Біоінженерія пробіотичних гідрогелевих плівок з високою антимікробною активністю

Анотація

Зростання антимікробної резистентності значно ускладнює лікування інфікованих ран, що зумовлює необхідність пошуку нових терапевтичних підходів. Одним із перспективних напрямів є застосування пробіотиків, ефективність яких залежить від доставки високої концентрації життєздатних мікроорганізмів безпосередньо в зону ураження. Альгінатні гідрогелі є ефективними носіями, проте свіжовиготовлені пробіотичні плівки часто не забезпечують миттєвої антимікробної дії. Метою роботи було дослідити вплив періоду культивування після іммобілізації на життєздатність та антагоністичну активність штамів Bifidobacterium bifidum LVA-3 та Lactobacillus bulgaricus 1Z 03501, іммобілізованих в альгінатно-кальцієвих плівках. Гіпотеза полягала в тому, що цей етап культивування слугує in-situ біоактивацією, яка підвищує терапевтичну ефективність плівок. Пробіотичні штами іммобілізували в альгінатно-кальцієвих плівках і культивували у поживному середовищі протягом 2, 4 або 6 діб при 37 °C. Життєздатність визначали методом висіву після розчинення плівок. Антагоністичну активність оцінювали методом дифузії в агарі щодо патогенних тест-штамів (Staphylococcus aureus 209, Pseudomonas aeruginosa 9027 та Escherichia coli B) за діаметром зон інгібування. Результати проведеного дослідження показали, що плівки без культивування (0-й день) не мали антагоністичної активності. Культивування після іммобілізації сприяло значному підвищенню життєздатності обох штамів — зростання чисельності клітин у 100–500 разів уже через 2 доби до рівнів, достатніх для терапевтичного ефекту (>10¹⁰ КУО/мл). B. bifidum LVA-3 характеризувався швидким ростом з піком на 2-й день, тоді як L. bulgaricus 1Z 03501 підтримував стабільну високу чисельність до 6-го дня. Зростання щільності клітин напряму корелювало з посиленням антагоністичної активності щодо всіх патогенів. Підсумовуючи можна зазначити, що культивування після іммобілізації є ключовим етапом in-situ біоактивації, що трансформує альгінатні плівки з пробіотиками з пасивних носіїв у функціонально активні біоматеріали. Такий підхід дозволяє досягти високої життєздатності пробіотиків та забезпечує утворення антимікробних сполук безпосередньо в плівці. Запропонована двоетапна стратегія має потенціал для створення високоефективних пробіотичних засобів, зокрема біоактивних ранових покриттів.