Фотоінактивація in vitro staphylococcus aureus червоним світлом (660 нм) у присутності метиленового синього

  • П. A. Вірич Київський національний університет ім. Т. Шевченка http://orcid.org/0000-0002-1463-1992
  • О. М. Надтока Київський національний університет ім. Т. Шевченка http://orcid.org/0000-0003-0750-9945
  • П. A. Вірич ДУ «Інститут отоларингології ім. проф. О.С. Коломійченка НАМН України» http://orcid.org/0000-0001-6201-3892
  • Н. В. Куцевол Київський національний університет ім. Т. Шевченка http://orcid.org/0000-0002-1468-4111
  • В. М. Криса Івано-Франківський національний медичний університет МОЗ України http://orcid.org/0000-0003-3697-3157
  • Б. В. Криса Івано-Франківський національний медичний університет МОЗ України http://orcid.org/0000-0002-7822-785X
  • В. С. Мартинюк Київський національний університет ім. Т. Шевченка http://orcid.org/0000-0002-5311-3565
Ключові слова: фотоінактивація бактерій, фотосенсибілізатори, червоне світло, синє світло, ультрафіолетове світло, метиленовий синій

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

Дані завантаження ще не доступні.

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.

Опубліковано
2020-01-14
Як цитувати
Вірич, П., Надтока, О., Вірич, П., Куцевол, Н., Криса, В., Криса, Б., & Мартинюк, В. (2020). Фотоінактивація in vitro staphylococcus aureus червоним світлом (660 нм) у присутності метиленового синього. Фотобіологія та фотомедицина, (28), 65-73. https://doi.org/10.26565/2076-0612-2019-28-07
Розділ
Фотобіологія та експериментальна фотомедицина