Candida albicans , and Aspergillus niger ; sorption characteristics were evaluated based on water uptake kinetics and methylene blue dye adsorption, measured by photoelectric colorimetry. The investigated films demonstrated pronounced antibacterial and fungicidal activity against all tested strains of modern wound pathogens, confirming the efficacy of xeroform within the polymer matrix, exhibiting complete inhibition against Escherichia coli , Staphylococcus aureus , Candida albicans , and Aspergillus niger . Additionally, the compositions exhibited high liquid absorption capacity, essential for exudate removal from the wound surface, with water uptake ranging from approximately 180% to over 230% at equilibrium and methylene blue adsorption exceeding 50% within 60 minutes. The kinetics of water uptake and methylene blue dye adsorption were significantly dependent on the starch modification conditions and the modified starch / polyvinyl alcohol blend ratio in the composition. The obtained results indicate the potential of the developed modified starch / polyvinyl alcohol / xeroform films as active wound healing coverings with integrated bioactive components (antiseptics) for veterinary use, possessing antiseptic and high sorption properties that contribute to therapeutic efficacy. The possibility of varying the starch modification conditions and composition allows for targeted regulation of the material’s functional characteristics to adapt them to specific clinical needs and animal species.