Изучение эмиссии активного хлора из иммобилизованных N-хлорсуфонамидов натрия при действии активаторов аминного типа. Образование хлорированных формы активаторов, отличающихся различной степенью устойчивости. Микробиологическая проверка растворов.
Аннотация к работе
При применении только АБ - препаратов наблюдается незначительное угнетение роста.The aim of our study to examine the effectiveness of a combination of antibacterial drugs and low-level laser radiation on Escherichia coli with periodontitis. Dedicated 7 E. coli strains and the reference strain E. coli ATCC № 25922 was used to examine the effect of laser radiation, when used in conjunction with antibacterial (AB) preparations for 5 min. and without using laser light. With simultaneous application of LLLT and rifampicin observed lack of growth indicators, while the use of amoxicillin / clavunate and laser radiation, the figure was 8,0±0,8 CFU /ml (p<0,001). After irradiation for 5 min. without addition of antibiotic growth stimulation been observed isolates of E. coli. When adding ABP are observed significant inhibition of growth and change in culture properties of E. coli.Затем содержание активного хлора за счет образования стабильных в растворе соединений - N-хлортаурина и N-хлорсульфаминовой кислоты, образование которых подтверждается присутствием в УФ спектрах полос поглощения с максимумом 250 нм, указывающих на наличие в молекулах монохлораминовых фрагментов (для дихлораминовых производных максимум поглощения находится при 300 нм), что согласуется с литературными данными [Савельева, 2011]. сульфохлорид действием аммиачной воды переводился в сульфамид и, наконец, обработкой раствором гипохлорита натрия в щелочной среде в N-хлорсульфонамиднатрия: C l Синтезированные иммобилизованные N-хлорсульtrialмиды натрия имеют следующие характеристики: содержание активного хлора, для макропористого сополимера составляет - 8,3 %, гелевого - 8,7 %; влажность при естtrialнной сушке 20,0 % и 22,8 % соответственно. Для увеличения концентрации активногохлорав растворах обычных N-хлорарилсульфонамидов применяют активаторы - соли аммония (хлористый аммоний, сульфат аммония, нитрат аммония), взятые в количестве, эквивалентом содержанию активного хлора в N-хлорамине, или 10 % раствор аммиака. Нами в качестве активаторов выделения активного хлора из иммобилизованных N-хлорсульфонамидов натрия использовались - аммоний хлористый, катионит КУ2-8 в аммониевой форме, водный аммиак, сульфаминовая кислота и таурин. Анализ показал, что в них отсутствует "активный хлор", т.е. активаторы в выбранных концентрациях обеспечили полную эмиссию активного хлора из смол.
Введение
Известно, что растворы хлорноватистой кислоты проявляют антимикробные, фунгицидные,вируцидные и противоглистные свойства, причем у большинства болезнетворных микроорганизмов отсутствует привыкание к таким растворам. Поэтому в медицине наметилась тенденция замены антибиотиков (там, где это возможно) на растворы, содержащие "активный хлор". В качестве источника"активного хлора" (растворов хлорноватистой кислоты) для лечения инфицированных ран и приготовления дезинфицирующих растворов нахо-ДЯТN-хлорарилсульфонамиды натрия(хлорамин Б,хлорамин Т и другие N-хлорамины). Однако существенным недостатком хлораминов является попадание в приготавливаемый антимикробный раствор молекул -носителей хлорамидной функции (арилсульфамидов и др.),загрязняющих его.
В этой связи представлялось интересным исследовать возможность применения иммобилизованных N-хлорсульфонамидов натрия на полимерной подложке для приготовления дезинфицирующих и антимикробных растворов. В отличие от обычных N-хлорарилсульфонамидов натрия, при использовании иммобилизо-
88
ванных N-хлорсульфонамидов сульфамидостается закрепленным на матрице и не попадает в приготавливаемый раствор. Такой сульфамид может быть вновь превращен в N-хлорсульфонамид натрия после соответствующей подготовки и обработки. Полимеры с N-хлорсульфонамидными группами в натриевой форме, привитые к различным полимерным матрицам, известны уже давно [Богочек, Коциолек-Балявейдер, 1987; Nakamura,1954;Emerson etal.,1978;Bogoczek,Kociolek-Balawejder, 1986]. Однако, важным и неисследованным аспектом практического применения таких веществ является отсутствие сведений о скорости эмиссии хлора и стабильности полученных растворов.
Целью настоящего исследования явилось изучение эмиссии активного хлора из N-хлорсульфонамидов натрия, иммобилизованных на сополимере стирола с дивинилбензолом в водные растворы с использованием различных активаторов аминного типа.
Материалы и методы
Нами были синтезированы иммобилизованные N-хлорсульфонамиды натрия на полимерной подложке.
“BIOMEDICAL AND BIOSOCIAL ANTHROPOLOGY” 2014,№22
ORIGINAL ARTICLES
В качестве исходного материала были использованы сополимеры стирола с дивинилбензолом макропористой и гелевой структур производства ГП "Смолы" г. Днепродзержинск (Украина) с содержанием дивинил-бензола не более 8 % (используемые для производства катионитов и анионитов). Синтез осуществлялся последующей схеме превращений: сначала проводилось сульфохлорирование сополимера стирола с дивинилбензолом хлорсульфоновой кислотой. Затем содержание активного хлора за счет образования стабильных в растворе соединений - N-хлортаурина и N-хлорсульфаминовой кислоты, образование которых подтверждается присутствием в УФ спектрах полос поглощения с максимумом 250 нм, указывающих на наличие в молекулах монохлораминовых фрагментов (для дихлораминовых производных максимум поглощения находится при 300 нм), что согласуется с литературными данными [Савельева, 2011].
сульфохлорид действием аммиачной воды переводился в сульфамид и, наконец, обработкой раствором гипохлорита натрия в щелочной среде в N-хлорсульфонамиднатрия:
C l
SO2NCLNA H2NCH2CH2SO3H NHCH2CH2SO3H
Cl
HSO3Cl
-H O
2
NH OH SO Cl
4
2
SO2NH2 AOCL SO2NCLNA
N
SO2NCLNA H2NSO3H NHSO3H
После завершения измерений концентраций актив-
Синтезированные иммобилизованные N-хлорсульtrialмиды натрия имеют следующие характеристики: содержание активного хлора, для макропористого сополимера составляет - 8,3 %, гелевого - 8,7 %; влажность при естtrialнной сушке 20,0 % и 22,8 % соответственно. Содержание SO3H-групп для обоих сополимеров составляет 0,27 мг-экв/г. Соединения устойчивы при хранении на воздухе в закрытых сосудах и защищенном отсвета месте; потеря активного хлора через 12 месяцев хранения для обоих сополимеров составила не более 1 %. Строение синтезированных соединений подтверждено методом ИК спектроскопии. Привнесении в воду иммобилизованных N-хлорсульфонамидов натрия на полимерном носителе происходит медленный процесс гидролиза, сопровождающийся выделением хлорноватистой кислоты. Содержание активного хлора составляет 3 - 8 мг/дм3, что достаточно для очистки воды от E.coli- бактерий и других болезнетворных микроорганизмов и может найти применение для хранения воды технического назначения [Богочек, Коциолек-Балявейдер, 1987; Emerson et al., 1978]. Однако, такие концентрации активного хлора недостаточны для применения этих растворов в качестве антимикробных и дезинфицирующих. Для увеличения концентрации активногохлорав растворах обычных N-хлорарилсульфонамидов применяют активаторы - соли аммония (хлористый аммоний, сульфат аммония, нитрат аммония), взятые в количестве, эквивалентом содержанию активного хлора в N-хлорамине, или 10 % раствор аммиака. Нами в качестве активаторов выделения активного хлора из иммобилизованных N-хлорсульфонамидов натрия использовались - аммоний хлористый, катионит КУ2-8 в аммониевой форме, водный аммиак, сульфаминовая кислота и таурин. На рис. 1 и 2, видно, что для полимеров, как на макропористой, так и на гелевой подложках наибольшие концентрации активногохлорав растворахдостигаются при активации таурином.Несколькоменьшиеконцентрации активного хлора получаются при активации сульфаминовой кислотой. Эти активаторы обеспечивают такое
“BITRIALCAL AND BIOSOCIAL ANTHROPOLOGY” 2014,№22 ного хлора в растворах образцы отработанных смол были проверены на наличие в них остаточных N-хлор-сульфонамидных групп. Анализ показал, что в них отсутствует "активный хлор", т.е. активаторы в выбранных концентрациях обеспечили полную эмиссию активного хлора из смол. На основании полученных данных можно заключить, что испытанные активаторы быстро диффундируют в гранулу, адсорбируются на ее поверхности и вызывают разложение N-хлорсульфо-намидных групп. В результате образуются хлорированные формы активаторов, отличающиеся различной степенью устойчивости. Следует также отметить, что иммобилизованный N-хлорсульфонамиднатрия макропористой структурыбыстреевыделяетактивный хлор,чем гелевой, что вполне объяснимо различиями в их структурах. Этот факт может свидетельствовать, что лимитирующей стадией процесса является процесс диффузии.
Нами проведена микробиологическая проверка не-которыхполученныхрастворовнаантимикробныесвой-ства. Так был испытан раствор хлорноватистой кислоты концентрацией 30 мг/дм3, полученный из иммобилизованного N-хлорсульфонамида натрия. Испытания проводились на тестовых культурах условно патогенных микроорганизмов, взятых из фонда музея культур кафедры микробиологии, вирусологии, иммунологии и эпидемиологии ГУ "Днепропетровская медицинская академия". В раствор хлорноватистой кислоты вносились тест-культуры микроорганизмов в концентрации 108 кл./мл. Культуры выдерживались в растворе хлорноватистой кислоты в течение 0, 1, 5, 10, 20 мин., после чего проводилось определение жизнеспособных клеток методом разведений и высева на плотные питательные среды в чашках Петри. Последние инкуби-ровались в термостате при 37°С в течение 24 ч, а затем производился подсчет КОЕ (колониеобразующих единиц) на 1 мл и перерасчет концентрации выживших клеток тест-культур. Результаты приведены в табл. 1. Из приведенных данных следует, что уже через 5 мин.микроорганизмытест-культур E.coliи K.Pneumoniae
89
Концентрация [Cl], мг/дм
3
ORIGINAL ARTICLES
1000
900 I
800
700 II
Концентрация [Cl], мг/дм
3
600
500
400
300 III
200
100 IV
0 V
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Время, часов
1000
900 I
800
700
600
II
500
400
300 III
200
100 IV V
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Время, часов
Рис. 1. N-Хлорсульфонамид натрия, иммобилизованный насополимерестиролдивинилбензолмакропористойструк-туры. Зависимость концентрации активногохлора от вре-менивыдержкиииспользуемогоактиватора:I-таурин конц. 4,6 ммоль; II- сульфаминовая кислота конц. 4,1 ммоль; III -аммиак водный конц. 6,0 ммоль (в пересчете на 100 %); IV - аммоний хлористый конц. 4,0 ммоль; V- КУ2-8 аммонийная формаконц.5,0ммоль. полностью инактивируются. Через 10 мин. в растворе обнаруживаются только микроорганизмы тест-культур A.viridans (2,3X102) и B.subtilis (106), а через 20 мин. инактивируются полностью все испытуемые микроорганизмы. Полученные результаты подтверждают высокую антимикробную активность низко концентрированных растворов хлорноватистой кислоты. Так компания "NOVABAY Pharmaceuticals" (США) разработала состав и освоила выпуск препарата "NEUTROPHASE" -стабилизированного раствора хлорноватистой кислоты концентрацией 100 мг/дм3, предназначенного для лечения труднозаживающих инфицированных ран [Crew et al., 2012]. Препарат успешно применяется в медицинской практике США, ряде стран Азии и Европы.
Нами также были проведены микробиологические испытания РАСТВОРАN-хлортауринаконцентрацией 450 г/дм3, полученного из N-хлорсульфонамида натрия гелевой структуры наподавление микроорганизмов тест-КУЛЬТУРЫSTAPHYLOCOCCUSAUREUS(MRSA).Найдено,чтопри такой концентрации N-хлортаурин подавляет микроорганизмы этого видана 85 %. Эти данные хорошо согласуются с результатами, полученными фирмой "NOVABAY Pharmaceuticals" при испытаниях аналогов N-хлортаурина (88% подавления) [Jekle et al., 2013]. Следует отметить, что в отличие от хлорноватистой кислоты N-хлортаурин проявляет антимикробнуюактивность при более высоких концентрациях, чтообъясняется его меньшей окислительной способностью. В то же время, N-хлортаурин неоказывает негативноговоздействия на здоровые ткани организма и обладает дополнительным свойством - способностью ингибировать коллаге-назу и эластазу [Fitzgerald, Fitzgerald, 1989].
90
Рис. 2. N-Хлорсульфонамид натрия, иммобилизованный насополимерестирол дивинилбензол гелевой структуры. Зависимость концентрации активногохлорав растворе от временивыдержки и используемогоактиватора:I-таурин, конц.4,6ммоль;II-сульфаминоваякислота,конц.4,1ммоль; III - аммиак водный конц, 6,0 ммоль (в пересчете на 100 %); IV - аммоний хлористый, конц. 4,0 ммоль; V - КУ2-8 аммонийная форма,конц. 5,0ммоль.
Таким образом, нами показано, что для приготовления дезинфицирующих растворов с использованием модифицированных полимеров целесообразно применение таурина или сульфаминовой кислоты.
Экспериментальная часть
ИК спектры синтезированных соединений записаны НАИК-Фурье спектрометре THERMOSCIENTIFICNICOLETIS10 в виде мелкодисперсных порошков методом диффузного отражения и обработаны в программе OMNIC 8.
УФ-спектры РАСТВОРОВN-хлортауринаи N-хлорсульфаминовой кислоты записаны на спектрофотометре СФ-2000 в кюветах К10, раствор сравнения - дистиллированная вода.
Синтезиммобилизованных N-хлорсульфонамидов натрия
К гелевому или макропористому сополимеру стирола с дивинилбензолом массой 110 г (1,0 моль) прибавляют 800 мл 1,2-дихлорэтана, перемешивают и оставляют на 12 ч. Затем к массе из капельной воронки при перемешивании прибавляют 132 мл (2,0 моля) хлорсульфоновой кислоты с такой скоростью, чтобы температурареакционной массы не поднималась выше 45°С.Реакционнуюмассуперемешивают при этой температуре 3 ч, охлаждают до 20°С после чего отфильтровывают смолу на фильтре Шотта. Промывают полученный сульфохлорид на фильтре 1,2-дихлорэтаном. Переносят сульфохлорид в керамическую выпарную чашу и выдерживают при периодическом перемешивании в вытяжном шкафу 1 ч, для частичного удаления растворителя. Затем порциями при перемешивании прибавляют смолу к 800 мл охлажденного до 0°С
Количество микроорганизмов после экспозиции в растворе активного хлора, Вид микро- кл/мл, t = 4°C организма Экспозиция ? (мин)
№
0 1 5 10 20
Выделившийся йод титруют 0,1 н раствором тиосуль-фатанатрия.
Определение эмиссии активного хлора из иммобилизованных N-хлорсульфонамидов натрия
Навеску иммобилизованного N-хлорсульфонамида натрия, массой около 1 г, точная навеска, помещают в конус на 250 мл, прибавляют 100 мл дистиллированной
1 А. viridans 108 107 2 Е. coli 108 108 3 B. Subtilis 108 108 4 C. albicans 108 108 5 P. aeruginosa 108 108 6 S. aureus 108 108
7 K. pneumoniae 108 106
2,9x104
0
3,4x106
2x104
2x104
2x104
0
2,3x102 0
0 0
106 0
0 0
0 0
0 0
0 0 воды и расчетное количество активатора (массы приведены на рис. 1 и 2). Содержимое термостатируют при температуре 20 °С в темном месте, периодически перемешивая. Через определенные промежутки времени (30 мин, 1 ч, 2 ч, 3 ч) из раствора отбирают аликвоту объемом 10 мл и помещают ее в конус, добавляют 30 мл дистиллированной воды, 10 мл 10 % раствора КІ и
10 мл 10 % раствора H2SO4. Перемешивают после добавления каждогореактива и выдерживают 3мин в тем-
10 % раствора аммиака. Массу оставляют на 12 ч., образовавшийся сульфамид отфильтровывают под вакуумом, промывают на фильтре водой и смолу переносят в 600 мл 10 % раствора NAOH, перемешивают и оставляют на 2 ч. Декантируют раствор щелочи, а к натриевой соли сульфамидаприбавляют,при перемешивании, небольшими порциями 800 мл 12 % раствора гипохлорита натрия и оставляют массу на12 ч. Отфильтровывают N-хлорсульфонамид натрия под вакуумом, промывают водой на фильтре, переносят в дистиллированную воду и оставляют на 12 ч, периодически перемешивая. Затем смолу отфильтровывают под вакуумом, промывают дистиллированной водой и сушат на воздухе до постоянного веса. Получают 260 г N-хлорсульфонамида натрия в виде гранул светло желтого цвета с легким запахом хлора. Выход - 83 % (в пересчете на безводный продукт).
Определение содержания активного хлора в иммобилизованных N-хлорсульфонамидах натрия
Навеску N-хлорсульфонамида натрия массой около 1 г, точная навеска, помещают в конус на 250 мл, приливают 100 мл дистиллированной воды, добавляют 10 мл 10 % раствора КІ и 10 мл 10 % H2SO4, перемешивают после добавления каждого реактива. Содержимое нагревают наводяной бане дополноговыделения йода. ном месте. Затем титруют 0,1 н раствором тиосульфата натрия (при использовании в качестве активаторов таурина, сульфаминовой кислоты и водного аммиака) или 0,01 н раствором тиосульфата натрия (при использовании в качестве активаторов - аммония хлористого и ка-тионита КУ2-8 в аммониевой форме).
Выводы и перспективы дальнейших разработок
1.Врезультатепроведенных исследований установлено, что для получения дезинфицирующих растворов с использованием N-хлорамидов натрия, иммобилизованных на полимерной основе (сополимер стирола с дивинилбензолом), целесообразно использование активаторов аминного типа. 2. Оптимальные результаты достигаются при использовании в качестве активаторов сульфаминовой кислоты и таурина. При этом через 2 - 3 ч достигается оптимальная концентрация активного хлора 600 - 900 мг/дм3.
3. Растворы показывают высокую антибактериальную активность в отношении широкого спектра болезнетворных микроорганизмов.
Полученные результаты, после расширенных испытаний материалов, могут быть использованы в медицинской практике.
trialk литературы БОГОЧЕКР.Катионообменники,схлори- рующими, окислительными и бактерицидными свойствами / Р. Богочек, Э. Коциолек-Балявейдер // Высокомолекуляр. соединения. -1987.-Т.29А,№11.-С.2346-2352. Савельева Е.Л. Механизм угнетения начальной агрегации тромбоцитов гипохлоритомнатрия ИN,N-дихлор-таурином:автореф.дис.наполуче- ние науч.степени канд.биол. наук :спец.03.01.02.Рос.гос.мед.ун-т. / Е.Л. Савельева. - М., 2011. - 26 с.
Bogoczek R. N-Monohalogeno- and N,Ndihalogeno (styrene-co-divinylbenzene) sulfonamide / R. Bogoczek, E. NAKAMURAY.High polymerscontaining free Kociolek-Balawejder//POLYMERCOMM. functional groups. VII. Insoluble resins - 1986. - Vol. 27. - P. 286. containing sulfonamide, sulfochlora-
Emerson D.W. Functionally Modified Poly mide, or sulfodichloramide group / Y. (styrene-divinylbenzene).Preparation, Nakamura // J. Chem. Soc. Japan. -CHARACTERIZATIONANDBACTERICIDALACTION 1954. - Vol. 57. - P. 818-819.
/ D.W. Emerson, D.T. Shea, E.M. NEUTROPHASE® in chronic non-healing Sorensen//Ind.Eng.Chem.Prod.Res. wounds/J.Crew,R.Varilla,T.A.Rocas Dev.- 1978.- Vol.17.- №3.- P.269. et all. // Int. J. Burn Trauma. - 2012.
Fitzgerald D.J. Role of thrombin and - 2(3). - P. 126-134. THROMBOXANEA2inreocclusionfollowing NVC-422 Inactivates Staphylococcus coronarythrombolysiswith tissue-type aureus Toxins / A. Jekle, J. Yoon, M. plasminogenactivator/D.J.Fitzgerald, Zuck et all. // J. Antimicrob. Agents G.A.Fitzgerald//Proc.Natl.Acad.Sci. ANDCHEMOTHER.- 2013.- Vol.57.- № USA.- 1989.-Vol.86.- P.7585-7589. 2. - P. 924-929.
ОТРИМАННЯ ДЕЗІНФІКУЮЧИХ ТА АСЕПТИЧНИХ РОЗЧИНІВ З ВИКОРИСТАННЯМ МОДИФІКОВАНИХ ПОЛІМЕРІВ
Резюме. Вивчена емісія активного хлору з іммобілізованих N-хлорсуфонамідів натрію при дії активаторів амінного типу. Встановлено, що концентрація активного хлору в розчині визначається стабільністю хлорованих форм активатора.
THE OBTAINING OF THE DISINFECTANT AND ASEPTIC SOLUTION WITH USING OF THE MODIFIED POLYMERS Summary. The emission of the active chlorine from immobilized sodium N-chlorsulfonamides under the action of amine type activators has been studied. It has been found that the concentration of active chlorine in the solution is determined by the stability of chlorinated activator forms.
Бурмистров Константин Сергеевич - профессор кафедры технологии органических веществ и фармацевтических препаратов ГВУЗ "УГХТУ", доктор химических наук, профессор; 38 0562 47-36-27; kkssburm@yandex.ru
Торопин Владимир Николаевич - соискатель ученой степени кандидата химических наук кафедры технологии органических веществ и фармацевтических препаратов ГВУЗ "УГХТУ"; 38 0562 47-36-27; tvn87@yandex.ru trialин Николай Владимирович - ведущий инженер НИИ Гальванохимии ГВУЗ "УГХТУ"; 38 0562 47-36-27; tvn87@yandex.ru.
Кременчуцкий Геннадий Николаевич - заведующий кафедрой микробиологии, вирусологии, иммунологии и эпидемиологии ГУ "Днепропетровская медицинская академия" МЗ Украины, доктор медицинских наук, профессор; 38 056 713-51-88
1Вінницький національний медичний університет імені М.І. Пирогова (вул. Пирогова, 56, м. Вінниця, Україна, 21018); 2Військово-медичний клінічний центр Центрального Регіону (вул. Свердлова, 185, м. Вінниця, Україна, 21018) РЕЗУЛЬТАТИ ПОРІВНЯЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ЧУТЛИВОСТІ ДО АНТИСЕПТИКІВ ПЛІВКОВИХ ТА ПЛАНКТОННИХ ФОРМ БАКТЕРІЙ
Резюме. В роботі дослідженовидовий склад мікрофлори, щоколонізує у вигляді біоплівок поверхню ендотрахеальних інтубаційнихтрубок в процесінадання дихальноїпідтримки пацієнтамвідділень реанімації.Наведеніданіщодочутливості виділенихмікроорганізмівдоантибіотиків.Визначенозначення мінімальнихбактерициднихконцентраційперекисуводню, повідон-йодутарядуповерхнево-активнихантисептиківдля плівковихтапланктоннихформвиділенихштамівбактерій. Ключові слова: бактеріальні плівки, чутливість до антисептиків.
Протягом понад 150 років мікробіологія ґрунтува-лась на дослідженні чистих культур мікроорганізмів. В останні роки більшістю фахівців визнано, що у природних умовах мікроорганізми існують у вигляді структурованих, закріплених до різноманітних поверхонь, співтовариств - біоплівок, і їх властивості у такому стані відрізняються від властивостей окремих клітин, завішених у рідкому середовищі.
Біоплівка є багатошаровою мікробною структурою, у якійбактеріальні клітини прикріплені доповерхні розділу фаз і одна до одної і вкриті біополімерним матриксом. Виникнення спільнот мікроорганізмів, що мають плівчасту структуру, є одним із способів виживання бактерій у мікробіоценозі. Вважається, що 90 % вивчених видів таксономічного домену Bacteria здатні до плівкоутворення. Встановлено, що бактеріальні біоплівки є патогенетичним чинником хронічних інфекційних процесів у людей. В першу чергу це сто-сується процесів, повязаних з наданням медичної до-помоги, особливо із застосуванням імплантатів (кате-
92
терів,ендопротезів,ендотрахеальних інкубаційнихтру-бок) [Балко та ін., 2013].
Взаємостосунки окремих субпопуляцій мікроорганізмів у складі біоплівки регулюються недавно відкритим механізмом міжклітинних комунікацій, що одержав назву "quorum sensing". Механізм діє шляхом продукції бактеріальними клітинами сигнальних молекул, які забезпечують колективну координацію експресії і репресії генів в популяції бактерій. Завдяки наявності цього механізму забезпечується внутрішньопопуляційне диференціювання клітин, регулюються ростові процеси, напрямок руху клітин, апоптоз [Афіногенова, Даровська, 2011].
Бактеріальні клітини, вкарбовані у матрикс, захищені від зовнішніх впливів і відрізняються високим рівнем толерантності до дії факторів імунітету, антибіотиків, антисептиків, дезінфектантів. Полімери матриксу виконують роль молекулярного фільтру, що запобігає хімічним впливам на клітини. Окремі елементи матриксу (гліцерол-фосфорильовані бета-глюкани