Preview

Biomedical Photonics

Расширенный поиск

ФОТОДИНАМИЧЕСКАЯ ИНАКТИВАЦИЯ ПАТОГЕННЫХ БАКТЕРИЙ В БИОПЛЕНКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДНЫХ БАКТЕРИОХЛОРИНА

https://doi.org/10.24931/2413-9432-2017-6-4-27-36

Полный текст:

Аннотация

Производные бактериохлорина, как антимикробные фотосенсибилизаторы, имеют серьезные перспективы в связи с растущей множественной антибиотикорезистентностью бактерий. В  работе было изучено in vitro влияние количества положительно заряженных заместителей и  липофильности молекулы синтетических производных бактериохлорина на эффективность фотодинамической инактивации бактерий в биопленках с целью определить  оптимальное соотношение этих параметров. Были исследованы четыре синтетических  производных бактериохлорина, синтезированные во ФГУП «ГНЦ «НИОПИК»: гидрофобный нейтральный мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорин (ВС1), амфифильный  тетракатионный мезо-тетра(1-ундецил-3-пиридил) бактериохлорин тетрабромид (ВС2),  гидрофильные тетракатионный мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид (ВС3) и октакатионный мезо-тетра[1-(4'-пиридиниобутил)-3-пиридил]бактериохлорин октабромид (ВС4). Наибольшую эффективность в фотоинактивации бактерий в биопленках показали  водорастворимые катионные производные бактериохлорина. Полную гибель бактерий в биопленках (99,999% и более) вызывали для S. aureus 15 тетракатионный ВС3, а для P. aeruginosa 32 октакатионный ВС4. В отношении грамотрицательных бактерий в биопленках  увеличение числа катионных групп у фотосенсибилизатора от 4 до 8 усиливало  бактерицидное действие. Отсутствие заряда и высокая липофильность молекулы фотосенсибилизатора оказывали негативное влияние на фотодинамическую  инактивацию бактерий в биопленках. Проведенные эксперименты показали, что одним из  механизмов бактерицидного действия фотосенсибилизаторов может быть разрушение мембран бактерий в результате фотодинамического воздействия.

Об авторах

И. Г. Тиганова
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи
Россия


Е. А. Макарова
ФГУП ГНЦ «НИОПИК»
Россия


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


Н. В. Алексеева
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи
Россия


Э. Р. Толордава
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи
Россия


Ю. С. Жижимова
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи
Россия


Е. А. Лукьянец
ФГУП ГНЦ «НИОПИК»
Россия


Ю. М. Романова
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. почетного акад. Н.Ф. Гамалеи Первый Московский Государственный Медицинский Университет им. И.М. Сеченова
Россия


Список литературы

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

2. Simões C., Gomes M.C., Neves M.G.P.M.S., et al. Photodynamic inactivation of Escherichia coli with cationic meso-tetraarylporphyrins – The charge number and charge distribution effects // Catalysis Today. – 2016. – Vol. 266. – P. 197-204.

3. Страховская М.Г., Антоненко Ю.Н., Пашковская А.А. и др. Электростатическое связывание замещенных металлофталоцианинов с клетками энтеробактерий: роль в фотодинамической инактивации // Биохимия. – 2009. – Т. 74, Вып. 12. – С. 1603-1614.

4. Meerovich G.А., Tiganova I.G., Makarova E.A., et al. Photodynamic inactivation of bacteria and biofilms using cationic bacteriochlorins // J. of Physics: Conference Series. – 2016. – Vol. 691. doi: 10.1088/1742-6596/691/1/012011

5. Usacheva M.N., Teichert M.C., Biel M.A. Comparison of the methylene blue and toluidine blue photobactericidal efficacy against gram-positive and gram-negative microorganisms // Lasers Surg. Med. – 2001. – Vol. 29(2). – P. 165-173.

6. Li X., Guo H., Tian Q., et al. Effects of 5-aminolevulinic acid-mediated photodynamic therapy on antibiotic-resistant staphylococcal biofilm: an in vitro study // J.Surg.Res. – 2013. – Vol. 184. – P.1013-1021.

7. Wang Y., Zhou Q., Wang Y., et al. In vitro photodynamic inactivation effects of Ru(II) complexes on clinical methicillin-resistant Staphylococcus aureus planktonic and biofilm cultures // Photochem. Photobiol. – 2015. – Vol. 91. – P. 124-133.

8. Cieplik F., Späth A., Regensburger J., et al. Photodynamic biofilm inactivation by SAPYR – an exclusive singlet oxygen photosensitizer // Free Radical Biology and Medicine. – 2013. – Vol. 65. – P. 477-487.

9. Kim H.-J., Lindsey J.S. De novo synthesis of stable tetrahydroporphyrinic heterocycles: bacteriochlorins and a tetrahydrocorrin // J Org. Chem. – 2005. – Vol. 70. – P. 5475-5486.

10. Krayer M., Ptaszek M., Kim H.J., et al. Expanded scope of synthetic bacteriochlorins via improved acid catalysis conditions and diverse dihydrodipyrrin-acetals // J Org. Chem. – 2010. – Vol. 75. – P. 1016- 1039.

11. Mass O., Lindsey J.S. A trans-AB-bacteriochlorin building block // J. Org. Chem. – 2011. – Vol. 76. – P. 9478-9487.

12. Huang L., Huang Y.Y., Mroz P., et al. Stable synthetic cationic bacteriochlorins as selective antimicrobial photosensitizers // Antimicrob. Agents Chemother. – 2010. – Vol. 54. – P. 3834-3841.

13. Schastak S., Gitter B., Handzel R., et al. Improved photoinactivation of gram-negative and gram-positive methicillin-resistant bacterial strains using a new near-infrared absorbing meso-tetrahydroporphyrin: a comparative study with a chlorine e6 photosensitizer Photolon // Methods Find. Exp. Clin. Pharmacol. – 2008. – Vol. 30. – P. 129-133.

14. Schastak S., Ziganshyna S., Gitter B., et al. Efficient photodynamic therapy against Gram- positive and Gram-negative bacteria using THPTS, a cationic photosensitizer excited by infrared wavelength // PLoS One. – 2010. – Vol. 5. – e11674.

15. Lee C.F., Lee C.J., Chen C.T., Huang C.T. delta-Aminolaevulinic acid mediated photodynamic antimicrobial chemotherapy on Pseudomonas aeruginosa planktonic and biofilm cultures // J Photochem Photobiol B. – 2004. – Vol. 75. – P. 21-25.

16. Street C.N., Gibbs A., Pedigo L., et al. In vitro photodynamic eradication of Pseudomonas aeruginosa in planktonic and biofilm culture // Photochemistry and Photobiology. – 2009. – Vol. 85. – P. 137-143.

17. Плотникова Е.А., Лукьянец Е.А., Якубовская Р.И. Сравнительная оценка глубины проникновения светового луча в опухолевую ткань при использовании фотосенсибилизаторов хлоринового и бактериохлоринового рядов // Biomedical Photonics. - Спец. Выпуск «Материалы V Всероссийской конференции «Фотодинамическая терапия и Фотодиагностика». – 2016. – С. 12.

18. Biofilm infections / by ed. Bjarnsholt T. – Heidelberg: Springer, 2011. – 314 p.

19. Макарова Е.А., Якубовская Р.И., Ворожцов Г.Н. и др. Фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии // Патент России № 254995. – 2013.

20. Dudkin S.V., Makarova E.A., Slivka L.K., Lukyanets E.A. Synthesis and properties of tetra- and octacationic meso-tetrakis(3-pyridyl)bacteriochlorin derivatives // J. Porphyrins Phthalocyanines. – 2014. – Vol. 18. – P. 107-114.


Для цитирования:


Тиганова И.Г., Макарова Е.А., Меерович Г.А., Алексеева Н.В., Толордава Э.Р., Жижимова Ю.С., Лукьянец Е.А., Романова Ю.М. ФОТОДИНАМИЧЕСКАЯ ИНАКТИВАЦИЯ ПАТОГЕННЫХ БАКТЕРИЙ В БИОПЛЕНКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДНЫХ БАКТЕРИОХЛОРИНА. Biomedical Photonics. 2017;6(4):27-36. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2017-6-4-27-36

For citation:


Tiganova I.G., Makarova E.A., Meerovich G.A., Alekseeva N.V., Tolordava E.R., Zhizhimova Y.S., Lukyanets E.A., Romanova Y.M. PHOTODYNAMIC INACTIVATION OF PATHOGENIC BACTERIA IN BIOFILMS USING NEW SYNTHETIC BACTERIOCHLORIN DERIVATIVES. Biomedical Photonics. 2017;6(4):27-36. (In Russ.) https://doi.org/10.24931/2413-9432-2017-6-4-27-36

Просмотров: 251


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


ISSN 2413-9432 (Print)