Preview

Biomedical Photonics

Расширенный поиск

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРА ДЛЯ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ НА ОСНОВЕ ЦИКЛОДЕКСТРИНОВОЙ КОМПОЗИЦИИ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА 133-N-(N-МЕТИЛНИКОТИНИЛ) БАКТЕРИОПУРПУРИНИМИДА

https://doi.org/10.24931/2413-9432-2017-6-3-16-32

Полный текст:

Аннотация

Катионные бактериохлорины перспективны как антимикробные фотосенсибилизаторы для антибактериальной фотодинамической терапии. Настоящая работа посвящена изучению свойств нового наноструктурированного катионного фотосенсибилизатора на основе циклодекстриновой дисперсии производного бактериохлорина – метилового эфира 133-N-(N-метилникотинил)бактериопурпуринимида (КБХ), с целью оптимизации состава дисперсии и выбора интервала времени от введения фотосенсибилизатора до проведения фотодинамической терапии инфицированных гнойных ран. Оценены особенности поглощения и флуоресценции фотосенсибилизатора в зависимости от его концентрации и соотношения между компонентами дисперсии. Изучена фармакокинетика и биораспределение фотосенсибилизатора в органах и тканях интактных мышей и гнойных ранах, инфицированных P. аeruginosa или S. aureus. Предварительные исследования показали высокую эффективность антимикробной фотодинамической терапии инфицированных гнойных ран с циклодекстрированной дисперсией КБХ. Проведенные исследования поглощения и спектрально-флуоресцентных свойств его лекарственной формы в зависимости от ее состава позволили рекомендовать использование массового отношения КБХ : циклодекстрин около 1:200 и введение для уменьшения агрегации 0,1% Твин-80. Установлено, что КБХ быстро выводится из кровотока мыши: более 70% – за 2 ч, 95% – за 1 сут , более 99% – за 6 сут. Из кожи и мышц около 98% выводится за 6 сут. Фотосенсибилизатор накапливается и удерживается до 24 ч в печени и почках. Это позволяет предположить, что элиминирование фотосенсибилизатора из организма мышей происходит через почки и печень. Обнаружено, что в тканях, в частности, в коже и мышцах, через 24 ч наблюдается частичная агрегация фотосенсибилизатора. Это позволяет предположить, что уменьшение интенсивности его флуоресценции через 24 и более часа связано не только с его элиминацией из организма, но и с агрегацией. Спектрально-флуоресцентное исследования показали, что КБХ селективно накапливается в инфицированных ранах, флуоресцентная контрастность лежит в пределах 3–4. Наиболее высокие значения концентрации и селективности его накопления в инфицированных ранах были достигнуты через 1,5–3 ч после внутривенного введения. Облучение через 2 ч после введения обеспечило высокую эффективность терапии инфицированных гнойных ран.

Об авторах

Г. А. Меерович
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ.
Россия
Москва.


Е. В. Ахлюстина
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ.
Россия
Москва.


И. Г. Тиганова
Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи.
Россия
Москва.


А. В. Панов
Московский технологический университет МИРЭА.
Россия
Москва.


В. С. Тюкова
Московский технологический университет МИРЭА.
Россия
Москва.


Э. Р. Толордава
Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи.
Россия
Москва.


Н. В. Алексеева
Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи.
Россия
Москва.


К. Г. Линьков
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ.
Россия
Москва.


Ю. М. Романова
Федеральный научно-исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи.
Россия
Москва.


М. А. Грин
Московский технологический университет МИРЭА.
Россия
Москва.


А. Ф. Миронов
Московский технологический университет МИРЭА.
Россия
Москва.


В. Б. Лощенов
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН; Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ.
Россия
Москва.


А. Д. Каприн
Национальный медицинский исследовательский радиологический центр Минздрава России.
Россия
Москва.


Е. В. Филоненко
Национальный медицинский исследовательский радиологический центр Минздрава России.
Россия
Москва.


Список литературы

1. Porphyrins as antimicrobial photosensitizing agents, in Photodynamic Inactivation of Microbial Pathogens: Medical and Environmental Applications / Eds. M.R. Hamblin and G. Jori. – London, 2011.

2. Banfi S., Caruso E., Buccafurni L., et al. Antibacterial activity of tetraaryl-porphyrin photosensitizers: an in vitro study on Gram negative and Gram positive bacteria // Photochem. Photobiol, B. – 2006. – Vol. 85. – P. 28.

3. Boyle-Vavra S., Labischinski H., Ebert C.C., et al. A spectrum of changes occurs in peptidoglycan composition of glycopeptide-intermediate clinical Staphylococcus aureusisolates // Antimicrob Agents Chemother. – 2001. – Vol. 45. – P. 280-287.

4. Roland K.L., Esther C.R., Spitznagel J.K. Isolation and characterization of a gene, pmrD, from Salmonella typhimurium that confers resistance to polymixin when expressed in multiple copies // Bacteriol. – 1994. – Vol. 176. – P. 589-597.

5. Harder K.J., Nikaido H., Matsuhashi M. Mutants of Escherichia coli that are resistant to certain beta-lactam compounds lack the ompF porin // Antimicrob Agents Chemother. – 1981. – Vol. 20. – P. 549-552.

6. Park Y.S., Lee H.B., Chin S., et al. Acquisition of extensive drug-resistant Pseudomonas aeruginosa among hospitalized patients: risk factors and resistance mechanisms to carbapenems // Hosp. Infect. – 2011. – Vol. 79. – P. 54.

7. Wainwright M. Photodynamic antimicrobial chemotherapy // Antimicrob Chemother. – 1998. – Vol. 42. – P. 13-28.

8. Friedrich C.L., Moyles D., Beveridge T.J., Hancock R.E. Antibacterial action of structurally diverse cationic peptides on Grampositive bacteria // Antimicrob Agents Chemother. – 2000. – Vol. 44. – P. 2086-2092.

9. Nikaido H. Prevention of drug access to bacterial targets: Permeability barrier and active efflux // Science. – 1994. – Vol. 264. – P. 362-368.

10. Leive L. The barrier function of the Gram-negative envelope // Ann NY Acad Sci. – 1974. – Vol. 235. – P. 109-129.

11. Bertoloni G., Rossi F., Valduga G., et al. Photosensitising activity of water- and lipid-soluble phthalocyanines on prokaryotic and eukaryotic microbial cells // Microbios. – 1992. – Vol. 71. – P. 33-46.

12. Nakonieczna J., Michta E., Rybicka M., et al. Superoxide dismutase is upregulated in Staphylococcus aureus following protoporphyrin-mediated photodynamic inactivation and does not directly influence the response to photodynamic treatment // BMC Microbiol. – 2010. – Vol. 10. – P. 323.

13. Tavares A., Carvalho C.M.B., Faustino M.A., et al. Antimicrobial photodynamic therapy: study of bacterial recovery viability and potential development of resistance after treatment // Mar. Drugs. – 2010. – Vol. 8. – P. 91.

14. Caminos D.A., Spesia M.B., Pons P., Durantini E.N. Mechanisms of Escherichia coli photodynamic inactivation by an amphiphilic tricationic porphyrin and 5,10,15,20-tetra(4-N,N,N trimethylammoniumphenyl) porphyrin // Photochem. Photobiol. Sci. – 2008. – Vol. 7. – P. 1071.

15. Hamblin M.R., Hasan T. Photodynamic therapy: a new antimicrobial approach to infectious disease // Photochem. Photobiol. Sci. – 2004. – Vol. 3. – P. 436.

16. Wardlaw J.L., Sullivan T.J., Lux C.N., Austin F.W. Photodynamic therapy against common bacteria causing wound and skin infections // Vet. – 2012. – Vol. 192. – P. 374.

17. Malik Z., Ladan H., Nitzan Y. Photodynamic inactivation of Gram-negative bacteria: problems and possible solutions // Photochem Photobiol B. – 1992. – Vol. 14. – P. 262-266.

18. Dai T., Huang Y.Y., Hamblin M.R. Photodynamic therapy for localized infections — state of the art // Photodiagn Photodyn Ther. – 2009. – Vol. 6. – P. 170-188.

19. Vera D.M., Haynes M.H., Ball A.R., et al. Strategies to potentiate antimicrobial photoinactivation by overcoming resistant phenotypes // Photochem Photobiol. – 2012. – Vol. 88. – P. 499-511.

20. Maisch T. Resistance in antimicrobial photodynamic inactivation of bacteria // Photochem Photobiol Sci. – 2015. – Vol. 14. – P. 1518-1526.

21. Giuliani F., Martinelli M., Cocchi A., et al. In vitro resistance selection studies of RLP068/Cl, a new Zn(II) phthalocyanine suitable for antimicrobial photodynamic therapy // Antimicrob Agents Chemother. – 2010. – Vol. 54. – P. 637-642.

22. de Melo W.C., Avci P., de Oliveira M.N., et al. Photodynamic inactivation of biofilm: taking a lightly colored approach to stubborn infection // Expert Rev Anti Infect Ther. – 2013. – Vol. 11. – P. 669-693.

23. Ferreyra D.D., Reynoso E., Cordero P., et al. Synthesis and properties of 5,10,15,20-tetrakis[4-(3-N,N-dimethylaminopropoxy) phenyl] chlorin as potential broad-spectrum antimicrobial photosensitizers // Photochem Photobiol B. – 2016. – Vol. 158. – P. 243-251.

24. Gad F., Zahra T., Francis K.P., et al. Targeted photodynamic therapy of established soft-tissue infections in mice // Photochem Photobiol Sci. – 2004. –Vol. 3. – P. 451-458.

25. Брусов С.С., Тиганова И.Г., Романова Ю.М. и др. Способ фотодинамической терапии локальных очагов инфекции // Патент России № 2610566. – 2017.

26. Ermolaeva S.A., Varfolomeev A.F., Chernukha M.Yu., et al. Bactericidal effects of non-thermal argon plasma in vitro, in biofilms and the animal model of infected wounds. //J.Med. Microbiol. – 2011. – Vol. 60 (Pt.1) – P.75-83.

27. Tayana M.T., Gustavo B., Bruno H.V. Aggregation of aluminum phthalocyanine hydroxide in water/ethanol mixtures // J. Braz. Chem. Soc. – 2014. – Vol. 25(5). – P. 890-897.

28. Ластовой А.П., Авраменко Г.В. Спектральнолюминесцентные свойства замещенных тетраазахлоринов, солюбилизированных в растворах неионогенных поверхностно-активных веществ // Макрогетероциклы. – 2013. – Т. 2, № 2. – С. 137-143.

29. Dhami S., De Mello A. J., Rumbles G., et al. Phthalocyanine fluorescence at high concentration: dimers or reabsorption effect? // Photochemistry and Photobiology. – 1995. – Vol. 61(4). – P. 341-346.


Для цитирования:


Меерович Г.А., Ахлюстина Е.В., Тиганова И.Г., Панов А.В., Тюкова В.С., Толордава Э.Р., Алексеева Н.В., Линьков К.Г., Романова Ю.М., Грин М.А., Миронов А.Ф., Лощенов В.Б., Каприн А.Д., Филоненко Е.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРА ДЛЯ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ НА ОСНОВЕ ЦИКЛОДЕКСТРИНОВОЙ КОМПОЗИЦИИ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА 133-N-(N-МЕТИЛНИКОТИНИЛ) БАКТЕРИОПУРПУРИНИМИДА. Biomedical Photonics. 2017;6(3):16-32. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2017-6-3-16-32

For citation:


Meerovich G.A., Akhlyustina E.V., Tiganova I.G., Panov V.A., Tyukova V.S., Тolordava E.R., Alekseeva N.V., Linkov K.G., Romanova Y.M., Grin M.A., Mironov A.F., Loshchenov V.B., Kaprin A.D., Filonenko E.V. STUDY OF PHOTOSENSITIZER FOR ANTIBACTERIAL PHOTODYNAMIC THERAPY BASED ON CYCLODEXTRIN FORMULATION OF 133-N-(N-METHYLNICOTINYL)BACTERIOPURPURINIMIDE METHYL ESTER. Biomedical Photonics. 2017;6(3):16-32. (In Russ.) https://doi.org/10.24931/2413-9432-2017-6-3-16-32

Просмотров: 413


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2413-9432 (Print)