Фотоінактивація in vitro staphylococcus aureus червоним світлом (660 нм) у присутності метиленового синього
Анотація
Вступ. Методи лікування відкритих ран і хронічних виразок передбачають використання асептич-
ного перев’язувального матеріалу і антисептичних засобів, які знищують наявну патогенну мікрофлору
в рані, попереджають її подальший розвиток і створюють необхідні умови для регенерації пошкоджених
тканин. Поява мультирезистентних штамів мікроорганізмів знижує ефективність лікування та вимагає
розробки нових підходів до терапії ранових процесів. Одним з перспективних напрямків лікування даної
патології є фотодинамічна терапія з застосуванням зовнішніх фотосенсибілізаторів.
Метою досліджень є з’ясування ефективності синергічної дії червоного світла (660 нм) та різних
концентрацій розчину метиленового синього на інгібування in vitro росту Staphylococcus aureus.
Матеріали та методи. Використали гідрогелі на основі кополімеру декстран-поліакриламід з
різним ступенем зшивки 0,2%, 0,4%, 0,6% (w/w) для дослідження швидкості входу та виходу водного
розчину метиленового синього. Мікробіологічні дослідження проведено на диких штамах S. aureus,
виділених на елективному середовищі «жовтково-сольовий агар». Оцінку ефективності бактерицидної
дії метиленового синього проводили на агарі Мюллера-Хінтона № 2 аналогічного диско-дифузно-
му методу оцінки резистентності мікроорганізмів до антибіотиків. Для опромінення посівів штамів
S. aureus різними довжинами хвиль використали прилад «LIKA-Led» (Фотоніка Плюс) зі світлодіодни-
ми випромінювачами із довжинами хвиль 390 нм, 460 нм і 660 нм. Потужність випромінювання для
кожної довжини хвилі становила 100 мВт, тривалість — 20 хв; 30 хв; 40 хв. Відповідно тривалості, доза
опромінення склала 21 Дж/см2, 31,5 Дж/см2, 42,1 Дж/см2. Математичну та статистичну обробку даних
проводили у програмному пакеті Originlab 8.0. Результати. Збільшення кількості зшиваючого агента у гідрогелі на основі кополімеру декстран-по-
ліакриламід забезпечує зниження швидкості дифузії метиленового синього у гідрогелі. Ультрафіолетове
випромінювання (390 нм) забезпечує зниження кількості колоній S. aureus на 80% при експозиції 20 хв.
Подальше збільшення експозиції не сприяє значним змінам цього показника. Синє світло (460 нм) зни-
жує присутність даного штаму мікроорганізмів на 66% при 20 хв експозиції і досягає рівня дії ультрафіо-
летового випромінювання при експозиції 30 хв. Червоне світло (660 нм) не проявляло бактерицидної дії.
Мінімальну активність бактерицидної дії виявлено для метиленового синього у концентраціях 0,001%
та 0,0001% — 6 мм. Синергічна дія 0,001% метиленового синього та червоного світла сприяє зростанню
протимікробної дії на 40% (до 10 мм).
Висновки. З метою фотоінактивації Staphylococcus aureus доцільно застосовувати низькоенерге-
тичне червоне світло з довжиною хвилі 660 нм у комплексі з насиченими метиленовим синім (0,001%)
гідрогелями. Синергічна дія червоного світла та метиленового синього забезпечує генерацію активних
радикалів (синглетного кисню), що затримує ріст мікроорганізмів у досліджуваному матеріалі.
Завантаження
Посилання
Li S, Dong S, Xu W, Tu S, Yan L, Zhao C, Ding J, Chen X.
Antibacterial Hydrogels. Advanced science (Weinheim,
Baden-Württemberg, Germany), 2018;5(5):1700527.
doi:10.1002/advs.201700527
Ramakrishnan P, Maclean M, MacGregor S, Anderson J,
Grant M. Cytotoxic responses to 405nm light exposure
in mammalian and bacterial cells: Involvement of reactive
oxygen species. Toxicol In Vitro, 2016;33:54-62.
doi:10.1016/j.tiv.2016.02.011
Ashkenazi H, Malik Z, Harth Y, Nitzan Y. Eradication of
Propionibacterium acnes by its endogenic porphyrins
after illumination with high intensity blue light. FEMS
Immunol Med Microbiol. 2003;35(1): 17-24.
Guffey J, Wilborn J. In vitro bactericidal effects of
-nm and 470-nm blue light. Photomed Laser Surg,
;24(6):684-8.
Feuerstein O, Ginsburg I, Dayan E, Veler D, Weiss E.
Mechanism of visible light phototoxicity on Porphyromonas
gingivalis and Fusobacterium nucleatum. Photochem.
Photobiol. 2005;81(5):1186-9.
Mahmoudi H, Bahador A, Pourhajibagher M, Alikhani M.
Antimicrobial Photodynamic Therapy: An Effective
Alternative Approach to Control Bacterial Infections.
J Lasers Med Sci, 2018;9(3): 154–60. doi:10.15171/
jlms.2018.29
Nadtoka O, Kutsevol N, Krysa V, Krysa B. (2018). Hybrid
polyacryamide hydrogels: Synthesis, properties and
prospects of application. Molecular Crystals and Liquid
Crystals, 2018;672(1): 1-10. doi:10.1080/15421406.20
1542089
Hessling M, Spellerberg B, Hoenes K. Photoinactivation
of bacteria by endogenous photosensitizers and exposure
to visible light of different wavelengths – a review on existing
data. FEMS Microbiol Lett, 2017;364(2):fnw270.
doi:10.1093/femsle/fnw270
Yu J, Liang R, Liu F, Martínez T. First-Principles Characterization
of the Elusive I Fluorescent State and the Structural
Evolution of Retinal Protonated Schiff Base in Bacteriorhodopsin.
J Am Chem Soc, 2019;141(45):18193-203.
doi:10.1021/jacs.9b08941
Kiang N, Siefert J, Govindjee BR. (2007). Spectral signatures
of photosynthesis. I. Review of Earth organisms.
Astrobiology, 2007;7(1):222-51.
Oren A. Characterization of Pigments of Prokaryotes and
Their Use in Taxonomy and Classification. Methods in
Microbiology, 2011;38:261-82. doi:10.1016/B978-0-12-
-7.00012-7
Chaves M, Araujo A, Piancastelli A, Pinotti M. (2014). Effect
of low-power light therapy on wound healing: LASER x
LED. Anails Brasileiros de Dermatologia. 2014;89(4):616-
doi:10.1590/abd1806-4841.20142519.
