Zastosowanie nowych tworzyw bakteriostatycznych w obiektach użyteczności publicznej

Bezpieczeństwo ludzi i dobrobyt są zagrożone przez drobnoustroje wywołujące liczne choroby zakaźne, których skutkiem jest co roku duża liczba zgonów. Pomimo znacznego postępu w dziedzinie leków przeciwdrobnoustrojowych wiele chorób zakaźnych pozostaje trudnych do wyleczenia.

Polimery przeciwdrobnoustrojowe stanowią obiecującą strategię przeciwdrobnoustrojową do walki z patogenami i zyskały znaczną uwagę zarówno w badaniach akademickich, jak i przemysłowych. Stosowane są zarówno mechanizmy przeciwdrobnoustrojowe wykazujące działanie pasywne jak i aktywne oraz wprowadzono typy materiałów polimerowych zawierających związane lub wymywane środki przeciwdrobnoustrojowe.

Mikroby to żywe organizmy, takie jak bakterie, grzyby i pasożyty, które są głównymi źródłami infekcji [1]. Choroby zakaźne są skutkiem patogennych drobnoustrojów i zabijają więcej ludzi niż jakakolwiek inna pojedyncza przyczyna [2]. Natomiast środkiem przeciwdrobnoustrojowym nazywamy produkt stosowanym do zabijania drobnoustrojów lub hamowania ich wzrostu.

Chociaż opracowano wiele leków przeciwdrobnoustrojowych to nadal pozostaje wiele chorób zakaźnych trudnych do wyleczenia [3,4]. Pierwsze polimery przeciwdrobnoustrojowe pojawiły się już w 1965 r. [5] i przyciągnęły znaczną uwagę zarówno w badaniach akademickich, jak i przemysłowych. A największe wysiłki skierowane były na tzw. uczenie się od natury, zielonych lub nietoksycznych biocydów.

Przemysł medyczny, spożywczy i tekstylny to trzy główne obszary stosowania środków przeciwdrobnoustrojowych. Od 2013 r. w bazie danych Google Patent Search zgłoszono ponad 27 845 patentów na polimery przeciwdrobnoustrojowe. Ponadto w badaniach klinicznych znaczną uwagę przyciągnęły przeciwbakteryjne urządzenia medyczne [5].

W porównaniu z małymi cząsteczkowymi odpowiednikami polimery przeciwdrobnoustrojowe wykazują wyższą skuteczność, zmniejszoną toksyczność, zminimalizowane problemy środowiskowe i większą odporność [6].

Jedną ze strategii przeciwdrobnoustrojową jest hamowanie tworzenia biofilmu i zmniejszanie przyczepności drobnoustrojów - ponieważ kiedy drobnoustroje przylegają do podłoża, tworzą tak zwane biofilmy, aby się zakotwiczyć. Biofilm to konglomerat polimerowy złożony z polisacharydów i innych składników, takich jak białka i DNA. Wadliwe biofilmy nie są w stanie stworzyć środowiska dla rozwoju drobnoustrojów. Dlatego zastosowania przeciwdrobnoustrojowe wymagają strategii zapobiegania żywotności drobnoustrojów lub ich adhezji.

Na przykład peptydy przeciwdrobnoustrojowe działają przede wszystkim poprzez rozerwanie błony komórkowej bakterii, a heparyna wykazuje aktywność antyadhezyjną i właściwości hydrofilowe, które zapobiegają rozwojowi drobnoustrojów [7]. Zapobieganie rozprzestrzenianiu się chorób, hamowanie tworzenia biofilmu i zmniejszanie przyczepności drobnoustrojów są bardziej obiecującą strategią przeciwdrobnoustrojową niż zabijanie drobnoustrojów [8,9]. Zgodnie z mechanizmem działania przeciwdrobnoustrojowego aktywność polimerów przeciwdrobnoustrojowych można zaklasyfikować jako pasywną lub aktywną.

Pasywna warstwa polimerowa może zmniejszyć adsorpcję białka na jej powierzchni, zapobiegając w ten sposób adhezji bakterii. Jednak chociaż pasywne powierzchnie odpychają bakterie, nie wchodzą w interakcje z bakteriami ani nie zabijają ich. Ze względu na głównie hydrofobowe i ujemnie naładowane właściwości drobnoustrojów, pasywne polimery powinny być hydrofilowe; naładowane ujemnie; lub posiadać niską swobodną energię powierzchniową [10,11].

Typowymi polimerami pasywnymi są samonaprawiające się, śliskie, porowate ciecze z porowatą powierzchnią (SLIPS), takie jak poli(dimetylosiloksan); "nienaładowane" polimery, takie jak poli(glikol etylenowy) (PEG), poli (2-metylo-2-oksazolina), polipeptoid, polipol(n-winylopirolidon) i poli (dimetyloakryloamid); oraz "naładowane" poliamfity i obojnacze polimery, takie jak fosfobetaina, sulfobetaina i polimery fosfolipidowe [12,13]. Spośród tych pasywnych polimerów PEG wykazał doskonałe działanie przeciwdrobnoustrojowe poprzez drastyczne zmniejszenie adsorpcji białka i adhezji bakteryjnej ze względu na wysoką ruchliwość łańcucha, dużą objętość wykluczenia i efekt przeszkody przestrzennej wysoce uwodnionej warstwy, wykazał wysoką zdolność przeciwporostową.

Polimery wykazujące się aktywnym działaniem zabijają bakterie, które przylegają do powierzchni polimeru. Są to tak zwane polimery funkcjonalizowane czynnymi środkami, takimi jak kationowe biocydy, peptydy przeciwdrobnoustrojowe lub antybiotyki. Mechanizm zabijania drobnoustrojów przez polimery zależy od substancji czynnych. Najczęściej stosowane aktywne polimery przeciwdrobnoustrojowe są funkcjonalizowane za pomocą dodatnio naładowanego czwartorzędowego amonu, który oddziałuje ze ścianą komórkową i niszczy błonę cytoplazmatyczną, powodując wyciek składników wewnątrzkomórkowych i w konsekwencji śmierć komórki [14].

Ponadto polietylenoimina, poliguanidyna i N-halamina są reprezentatywnymi polimerami, które także wykazują aktywne działanie przeciwdrobnoustrojowe. Polietylenoimina powoduje pękanie błony komórkowej bakterii przez elektrostatyczne oddziaływanie między polietylenoiminą a błoną komórkową. Poliguanidyna powoduje zahamowanie wzrostu bakterii poprzez adhezję, a następnie przerwanie mostków soli Ca²⁺ lub śmierć komórek. N-halamina powoduje hamowanie lub inaktywację komórek przez działanie oksydacyjnego halogenu skierowanego na grupy tio lub aminowe receptorów komórkowych [6].

Polimery przeciwdrobnoustrojowe można podzielić na trzy typy: biocydy polimerowe, polimery biobójcze i polimery uwalniające biocydy [5]. Do zwalczania patogenów właśnie synergiczne połączenie jest powszechnie stosowane w celu zapewnienia wielu funkcjonalnych środków przeciwdrobnoustrojowych.

Biobójcze polimery to np. polimery, które kowalencyjnie łączą bioaktywne powtarzające się jednostki z aktywnością przeciwdrobnoustrojową, taką jak grupy aminowe, karboksylowe lub hydroksylowe [10,15,16]. Wiele biobójczych polimerów zawiera kationowe biocydy, takie jak czwartorzędowe związki amoniowe, fosfoniowe, trzeciorzędowe sulfoniowe i guanidyniowe. Mikroby na ogół mają ładunek ujemny na zewnętrznej błonie komórki. Kationowe polimery mogą prowadzić do destabilizacji powierzchni komórki i ostatecznie doprowadzić do śmierci bakteryjnej [17].

Ze względu na swoje właściwości nietoksyczności, biodegradowalności i biokompatybilności, chitozan jest najbardziej reprezentatywnym naturalnym materiałem wykazującym nieodłączną aktywność przeciwdrobnoustrojową. Inne naturalne polimery przeciwdrobnoustrojowe obejmują heparynę, poli-ε-lizynę i gramicydynę A. Oprócz bezpośredniego zabijania drobnoustrojów poprzez niszczenie błon komórkowych i hamowanie procesów komórkowych, przeciwdrobnoustrojowe mechanizmy peptydów mogą również wywierać działanie immunomodulujące, powodując oczyszczenie z drobnoustrojów poprzez stymulację niezapalnej odpowiedzi immunologicznej gospodarza [18] dlatego właśnie zostały uznane za obiecujących kandydatów do nowej generacji powierzchni przeciwbakteryjnych [19,20,21].

Polimery uwalniające biocyd można uzyskać poprzez polimeryzację cząsteczek uwalniających biocyd do polimerowego szkieletu; lub jako kompozyty uwalniające polimer/ cząsteczki biobójcze. Polimer w systemach uwalniających biocyd jest stosowany jako nośnik. Polimery wykazują właściwości przeciwbakteryjne poprzez włączenie antybiotyków i / lub związków antyseptycznych. System kontrolowanego uwalniania polimerów uwalniających biocyd ma wiele zalet, takich jak utrzymywanie wysokiego lokalnego stężenia biocydu blisko mikrobów i ułatwianie dostarczania biocydów o krótkim okresie półtrwania in vivo.

Ten rodzaj polimeru przeciwdrobnoustrojowego wykazuje ogromny potencjał do zastosowania w przemyśle medycznym. Opracowano wiele biodegradowalnych urządzeń polimerowych jako nośników antybiotyków do różnych zastosowań [22,23,24,25].

Przekładami takich polimerów są materiał hybrydowy chitozan-agaroza i nanokompozyty jonożelowe ozdobione srebrem wytworzone stosując ciecz jonową, chlorek 1-butylo-3-metyloimidazoliowy. Takie jonożele były biokompatybilne i wykazywały korzystną przewodność elektryczną, a także stabilność termiczną i konformacyjną [26].

Innym przykładem jest opracowany resorbowalny wypełniacz pustych przestrzeni z kompozytem polimerowym wydzielającym antybiotyk, który wykazuje zarówno właściwości osteokondukcyjne, jak i przeciwdrobnoustrojowe w celu zmniejszenia częstości zakażeń związanych z urządzeniami ortopedycznymi [27]. Synergistyczne kombinacje polimerów sekwestrujących żelazo i konwencjonalnych antybiotyków mogą drastycznie zmniejszyć minimalne stężenie hamujące antybiotyków i zapewnić obiecującą wczesną interwencję lub uzupełnienie antybiotyków [28].

Włączenie nanocząstek tlenku cynku pokrytych fioletem krystalicznym i fioletem krystalicznym i di(oktylo) fosfiny do silikonu klasy medycznej może zapewnić dwufunkcyjny polimer przeciwdrobnoustrojowy jako strategię zmniejszania ryzyka infekcji [29]. Ponadto polimery przeciwdrobnoustrojowe można klasyfikować jako polimery powierzchniowe lub oparte na roztworach. Zasadniczo polimery biobójcze są polimerami związanymi z powierzchnią, podczas gdy polimery uwalniające biocydy są polimerami na bazie roztworów do uwalniania biocydów w roztworach.

Już od lat walczącym z bakteriami jest przemysł spożywczy gdzie bezpieczeństwo i jakość żywności przyciągają coraz większą uwagę ze względu na obawy dotyczące zdrowia konsumentów. Pojawienie się nowych technologii zostało w szczególności wykorzystane w dziedzinie pakowania żywności przy użyciu polimerów przeciwdrobnoustrojowych. Opracowano proces nakładania na nizynę kompozytu chitozan/poli (kwas l-mlekowy) w celu wykorzystania w opakowaniach do żywności. Proces dyfuzji nizyny przeciwdrobnoustrojowej z wytworzonej folii jest spontaniczny i endotermiczny.

Dobrze kontrolowane uwalnianie nizyny z filmu wykazuje wysoką aktywność przeciwdrobnoustrojową przeciwko Staphylococcus aureus [30]. Przeciwbakteryjne folie uszczelniające opracowano także poprzez zmieszanie polietylenu o niskiej gęstości i jego mieszanki octanu etylenowinylu z sorbinianem potasu. Można także w literaturze odnaleźć doniesienia o nowym podejściu włączania środków konserwujących do matrycy poliolefinowej za pomocą mono-oleinianu glicerolu jako środka dyspergującego co pozwala uzyskać jednorodne dyspersje środków konserwujących w foliach opakowaniowych, a to znacznie poprawia stabilność termiczną bez zmniejszenia lepkości [31].

Tekstylia w odpowiednich warunkach temperatury i wilgotności to bardzo korzystne podłoża dla rozwoju drobnoustrojów. W ciągu ostatnich dwóch dekad rynek tekstyliów przeciwdrobnoustrojowych znacząco wzrósł. Powłoki nanokompozytowe Ag: ZnO/chitosan zostały opracowane poprzez zmodyfikowaną metodę zol-żel z 3-glicydylo-ksypropylotrimetoksysilanem i tetraetoksysilanem jako środkami funkcjonalizującymi nałożonymi na tkaniny przeciwdrobnoustrojowe.

Ten przygotowany hybrydowy nanokompozyt wykazywał wysoką aktywność przeciwdrobnoustrojową i wykazywał wyższą stabilność termiczną niż chitozan. Powłoki kompozytowe na mieszance tekstylnej bawełna / poliester (50% / 50%) wykazały najbardziej zaawansowany efekt [32]. Włókna naturalne przyczyniające się do zmniejszenia zanieczyszczenia środowiska także zyskały ostatnio duże zainteresowanie i stały się bardzo cennymi materiałami. Nowy rodzaj tkaniny składającej się z włókien morwy równomiernie obciążonych nanorodkami tytanu został przygotowany przy użyciu elektrospinania zol-żel i łatwego powlekania przez zanurzenie. Kompozytowy materiał z włókien morwy i TiO₂ wykazywał lepszą aktywność przeciwdrobnoustrojową w porównaniu z czystym materiałem z morwy.

Ponadto zaletami tego unikalnego naturalnie syntetycznego materiału kompozytowego są jego właściwości przeciw żółknięciu i samooczyszczaniu, które wynikają z rozpraszającego działania promieniowania UV przez nanorodki tytanu [33]. Innym przykładem jest impregnacja polipropylenu (PP) i modyfikowanej koronowo włókniny PP tymolem poprzez nadkrytyczną impregnację rozpuszczalnikiem dwutlenkiem węgla jako płynem roboczym. Wydajność impregnacji tymolem wynosiła około 7% zarówno dla PP, jak i włóknin PP modyfikowanych koronami, zapewniając aktywność przeciwdrobnoustrojową przeciwko S. aureus, E. coli i Candida albicans. Niemniej jednak wyższa szybkość uwalniania tymolu z materiału modyfikowanego koronowo była spowodowana większą hydrofilowością powierzchni włókien [34].

Jednak równie ważne jest wykorzystanie tworzyw bakteriostatycznych w medycynie. Powierzchnie wszystkich wyrobów medycznych zapewniają środowisko do rozwoju drobnoustrojów i są podatne na infekcje drobnoustrojami. Pomimo ciągłego doskonalenia materiałów i technik, większość zakażeń szpitalnych pochodzi z urządzeń medycznych. Opracowano innowacyjny przeciwdrobnoustrojowy kopolimer bromku 4-winylo-n-heksylopirydyniowego (VP) i fosfonianu dimetylu (2-metakryloiloksyetylo) fosfonianu (DMMEP) w celu ograniczenia tworzenia się biofilmu i poprawy długotrwałego użytkowania urządzeń medycznych. Powlekanie kopolimeru (VP: DMMEP 30:70) na tytanie drastycznie zmniejsza przyczepność różnych bakterii chorobotwórczych (np. Streptococcus sanguinis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis).

Ponadto taka powłoka w minimalnym stopniu wpływa na komórki tkanek miękkich (ludzkie fibroblasty dziąseł lub skóry właściwej) [35]. Peptydy przeciwdrobnoustrojowe i syntetyczne mimetyki peptydów przeciwdrobnoustrojowych to nowa generacja środków przeciwdrobnoustrojowych o wysokiej aktywności przeciwdrobnoustrojowej o szerokim spektrum działania przeciwko różnorodnym patogenom i modulacji odpowiedzi immunologicznej [36,37,38,39,40,41].

Przeciwbakteryjne opatrunki na rany złożone z bawełnianej gazy zawierającej peptydy przeciwdrobnoustrojowe włączone do polikationu (chitozan) i polianionu (sól sodowa kwasu alginowego) wywierają silne działanie przeciwdrobnoustrojowe (w zakresie redukcji 4-6 log) dla Staphylococcus aureus i Klebsiella pneumonia. Opatrunki te okazały się również niecytotoksyczne dla normalnych ludzkich fibroblastów skórnych [42]. Opracowano nowy żel kompozytowy o kontrolowanym uwalnianiu tlenek cynku/gentamycyna-chitozan. Powoli uwalniając antybiotyk, ten kompozytowy żel wykazał wysoce skuteczne właściwości przeciwdrobnoustrojowe, hamując wzrost Staphylococcus aureus i Pseudomonas aeruginosa zarówno w warunkach planktonowych, jak i powierzchniowych. Stosowany w opatrunku utrzymywał wilgotne środowisko na styku rany i zapewniał uczucie chłodzenia i kojący efekt.

Co więcej, system ten jest w pełni skalowalny do każdego innego rozpuszczalnego leku, ponieważ cały roztwór pozostaje uwięziony w żelu kompozytowym ZnO-chitozan [43]. Zakażenie dróg moczowych związanych z cewnikiem jest najczęstszą infekcją szpitalną. Opracowano impregnację cewników moczowych kombinacją ryfampicyny, sparfloksacyny i triklosanu. Uwalnianie leków z silikonowych segmentów cewnika trwało ponad miesiąc. Cewniki przeciwdrobnoustrojowe mogą zapobiegać kolonizacji Proteus mirabilis, Staphylococcus aureus i Escherichia coli przez 7–12 tygodni. Nasycone cewniki mogą zmniejszać związane z cewnikiem zakażenie dróg moczowych zarówno podczas krótkotrwałego, jak i długotrwałego stosowania cewnika moczowego [44].

Należy także wspomnieć o metalach jak srebro, które mogą być toksyczne dla bakterii, wykazując działanie biobójcze w wyjątkowo niskich stężeniach lub takich jak miedź, mogące być również śmiertelne powyżej pewnego progu, pomimo ich znaczenia w biochemii organizmów. Ze względu na tę aktywność biobójczą metale były od stuleci szeroko stosowane jako środki przeciwdrobnoustrojowe w rolnictwie, opiece zdrowotnej i ogólnie w przemyśle. Związki metali, tlenków lub soli na bazie miedzi i srebra należą do najczęściej stosowanych środków przeciwdrobnoustrojowych w tym kontekście.

Tworzywa antybakteryjne najczęściej wzbogacone są o antybakteryjny dodatek w postaci nanocząstek srebra. Nanocząstki zapewniają zabezpieczenie w aplikacjach spożywczych, jednak nie jest to zabezpieczenie wystarczające w przypadku licznych zastosowań medycznych jak i po wielokrotnym przetwórstwie na przykład w druku przestrzennym. Tworzywa tego typu, zawdzięczają swoje antybakteryjne działanie uwolnieniu jonów srebra, przez co działają zarówno na Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne bakterie. Niszczą fizycznie komórki, co umożliwia tworzenie odporności bakteryjnej i często ma miejsce przy substancjach aktywnych organicznie. Istotnym czynnikiem limitującym stosowanie nanosrebra jest jednak relatywnie wysoka cena modyfikatora. Substancja aktywna jest homogenicznie rozmieszczona w tworzywie, więc antybakteryjne działanie zapewnione jest niezależnie od ścierania materiału. Aktywność tej substancji nie zmienia się z czasem, więc tym samym gwarantuje trwały efekt. Coraz więcej prac badawczych poświęconych jest zastosowaniu nanokrzemionki w materiałach antybakteryjnych, zwłaszcza w stosunku do bakterii cechujących się wysoką odpornością na antybiotyki.

Technologia przetwórstwa tworzyw, zwłaszcza druku przestrzennego, wymaga materiałów, które przy wysokich temperaturach i narażeniu na działanie promieniowania ultrafioletowego są trwałe i nie ulegają degradacji. Takich właściwości wymagają w szczególności elementy wystawione na działanie warunków atmosferycznych w nasłonecznionych obszarach.

Z literatury znane są liczne materiały do druku przestrzennego. Takim powszechnie stosowanym materiałem jest przykładowo polilaktyd - PLA - polimer należący do grupy poliestrów alifatycznych, wytwarzany z surowców naturalnych jak np. mączka kukurydziana, dzięki czemu jest on w pełni biodegradowalny. Polimer ten posiada właściwości podobne do akrylonitrylo-butadieno-styrenu - ABS, ale jest bardziej kruchy. Może być wykorzystywany z nim wymiennie, chyba że nie pozwala na to specyfika określonej drukarki. W procesie druku nie wymaga podgrzewanego stołu, ponieważ nie kurczy się w trakcie ochładzania. Tworzywo to nadaje się do szybkich, ozdobnych wydruków.

Innym, znacznie bardziej zaawansowanym tworzywem stosowanym w druku przestrzennym jest poliwęglan. Jest to termoplastyczne tworzywo o bardzo dobrych własnościach mechanicznych i dużej przezroczystości. Jego twardość i odporność na ściskanie jest zbliżona do aluminium. Poliwęglan jest stosowany wszędzie tam, gdzie potrzebne jest przezroczyste tworzywo o wyjątkowo dobrych parametrach mechanicznych. Jest wykorzystywany m.in. przy produkcji szyb odpornych na stłuczenie, butelek dla niemowląt, czy płyt CD. W przypadku druku przestrzennego, jest on stosowany w technologii FDM jako zamiennik dla ABS, jednakże do jego użytkowania potrzebna jest odpowiednio przystosowana drukarka, czego powodem jest wyższa temperatura topnienia materiału. Wydruki z poliwęglanu można wyginać i rozciągać jak twardą gumę (na ile pozwala na to ich konstrukcja), przynajmniej do czasu aż nie pękną lub się złamią.

Na rynku istnieje duże zapotrzebowanie na materiały termoplastyczne, o właściwościach antybakteryjnych, odpornych na działanie wysokich temperatur i promieniowania UV, zwłaszcza mieszanek poliestrowo- poliwęglanowych.

W obecnej sytuacji globalnego zagrożenia epidemiologicznego coraz bardziej istotne staje się stosowanie tworzyw, zwłaszcza w obiektach użyteczności publicznej, o ograniczonej zdolności do powierzchniowego rozwoju biofilmu. Jednym z przykładów producentów takich materiałów jest firma Leon, która stara się wprowadzać do swojego asortymentu tworzywa antybakteryjne i bakteriostatyczne zarówno jako elementy stolarki drzwiowej jak i tworzywowe oraz kompozytowe elementy użytkowe takie jak klamki. Tego typu nowoczesne materiały zwłaszcza bazujące na nanocząstkach tlenku krzemu, miedzi, srebra oraz domieszek wolframu stają się nie tylko komfortem ale koniecznością co pokazały ostatnie wydarzenia.

dr hab. Andrzej Swinarew prof. UŚ, Uniwersytet Śląski
Wydział Nauk Ścisłych i Technicznych, Akademia Wychowania Fizycznego im. J. Kukuczki w Katowicach. Kierownik grupy badawczej TWAIN.

Literatura:

1. Ross A.G.P., Olds G.R., Cripps A.W., Farrar J.J., McManus D.P. Enteropathogens and chronic illness in returning travelers. N. Engl. J. Med. 2013;368:1817–1825.
2. Lin Y.S., Lee M.Y., Yang C.H., Huang K.S. Biomedical devices for pathogen detection using microfluidic chips. Curr. Proteom. 2014;11:116–120.
3. Chan C.F., Huang K.S., Lee M.Y., Yang C.H., Wang C.Y., Lin Y.S. Applications of nanoparticles for antimicrobial activity and drug delivery. Curr. Org. Chem. 2014;18:204–215.
4. Sun D., Shahzad M.B., Li M., Wang G., Xu D. Antimicrobial materials with medical applications. Mater. Technol. 2015;30:B90–B95.
5. Siedenbiedel F., Tiller J.C. Antimicrobial polymers in solution and on surfaces: Overview and functional principles. Polymers. 2012;4:46–71.
6. Jain A., Duvvuri L.S., Farah S., Beyth N., Domb A.J., Khan W. Antimicrobial polymers. Adv. Healthc. Mater. 2014;3:1969–1985.
7. Desrousseaux C., Sautou V., Descamps S., Traore O. Modification of the surfaces of medical devices to prevent microbial adhesion and biofilm formation. J. Hosp. Infect. 2013;85:87–93.
8. Kargupta R., Bok S., Darr C.M., Crist B.D., Gangopadhyay K., Gangopadhyay S., Sengupta S. Coatings and surface modifications imparting antimicrobial activity to orthopedic implants. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2014;6:475–495.
9. Holban A.M., Iordanskii A., Grumezescu A.M., Bychkova A., Andronescu E., Mogoantă L., Mogoșanu G.D., Iordache F. Prosthetic devices with nanostructurated surfaces for increased resistance to microbial colonization. Curr. Pharm. Biotechnol. 2015;16:112–120.
10. Francolini I., Donelli G., Crisante F., Taresco V., Piozzi A. Antimicrobial polymers for anti-biofilm medical devices: State-of-art and perspectives. Adv. Exp. Med. Biol. 2015;831:93–117.
11. Zhang H., Chiao M. Anti-fouling coatings of poly(dimethylsiloxane) devices for biological and biomedical applications. J. Med. Biol. Eng. 2015;35:143–155.
12. Liu L., Li W., Liu Q. Recent development of antifouling polymers: Structure, evaluation, and biomedical applications in nano/micro-structures. WIREs Nanomed. Nanobiotechnol. 2014;6:599–614.
13. Ye Q., Zhou F. Antifouling surfaces based on polymer brushes. In: Zhou F., editor. Antifouling Surfaces and Materials. Springer; Berlin, Germany: 2015. pp. 55–81.
14. Xue Y., Xiao H., Zhang Y. Antimicrobial polymeric materials with quaternary ammonium and phosphonium salts. Int. J. Mol. Sci. 2015;16:3626–3655. doi: 10.3390/ijms16023626
15. Sedlarik V. Antimicrobial modifications of polymers. In: Chamy R., Rosenkranz F., editors. Biodegradation—Life of Science. InTech; Rijeka, Croatia: 2013. pp. 187–204.
16. Martins A.F., Facchi S.P., Follmann H.D., Pereira A.G., Rubira A.F., Muniz E.C. Antimicrobial activity of chitosan derivatives containing n-quaternized moieties in its backbone: A review. Int. J. Mol. Sci. 2014;15:20800–20832.
17. Deka S.R., Sharma A.K., Kumar P. Cationic polymers and their self-assembly for antibacterial applications. Curr. Top. Med. Chem. 2015;15:1179–1195.
18. Strempel N., Strehmel J., Overhage J. Potential application of antimicrobial peptides in the treatment of bacterial biofilm infections. Curr. Pharm. Des. 2015;21:67–84.
19. Alves D., Olívia Pereira M. Mini-review: Antimicrobial peptides and enzymes as promising candidates to functionalize biomaterial surfaces. Biofouling. 2014;30:483–499.
20. Mohamed M.F., Hammac G.K., Guptill L., Seleem M.N. Antibacterial activity of novel cationic peptides against clinical isolates of multi-drug resistant Staphylococcus pseudintermedius from infected dogs. PLoS ONE. 2014;9:1578.
21. Lopez-Meza J.E., Ochoa-Zarzosa A., Barboza-Corona J.E., Bideshi D.K. Antimicrobial peptides: Current and potential applications in biomedical therapies. BioMed Res. Int. 2015;2015
22. Aquino R.P., Auriemma G., Mencherini T., Russo P., Porta A., Adami R., Liparoti S., Della Porta G., Reverchon E., del Gaudio P. Design and production of gentamicin/dextrans microparticles by supercritical assisted atomisation for the treatment of wound bacterial infections. Int. J. Pharm. 2013;440:188–194.
23. Hornyák I., Madácsi E., Kalugyer P., Vácz G., Horváthy D.B., Szendrői M., Han W., Lacza Z. Increased release time of antibiotics from bone allografts through a novel biodegradable coating. BioMed Res. Int. 2014;2014.
24. Su L.C., Xie Z., Zhang Y., Nguyen K.T., Yang J. Study on the antimicrobial properties of citrate-based biodegradable polymers. Front. Bioeng. Biotechnol. 2014;2.
25. Macha I.J., Cazalbou S., Ben-Nissan B., Harvey K.L., Milthorpe B. Marine structure derived calcium phosphate-polymer biocomposites for local antibiotic delivery. Mar. Drugs. 2015;13:666–680.
26. Trivedi T.J., Rao K.S., Kumar A. Facile preparation of agarose-chitosan hybrid materials and nanocomposite ionogels using an ionic liquid via dissolution, regeneration and sol-gel transition. Green Chem. 2014;16:320–330.
27. Brooks B.D., Sinclair K.D., Grainger D.W., Brooks A.E. A resorbable antibiotic-eluting polymer composite bone void filler for perioperative infection prevention in a rabbit radial defect model. PLoS ONE. 2015;10:1578.
28. El-Gendy N., Qian J., Eshelman K., Rivera M., Berkland C. Antibiotic activity of iron-sequestering polymers. Biomacromolecules. 2015;16:1480–1488.
29. Noimark S., Weiner J., Noor N., Allan E., Williams C.K., Shaffer M.S., Parkin I.P. Dual-mechanism antimicrobial polymer–ZnO nanoparticle and crystal violet-encapsulated silicone. Adv. Funct. Mater. 2015;25:1367–1373.
30. Wang H., Liu H., Chu C., She Y., Jiang S., Zhai L., Jiang S., Li X. Diffusion and antibacterial properties of nisin-loaded chitosan/poly (l-lactic acid) towards development of active food packaging film. Food Bioprocess Technol. 2015;8:1657–1667.
31. Kuplennik N., Tchoudakov R., Zelas Z.B., Sadovski A., Fishman A., Narkis M. Antimicrobial packaging based on linear low-density polyethylene compounded with potassium sorbate. LWT Food Sci. Technol. 2015;62:278–286.
32. Busila M., Musat V., Textorbc T., Mahltigd B. Synthesis and characterization of antimicrobial textile finishing based on Ag:ZnO nanoparticles/chitosan biocomposites. RSC Adv. 2015;5:21562–21571.
33. Jang Y.S., Amna T., Hassan M.S. Nanotitania/mulberry fibers as novel textile with anti-yellowing and intrinsic antimicrobial properties. Ceram. Int. 2015;41:6274–6280.
34. Markovic D., Milovanovic S., Radeti M., Jokic B., Zizovic I. Impregnation of corona modified polypropylene non-woven materialwith thymol in supercritical carbon dioxide for antimicrobialapplication. J. Supercrit. Fluids. 2015;101:215–221.
35. Winkel A., Dempwolf W., Gellermann E., Sluszniak M., Grade S., Heuer W., Eisenburger M., Menzel H., Stiesch M. Introducing a semi-coated model to investigate antibacterial effects of biocompatible polymers on titanium surfaces. Int. J. Mol. Sci. 2015;16:4327–4342.
36. Fu T., Li Y., Thaker H.D., Scott R.W., Tew G.N. Expedient synthesis of SMAMPs via click chemistry. ACS Med. Chem. Lett. 2013;4:841–845.
37. Kuroda K., Caputo G.A. Antimicrobial polymers as synthetic mimics of host-defense peptides. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2013;5:49–66.
38. Thaker H.D., Cankaya A., Scott R.W., Tew G.N. Role of amphiphilicity in the design of synthetic mimics of antimicrobial peptides with Gram-negative activity. ACS Med. Chem. Lett. 2013;4:481–485.
39. Takahashi H., Palermo E.F., Yasuhara K., Caputo G.A., Kuroda K. Molecular design, structures, and activity of antimircobial peptide-mimetic polymers. Marcomol. Biosci. 2013;13:1285–1299.
40. Liu R., Chen X., Chakraborty S., Lemke J.J., Hayouka Z., Chow C., Welch R.A., Weisblum B., Masters K.S., Gellman S.H. Tuning the biological activity profile of antibacterial polymers via subunit substitution pattern. J. Am. Chem. Soc. 2014;136:4410–4418.
41. Choi H., Chakraborty S., Liu R., Gellman S.H., Weisshaar J.C. Single-cell, time-resolved antimicrobial effects of a highly cationic, random nylon-3 copolymer on live Escherichia coli. ACS Chem. Biol. 2016;11:113–120.
42. Gomes A.P., Mano J.F., Queiroz J.A., Gouveia I.C. Incorporation of antimicrobial peptides on functionalized cotton gauzes for medical applications. Carbohydr. Polym. 2015;127:451–461.
43. Vasile B.S., Oprea O., Voicu G., Ficai A., Andronescu E., Teodorescu A., Holban A. Synthesis and characterization of a novel controlled release zinc oxide/gentamicin-chitosan composite with potential applications in wounds care. Int. J. Pharm. 2014;463:161–169
44. Fisher L.E., Hook A.L., Ashraf W., Yousef A., Barrett D.A., Scurr D.J., Chen X., Smith E.F., Fay M., Parmenter C.D., et al. Biomaterial modification of urinary catheters with antimicrobials to give long-term broadspectrum antibiofilm activity. J. Control. Release. 2015;202:57–64.