Сочинение на тему Применение антимикробной фотодинамической терапии (Apdi) при локализованных инфекциях

Антибиотики являются одними из наиболее часто назначаемых препаратов, применяемых как в медицине, так и на сельскохозяйственных животных, что приводит к отбору бактерий с множественной лекарственной устойчивостью (MRD). Инфекции устойчивыми бактериями трудно поддаются лечению, вызывая тяжелые заболевания и требуя дорогостоящих, а иногда и токсичных альтернатив, таких как антибиотики последней инстанции. Препараты последней инстанции, такие как ванкомицин против грамположительных бактерий и колистин против грамотрицательных бактерий, являются наиболее надежным терапевтическим средством против бактерий MDR. Однако бактериальные штаммы, устойчивые к этим антибиотикам, были выделены во всем мире. Эта устойчивость может быть результатом мутации хромосомного гена, но в основном происходит из-за горизонтального переноса из внешних источников генов. Разработка новых, но все еще обычных, антибиотиков вряд ли решит проблему, и, вероятно, это лишь вопрос времени, когда они также станут неэффективными. Бактерии неизбежно найдут способы противостоять обычным антибиотикам, поэтому альтернативные подходы являются неотложными. Антимикробная фотодинамическая терапия (aPDI) может быть очень многообещающей альтернативой лечению антибиотиками, а именно при локализованных инфекциях. aPDI включает использование фотосенсибилизатора (PS), который в присутствии видимого света и кислорода производит активные формы кислорода (ROS), такие как синглетный кислород. Эти виды ответственны за окисление нескольких клеточных компонентов, приводящих к быстрой инактивации клеток.

Этот подход имеет некоторые преимущества по сравнению с использованием антибиотиков, поскольку он эффективен независимо от профиля устойчивости к антибиотикам микроорганизмов, не вызывает развития устойчивости даже после нескольких циклов лечения и может эффективно применяться против грамотрицательных и Грамположительные бактерии. aPDI считается более эффективным против грамположительных бактерий благодаря их высоко проницаемым клеточным стенкам, позволяющим легко распространять в клетку нейтральный, положительный и отрицательно заряженный PS. Тем не менее, непроницаемая внешняя мембрана клеточной стенки грамотрицательных бактерий ограничивает вход PS анионного или нейтрального заряда. Это ограничение преодолевается использованием катионных ПС. Эти PS способны связываться и проникать в клеточную стенку по «самовнушенному пути поглощения». Тем не менее, нейтральные PS или PS с низким числом зарядов могут быть эффективными против этого типа бактерий, связывая или комбинируя их с положительно заряженными объектами, такими как поли-L-лизин, полиэтиленимин и нонапептид полимиксина B, которые действуют как мембранные разрушители. Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) также обычно используется для дестабилизации нативной организации грамотрицательной стенки. Также было показано, что различные органические соли могут улучшить эффективность aPDI против грамотрицательных бактерий. Недавно некоторые исследования показали, что aPDI можно усиливать добавлением нескольких различных неорганических солей, таких как азид натрия, тиоцианат натрия и йодид калия.

В частности, исследования показали, что комбинация йодида калия с нейтральными порфиринами, фуллеренами и другими красителями приводит к более высоким показателям инактивации микроорганизмов по сравнению с использованием только PS. В этих случаях было высказано предположение, что этот дополнительный эффект уничтожения был вызван несколькими параллельными реакциями, которые инициируются реакцией 1O2 с KI, продуцирующим пероксийодид, который может страдать от заднего разложения двумя различными путями, что зависит от степени связывания PS для микробных клеток: один из них включает образование свободного йода (I2 / I3-) и перекиси водорода (H2O2). Свободный йод может убивать микробные клетки, когда генерируется в растворе, но для достижения микробицидной концентрации необходимо достичь достаточной пороговой концентрации. Количество получаемого свободного йода зависит от количества получаемого синглетного кислорода, а также от концентрации иодид-аниона, присутствующего в растворе. Другой включает процесс гомолитического расщепления с образованием реактивных йодных радикалов (I2 • -), которые гораздо более токсичны, если генерируются очень близко к клеткам-мишеням, поскольку эти радикалы имеют короткое диффузионное расстояние.

Роль микробных убийц этих двух видов можно различить, наблюдая профиль гибельной микробной кривой. Когда основным вкладом в убийство является свободный йод, кривые принимают резкое пороговое значение. С другой стороны, постепенная кривая убийства может наблюдаться, когда короткоживущие активные йодистые разновидности являются главным образом убивающими разновидностями.

До настоящего времени сообщалось только о положительных результатах потенцирования aPDI с комбинациями PS и KI. В этой работе были оценены новые комбинации PS на основе порфиринов и непорфириновых красителей с KI, чтобы получить более полные знания о потенцировании aPDI с использованием комбинаций KI. Чтобы достичь этой цели, различные комбинации PS с KI были протестированы с использованием биолюминесцентного штамма E.coli в качестве модели. Эта грамотрицательная бактерия показала себя как отличная бактериальная модель для контроля эффективности процесса фотоинактивации, поскольку ее светоотдача является высокочувствительным показателем ее метаболической активности.