biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2023-13-2-26-33bioph-650Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESБактерицидная эффективность использования высокоинтенсивного импульсного широкополосного облучения при лечении инфицированных ранBactericidal effectiveness of high-intensity pulsed broadband irradiation in treating infected woundsАбдувосидовХ. А.AbduvosidovKh. A.

Москва

Тверь

Moscow

Tver

sogdiana99@gmail.comЧудныхС. М.ChudnykhS. M.

Тверь

Москва

Tver

Moscow

ЕгоровВ. С.EgorovV. S.

Москва

Moscow

ФилимоновА. Ю.FilimonovA. Yu.

Москва

Moscow

КоролёваИ. А.KorolyovaI. A.

Москва

Moscow

КамруковА. С.KamrukovA. S.

Москва

Moscow

БагровВ. В.BagrovV. V.

Москва

Moscow

КондратьевА. В.Kondrat’evA. V.

Москва

Moscow

ФГБОУ ВО Российский биотехнологический университет; ФГБОУ ВО Тверской государственный медицинский университет Минздрава России; ГБУЗ Московский клинический научно-практический центр им. А.С. Логинова ДЗМРоссияFSBEI HE «Russian Biotechnological University»; FSBEI HE «Tver State Medical University» of MOH of Russia; FSBEI HE «Russian University Of Medicine» of MOH of RussiaRussian FederationФГБОУ ВО Тверской государственный медицинский университет Минздрава России; ГБУЗ Московский клинический научно-практический центр им. А.С. Логинова ДЗМ; ФГБОУ ВО Российский университет медицины Минздрава РоссииРоссияFSBEI HE «Tver State Medical University» of MOH of Russia; FSBEI HE «Russian University Of Medicine» of MOH of Russia; Moscow Clinical Scientific Center n.a. A.S. LoginovRussian FederationГБУЗ Московский клинический научно-практический центр им. А.С. Логинова ДЗМ; ФГБОУ ВО Российский университет медицины Минздрава РоссииРоссияFSBEI HE «Russian University Of Medicine» of MOH of Russia; Moscow Clinical Scientific Center n.a. A.S. LoginovRussian FederationГБУЗ Московский клинический научно-практический центр им. А.С. Логинова ДЗМРоссияFSBEI HE «Russian University Of Medicine» of MOH of RussiaRussian FederationФГБОУ Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)РоссияFSBEI HE «Bauman Moscow State Technical University»Russian Federation2024310720241322633Copyright © Абдувосидов Х.А., Чудных С.М., Егоров В.С., Филимонов А.Ю., Королёва И.А., Камруков А.С., Багров В.В., Кондратьев А.В., 20242024Абдувосидов Х.А., Чудных С.М., Егоров В.С., Филимонов А.Ю., Королёва И.А., Камруков А.С., Багров В.В., Кондратьев А.В.Abduvosidov K.A., Chudnykh S.M., Egorov V.S., Filimonov A.Y., Korolyova I.A., Kamrukov A.S., Bagrov V.V., Kondrat’ev A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/650

Целью исследования явилось изучение бактерицидной эффективности высокоинтенсивного импульсного широкополосного облучения при лечении инфицированных ран. Проведено экспериментальное исследование на 90 половозрелых крысах-самцах линии Wistar (3 группы). Моделировали инфицированную рану контаминированием Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Candida albicans. Животным 1-й группы проводили высокоинтенсивное импульсное широкополосное облучение. Животным 2-й группы проводили традиционное УФ облучение. Животным 3-й группы проводили туалет раны раствором хлоргексидина 0,1%. Проведенное исследование показало, что к 3-му дню лечения у животных, которым проводили импульсное высокоинтенсивное широкополосное облучение ран, имело место существенное уменьшение контаминации Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumonia и Pseudomonas aeruginosa по сравнению с 3-й группой. К 7-му дню лечения в 1-й и во 2-й группах у большинства животных наблюдали полную деконтаминацию ран в отношении Staphylococcus aureus и Klebsiella pneumoniae. У большинства животных 1-й группы выявлено полное очищение ран от Pseudomonas aeruginosa. К 10-му дню практически у всех животных 1-й группы отмечена полная деконтаминация ран. Статистический анализ показал, что к 10-му дню лечения у животных 1-й и 2-й групп по отношению к Staphylococcus aureus и Klebsiella pneumoniae выявлена существенная разница в снижении степени контаминации ран по сравнению с результатами у животных 3-й группы. Таким образом, применение импульсного высокоинтенсивного широкополосного облучения ран снижает степень контаминации патогенных микроорганизмов в более ранние сроки.

The study aimed to investigate the bactericidal eŠcacy of high-intensity pulsed broadband irradiation in the treatment of infected wounds. An experimental study was conducted on 90 mature male Wistar rats. An infected wound model was created by contaminating with Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, and Candida albicans. Animals in Group 1 received high-intensity pulsed broadband irradiation. Animals in Group 2 received traditional UV irradiation. Animals in Group 3 had their wounds cleaned with 0.1% chlorhexidine solution. By the 3rd day of treatment, animals that received pulsed high-intensity broadband irradiation showed a signifiant reduction in contamination by Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, and Pseudomonas aeruginosa compared to Group 3. By the 7th day of treatment, half or the majority of animals in Groups 1 and 2 showed complete decontamination of wounds concerning Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae. Most animals in Group 1 showed complete wound clearance of Pseudomonas aeruginosa. By the 10th day, nearly all animals in Group 1 demonstrated complete decontamination of wounds. Statistical analysis revealed a signifiant difference in the reduction of wound contamination with Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae by the 10th day in Groups 1 and 2 compared to Group 3. Thus, the use of high-intensity pulsed broadband irradiation of wounds reduces the degree of pathogenic microorganism contamination in a shorter time frame.

инфицированная ранаультрафиолетовое облучениеимпульсное высокоинтенсивное широкополосное облучениеместное лечение ранбактериологический контрольinfected woundultraviolet irradiationhigh-intensity pulsed broad-spectrum irradiationlocal wound treatmentbacteriological controlReferencesHariyanto H., Yahya C.Q., Cucunawangsih C., Pertiwi C.L.P. Antimicrobial resistance and mortality // Afr J Infect Dis. – 2022. – Vol. 16 (2). – P. 13-20. doi: 10.21010/Ajid.v16i2.2.Hariyanto H., Yahya C.Q., Cucunawangsih C., Pertiwi C.L.P. Antimicrobial resistance and mortality. Afr J Infect, 2022, vol. 16 (2), pp.. 13-20. doi: 10.21010/Ajid.v16i2.2.Reyes J., Komarow L., Chen L., Ge L., Hanson B.M., et all. Antibacterial Resistance Leadership Group and Multi-Drug Resistant Organism Network Investigators. Global epidemiology and clinical out-comes of carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa and associated carbapenemases (POP): a prospective cohort study // Lancet Microbe. – 2023. – Vol. 4(3). – P. 159-170. doi: 10.1016/S2666-5247(22)00329-9.Reyes J., Komarow L., Chen L., Ge L., Hanson B.M., et all. Antibacterial Resistance Leadership Group and Multi-Drug Resistant Organism Network Investigators. Global epidemiology and clinical outcomes of carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa and associated carbapenemases (POP): a prospective cohort study. Lancet Microbe, 2023, vol. 4(3), pp. 159-170. doi: 10.1016/S2666-5247(22)00329-9.Hall-Stoodley L., Costerton J.W., Stoodley P. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases // Nat Rev Microbiol. – 2004. – Vol. 2 (2). – P. 95-108. doi: 10.1038/nrmicro821.Hall-Stoodley L., Costerton J.W., Stoodley P. Bacterial bio˝lms: from the natural environment to infectious diseases. Nat Rev Microbiol, 2004, vol. 2 (2), pp. 95-108. doi: 10.1038/nrmicro821.Stewart P.S., Costerton J.W. Antibiotic resistance of bacteria in biofilms // Lancet. – 2001. – Vol. 358 (9276). – P. 135-138. doi: 10.1016/s0140-6736(01)05321-1.Stewart P.S., Costerton J.W. Antibiotic resistance of bacteria in biofilms. Lancet, 2001, vol. 358 (9276), pp. 135-138. doi: 10.1016/s0140-6736(01)05321-1.St Denis T.G., Dai T., Izikson L., Astrakas C., Anderson R.R., Hamblin M.R., Tegos G.P. All you need is light: antimicrobial photoinactivation as an evolving and emerging discovery strategy against infectious disease // Virulence. – 2011. – Vol. 2 (6). – P. 509-20. doi: 10.4161/viru.2.6.17889. Epub 2011 Nov 1.St Denis T.G., Dai T., Izikson L., Astrakas C., Anderson R.R., Hamblin M.R., Tegos G.P. All you need is light: antimicrobial photoinactivation as an evolving and emerging discovery strategy against infectious disease. Virulence, 2011, vol. 2 (6), pp. 509-20. doi: 10.4161/viru.2.6.17889. Epub 2011 Nov 1.Karbalaei-Heidari H.R., Budisa N. Combating Antimicrobial Resistance With New-To-Nature Lanthipeptides Created by Genetic Code Expansion // Front Microbiol. – 2020. – Vol. 11. – P. 590522. doi: 10.3389/fmicb.2020.590522.Karbalaei-Heidari H.R., Budisa N. Combating Antimicrobial Resistance With New-To-Nature Lanthipeptides Created by Genetic Code Expansion. Front, 2020, vol. 11, pp. 590522. doi: 10.3389/fmicb.2020.590522.Aguda O.N., Lateef A. Recent advances in functionalization of nanotextiles: A strategy to combat harmful microorganisms and emerging pathogens in the 21st century // Heliyon. – 2022. – Vol. 8(6). – P. e09761. doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e09761.Aguda O.N., Lateef A. Recent advances in functionalization of nanotextiles: A strategy to combat harmful microorganisms and emerging pathogens in the 21st century. Heliyon, 2022, vol. 8(6), pp. e09761. doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e09761.Oli A.N., Eze D.E., Gugu T.H., Ezeobi I., Maduagwu U.N., Ihekwereme C.P. Multi-antibiotic resistant extended-spectrum beta-lactamase producing bacteria pose a challenge to the effective treatment of wound and skin infections // Pan Afr Med J. – 2017. – Vol. 27. – P. 66. doi: 10.11604/pamj.2017.27.66.10226.Oli A.N., Eze D.E., Gugu T.H., Ezeobi I., Maduagwu U.N., Ihekwereme C.P. Multi-antibiotic resistant extended-spectrum beta-lactamase producing bacteria pose a challenge to the effective treatment of wound and skin infections. Pan Afr Med J, 2017, vol. 27, pp. 66. doi: 10.11604/pamj.2017.27.66.10226.Park S.C., Nam J.P., Kim J.H., Kim Y.M., Nah J.W., Jang M.K. Antimicrobial action of water-soluble β-chitosan against clinical multi-drug resistant bacteria // Int J Mol Sci. – 2015. – Vol. 16(4). – P. 7995-8007. doi: 10.3390/ijms16047995.Park S.C., Nam J.P., Kim J.H., Kim Y.M., Nah J.W., Jang M.K. Antimicrobial action of water-soluble β-chitosan against clinical multi-drug resistant bacteria. Int J Mol Sci, 2015, vol. 16(4), pp. 7995-8007. doi: 10.3390/ijms16047995.Sanyasi S., Majhi R.K., Kumar S., Mishra M., Ghosh A., et all. Polysaccharide-capped silver Nanoparticles inhibit biofilm formation and eliminate multi-drug-resistant bacteria by disrupting bacterial cytoskeleton with reduced cytotoxicity towards mammalian cells // Sci Rep. – 2016. – Vol. 6. – P. 24929. doi: 10.1038/srep24929.Sanyasi S., Majhi R.K., Kumar S., Mishra M., Ghosh A., et all. Polysaccharide-capped silver Nanoparticles inhibit biofim formation and eliminate multi-drug-resistant bacteria by disrupting bacterial cytoskeleton with reduced cytotoxicity towards mammalian cells. Sci Rep, 2016, vol. 6, pp. 24929. doi: 10.1038/srep24929.Kortright K.E., Chan B.K., Koff J.L., Turner P.E. Phage Therapy: A Renewed Approach to Combat Antibiotic-Resistant Bacteria // Cell Host Microbe. – 2019. – Vol. 25 (2). – P. 219-232. doi: 10.1016/j.chom.2019.01.014.Kortright K.E., Chan B.K., Koff J.L., Turner P.E. Phage Therapy: A Renewed Approach to Combat Antibiotic-Resistant Bacteria. Cell Host Microbe, 2019, vol. 25 (2), pp. 219-232. doi: 10.1016/j.chom.2019.01.014.Табалдыев А.Т. Cовременные методы лечения гнойных ран и их эффективность // Бюллетень науки и практики. – 2022. – Т.8, №12. – С. 311-319.Tabaldyev A.T. Modern methods of treatment of purulent wounds and their effectiveness. Bulletin of science and practice, 2022, vol. 8(12), pp. 311-319.Чепурная Ю.Л., Мелконян Г.Г., Гульмурадова Н.Т., Сорокин А.А. Улучшение результатов лечения пациентов с гнойными заболеваниями пальцев и кисти при использовании лазерного излучения и фотодинамической терапии // Лазерная медицина. – 2021. – Т.25, №2. – С. 28-40.Chepurnaya Yu.L., Melkonyan G.G., Gulmuradova N.T., Sorokin A.A. Improving the results of treatment of patients with purulent diseases of the figers and hand using laser radiation and photodynamic therapy. Laser medicine, 2021, vol. 25(2), pp. 28-40.Топчиев М.А., Паршин Д.С., Пьянков Ю.П., Топчиев А.М., Чухнина Ю.Г. Оксигенированные лекарственные препараты и экзогенный оксид азота в комплексном лечении гнойно-некротических поражений синдрома диабетической стопы // Таврический медико-биологический вестник. – 2018. – Т.21, №1. – С.148-152.Topchiev M.A., Parshin D.S., Pyankov Yu.P., Topchiev A.M., Chukhnina Yu.G. Oxygenated drugs and exogenous nitric oxide in the complex treatment of purulent-necrotic lesions of diabetic foot syndrome. Tavrichesky medico-biological Bulletin, 2018, vol. 21(1), pp.148-152.Часнойть А.Ч., Жилинский Е.В., Серебряков А.Е., Лещенко В.Т. Механизмы действия вакуумной терапии ран // Медицинские новости. – 2015. – №7. – С. 12-16.Chasnoyt A.Ch., Zhilinsky E.V., Serebryakov A.E., Leshchenko V.T. Mechanisms of action of vacuum therapy of the Russian Academy of Sciences. Medical news, 2015, vol.7, pp. 12-16.Wang D., Kuzma M.L., Tan X., He T.C., Dong C. et all. Phototherapy and optical waveguides for the treatment of infection // Adv Drug Deliv Rev. – 2021. – Vol. 179. – P. 114036. doi: 10.1016/j.addr.2021.114036.Wang D., Kuzma M.L., Tan X., He T.C., Dong C. et all. Photo-therapy and optical waveguides for the treatment of infection. Adv Drug Deliv Rev, 2021, vol. 179, pp. 114036. doi: 10.1016/j.addr.2021.114036.Dai T., Huang Y.Y., Hamblin M.R. Photodynamic therapy for localized infections--state of the art // Photodiagnosis Photodyn Ther. – 2009. – Vol. 6(3-4). – P. 170-88. doi: 10.1016/j.pdpdt.2009.10.008.Dai T., Huang Y.Y., Hamblin M.R. Photodynamic therapy for localized infections--state of the art. Photodiagnosis Photodyn Ther, 2009, vol. 6(3-4), pp. 170-88. doi: 10.1016/j.pdpdt.2009.10.008.Cesar G.B., Winyk A.P., Sluchensci Dos Santos F., Queiroz E.F. et all. Treatment of chronic wounds with methylene blue photodynamic therapy: A case report // Photodiagnosis Photodyn Ther. – 2022. – Vol. 39. – P. 103016. doi: 10.1016/j.pdpdt.2022.103016. Epub 2022 Jul 14.Cesar G.B., Winyk A.P., Sluchensci Dos Santos F., Queiroz E.F. et all. Treatment of chronic wounds with methylene blue photodynamic therapy: A case report. Photodiagnosis Photodyn Ther, 2022, vol. 39, pp. 103016. doi: 10.1016/j.pdpdt.2022.103016.Permatasari P.A., Astuti S.D., Yaqubi A.K., Paisei E.A., Pujiyanto, Anuar N. Effectiveness of katuk leaf chlorophyll (Sauropus androgynus (L) Merr) with blue and red laser a ctivation to reduce Aggregatibacter actinomycetemcomitans and Enterococcus faecalis biofilm // Biomedical Photonics. – 2023. – Vol. 12(1). – P. 14-21. doi.org/10.24931/2413-9432-2023-12-1-14-21Permatasari P.A., Astuti S.D., Yaqubi A.K., Paisei E.A., Pujiyanto, Anuar N. E˚ectiveness of katuk leaf chlorophyll (Sauropus androgynus (L) Merr) with blue and red laser a ctivation to reduce Aggregatibacter actinomycetemcomitans and Enterococcus faecalis biofim. Biomedical Photonics, 2023, vol. 12(1), pp. 14-21. doi.org/10.24931/2413-9432-2023-12-1-14-21Semyonov D.Yu., Vasil’ev Yu.L., Dydykin S.S., Stranadko E.F., Shubin V.K., Bogomazov Yu.K., Morokhotov V.A., Shcherbyuk A.N., Morozov S.V., Zakharov Yu.I. Antimicrobial and antimycotic photodynamic therapy (review of literature) // Biomedical Photonics. – 2021. – Vol. 10(1). – P. 25-31. doi.org/10.24931/2413-9432-2021-10-1-25-31Semyonov D.Yu., Vasil’ev Yu.L., Dydykin S.S., Stranadko E.F., Shubin V.K., Bogomazov Yu.K., Morokhotov V.A., Shcherbyuk A.N., Morozov S.V., Zakharov Yu.I. Antimicrobial and antimycotic photodynamic therapy (review of literature). Biomedical Photonics, 2021, vol. 10(1), pp. 25-31. doi.org/10.24931/2413-9432-2021-10-1-25-31Yin R., Dai T., Avci P., Jorge A.E., de Melo W.C. et all. Light based antiinfectives: ultraviolet C irradiation, photodynamic therapy, blue light, and beyond // Curr Opin Pharmacol. – 2013. – Vol. – 13(5). – P. 731-62. doi: 10.1016/j.coph.2013.08.009.Yin R., Dai T., Avci P., Jorge A.E., de Melo W.C. et all. Light based antiinfectives: ultraviolet C irradiation, photodynamic therapy, blue light, and beyond. Curr Opin Pharmacol, 2013, vol. 13(5), pp.731-62. doi: 10.1016/j.coph.2013.08.009.Song C, Wen R., Zhou J., Zeng X., Kou Z. et all. UV C Light from a Light-Emitting Diode at 275 Nanometers Shortens Wound Healing Time in Bacterium- and Fungus-Infected Skin in Mice // Microbiol Spectr. – 2022. – Vol. 10 (6). – P. e0342422. doi: 10.1128/spectrum.03424-22.Song C, Wen R., Zhou J., Zeng X., Kou Z. et all. UV C Light from a Light-Emitting Diode at 275 Nanometers Shortens Wound Healing Time in Bacterium- and Fungus-Infected Skin in Mice. Micro-biol Spectr, 2022, vol. 10 (6), pp. e0342422. doi: 10.1128/spectrum.03424-22.Panzures A. 222-nm UVC light as a skin-safe solution to antimicrobial resistance in acute hospital settings with a particular focus on methicillin-resistant Staphylococcus aureus and surgical site infections: a review // J Appl Microbiol. – 2023. – Vol. 134 (3). – P. lxad046. doi: 10.1093/jambio/lxad046. PMID: 36869801.Panzures A. 222-nm UVC light as a skin-safe solution to antimicrobial resistance in acute hospital settings with a particular focus on methicillin-resistant Staphylococcus aureus and surgical site infections: a review. J Appl Microbiol, 2023, vol. 134(3), pp. lxad046. doi: 10.1093/jambio/lxad046. PMID: 36869801.Архипов В.П., Багров В.В., Бяловский Ю.Ю., Камруков А.С., Куспаналиева Д.С. и др. Организация доклинических исследований бактерицидного и ранозаживляющего действия импульсного фототерапевтического аппарата «Заря» // Проблемы социальной гигиены, здравоохранения и истории медицины. – 2021. – Т.29, №5. – С. 1156-1162. doi 10.32687/0869-866X-2021-29-5-1156-1162.Arkhipov V.P., Bagrov V.V., Byalovsky Yu.Yu., Kamrukov A.S., Kuspanalieva D.S., etc. Organization of preclinical studies of the bactericidal and wound healing effects of the pulsed photo-therapy apparatus “Zarya”. Problems of social hygiene, healthcare and the history of medicine, 2021, vol.2(5), pp. 1156-1162. doi 10.32687/0869-866X-2021-29-5-1156-1162.Багров В.В., Бухтияров И.В., Володин Л.Ю. и др. Аппарат высокоинтенсивного оптического облучения для терапии ран и раневой инфекции // Медицинская техника. – 2023. – № 2(338). – С. 1-4.Bagrov V.V., Bukhtiyarov I.V., Volodin L.Yu., etc. A high-intensity optical irradiation device for the treatment of wounds and wound infection. Medical equipment, 2023, vol. 2(338), pp. 1-4.Bagrov V.V., Bukhtiyarov I.V., Volodin L.Y., Zibarev E.V., Kamrukov AS et all. Preclinical Studies of the Antimicrobial and Wound-Healing Effects of the High-Intensity Optical Irradiation “Zarnitsa-A” Apparatus // Applied Sciences. – 2023. – Vol. 13(19). – P. 10794. doi.org/10.3390/app131910794Bagrov V.V., Bukhtiyarov I.V., Volodin L.Y., Zibarev E.V., Kamrukov A.S. et all. Preclinical Studies of the Antimicrobial and Wound-Healing Effects of the High-Intensity Optical Irradiation “Zarnitsa-A” Apparatus. Applied Sciences. 2023. vol. 13(19), pp. 10794. https://doi.org/10.3390/app131910794

The authors declare that there are no conflicts of interest present.