RU2430756C1 - Method for elimination of pathogenic and opportunistic microorganisms - Google Patents
Method for elimination of pathogenic and opportunistic microorganisms Download PDFInfo
- Publication number
- RU2430756C1 RU2430756C1 RU2010112579/14A RU2010112579A RU2430756C1 RU 2430756 C1 RU2430756 C1 RU 2430756C1 RU 2010112579/14 A RU2010112579/14 A RU 2010112579/14A RU 2010112579 A RU2010112579 A RU 2010112579A RU 2430756 C1 RU2430756 C1 RU 2430756C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photocatalyst
- microorganisms
- composition
- radiation
- photosensitiser
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области фотодинамической терапии, в частности к применению фотодинамической терапии при селективном уничтожении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (бактерий и грибковых организмов).The invention relates to the field of photodynamic therapy, in particular to the use of photodynamic therapy for the selective destruction of pathogenic and conditionally pathogenic microorganisms (bacteria and fungal organisms).
В настоящее время рассматривается возможность применения фотодинамической терапии (ФДТ) при инфекционных и неонкологических заболеваниях. Проблема инфекционных заболеваний остается одной из главных во многих областях медицины. Сегодня наиболее агрессивными и устойчивыми к антибактериальным препаратам являются широко распространенные патогены, такие как Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Helicobacter pylori, Mycobacterium tuberculosis. Устойчивость данных возбудителей инфекционных заболеваний к антибиотикам и необходимость проведения системного лечения создают множество вторичных проблем. По-прежнему ведутся поиски антимикробного средства, целевым образом доставляемого в очаг поражения и взаимодействующего только с возбудителем инфекционного заболевания, но не с тканями и клетками организма-хозяина. В данном контексте таким средством представляется ФДТ.The possibility of using photodynamic therapy (PDT) for infectious and non-oncological diseases is currently being considered. The problem of infectious diseases remains one of the main in many areas of medicine. Today, the most aggressive and resistant to antibacterial drugs are widespread pathogens such as Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Helicobacter pylori, Mycobacterium tuberculosis. The resistance of these infectious agents to antibiotics and the need for systemic treatment create many secondary problems. The search for an antimicrobial agent that is targeted to the lesion site and interacts only with the causative agent of the infectious disease, but not with the tissues and cells of the host organism, is still ongoing. In this context, PDT seems to be such a tool.
Известно более 400 веществ, обладающих свойствами фотосенсибилизаторов, среди которых производные хлоринов, анилинов, бензопорфиринов, нафтало- и фталоцианинов. Анилиновые красители - органические соединения, образующиеся при окислении анилина или его солей; широко используются в гистологической технике, в высоких концентрациях обладают бактерицидным действием.More than 400 substances with the properties of photosensitizers are known, including derivatives of chlorins, anilines, benzoporphyrins, naphthalo- and phthalocyanines. Aniline dyes - organic compounds formed during the oxidation of aniline or its salts; widely used in histological technique, in high concentrations have a bactericidal effect.
В патенте на изобретение РФ №2345753, МПК A61N 1/06 для лечения угревой сыпи в качестве антисептической маски применяют композицию, содержащую 5%-ную синтомициновую эмульсию, серу, левомицетин, норсульфазол и/или стрептоцид, кислоту салициловую, кислоту бензойную, кислоту борную, кислоту лимонную, бриллиантовый зеленый.In the patent for the invention of the Russian Federation No. 2345753, IPC A61N 1/06 for the treatment of acne as an antiseptic mask, a composition containing 5% synthomycin emulsion, sulfur, chloramphenicol, norsulfazole and / or streptocide, salicylic acid, benzoic acid, boric acid is used , citric acid, brilliant green.
Бриллиантовый зеленый относится к группе анилиновых красителей; максимум поглощения 440 и 650 нм. Является высокоактивным и быстродействующим антисептиком, особенно в отношении грамположительных бактерий. В основе бактерицидного действия лежит выраженное сродство с фосфорнокислыми группами нуклеопротеидов, входящими в состав генома микроорганизмов (Селиванов Е.В. Красители в биологии и медицине: Справочник. - Барнаул: Азбука, 2003. - 40 с.).Brilliant green belongs to the group of aniline dyes; maximum absorption of 440 and 650 nm. It is a highly active and fast-acting antiseptic, especially against gram-positive bacteria. The basis of the bactericidal action is a pronounced affinity for the phosphoric acid groups of nucleoproteins that make up the genome of microorganisms (Selivanov E.V. Dyes in Biology and Medicine: A Handbook. - Barnaul: Alphabet, 2003. - 40 p.).
У метода имеется ряд существенных недостатков. Во-первых, для достижения результата метод предполагает обработку кожи больного в три этапа, во-вторых, препараты для лечения угревой сыпи содержат множество компонентов различного спектра действия.The method has a number of significant drawbacks. Firstly, to achieve the result, the method involves treating the patient’s skin in three stages, and secondly, preparations for the treatment of acne contain many components of a different spectrum of action.
В патенте РФ №2235568, МПК A61N 5/067 описан способ лечения хронического тонзиллита с помощью 0,01-0,1% водного раствора метиленового синего или хлорофиллипта и оптического излучения с длинами волн от 625 до 700 нм и от 840 до 1270 нм. Для достижения выраженного терапевтического эффекта в данном способе предложено проводить процедуры по фотовоздействию в течение 10-15 дней, что не всегда целесообразно.In RF patent No. 2235568, IPC A61N 5/067 describes a method for the treatment of chronic tonsillitis using 0.01-0.1% aqueous solution of methylene blue or chlorophyllipt and optical radiation with wavelengths from 625 to 700 nm and from 840 to 1270 nm. To achieve a pronounced therapeutic effect in this method, it is proposed to carry out photo-exposure procedures for 10-15 days, which is not always advisable.
Способ обладает недостатком, указанным ранее, - используемые высокие концентрации метиленового синего способны причинить вред нормальной микрофлоре и собственным клеткам организма, особенно в сочетании с оптическим излучением.The method has the drawback indicated earlier — the high concentrations of methylene blue used can harm the normal microflora and the body’s own cells, especially in combination with optical radiation.
Метиленовый синий представляет собой органический основной тиазиновый краситель. В медицине используется в качестве антисептика или антидота при отравлении цианидами, угарным газом и сероводородом. Метиленовый синий применяют в дерматологии для обработки ран и при гнойно-воспалительных заболеваниях, в урологии для промываний при воспалении мочевого пузыря. Метиленовый синий обладает большим окислительно-восстановительным потенциалом; максимум поглощения составляет 600-670 нм (Селиванов Е.В. Красители в биологии и медицине: Справочник. - Барнаул: Азбука, 2003. - 40 с.).Methylene blue is an organic basic thiazine dye. In medicine, it is used as an antiseptic or antidote for poisoning with cyanides, carbon monoxide and hydrogen sulfide. Methylene blue is used in dermatology for the treatment of wounds and in purulent-inflammatory diseases, in urology for washing with inflammation of the bladder. Methylene blue has a large redox potential; the absorption maximum is 600-670 nm (Selivanov E.V. Dyes in biology and medicine: Reference. - Barnaul: Alphabet, 2003. - 40 p.).
Альтернативой или дополнением к существующим фотосенсибилизаторам могут стать наночастицы различной природы и структуры.An alternative or addition to existing photosensitizers can be nanoparticles of various nature and structure.
В патенте РФ №2176505, МПК А61Р 31/12 предложено водорастворимое противовирусное и антибактериальное лекарственное средство широкого спектра действия на основе комплекса препаратов ионного серебра и ионного золота с тиазиновым красителем (метиленовый синий) при следующем мольном соотношении: N,N'-тетраметилтиазин:Ag:Au=2:1:1, отвечающим составу: C32H36N9O9S2ClAgAu. Синтез препарата был осуществлен следующим образом: при мольном соотношении реагентов N,N'-тетраметилтиазина нитрат:Ag:Au:C2H5OH=2:1:1:1 в воде растворяли метиленовый синий (N,N'-тетраметилтиазина хлорид), который переводился в нитратную форму добавлением раствора нитрата серебра (AgNO3). Затем осадок AgCl фильтровали, и к полученному раствору нитрата метиленового синего вновь добавляли раствор нитрата серебра, затем препарат ионного золота (AuCl3 или HAuCl4·3Н2О) и этиловый спирт, нагрев проводили до температуры 80-95°С, с последующим направлением реакционной массы, содержащей 10-20 вес.% твердых реагентов на распылительную сушилку или вакуумный ротационный испаритель.RF patent No. 2176505, IPC A61P 31/12, proposes a water-soluble antiviral and antibacterial drug with a wide spectrum of activity based on a complex of preparations of ionic silver and ionic gold with a thiazine dye (methylene blue) in the following molar ratio: N, N'-tetramethylthiazine: Ag : Au = 2: 1: 1, corresponding to the composition: C 32 H 36 N 9 O 9 S 2 ClAgAu. The synthesis of the drug was carried out as follows: at a molar ratio of reagents N, N'-tetramethylthiazine nitrate: Ag: Au: C 2 H 5 OH = 2: 1: 1: 1 methylene blue (N, N'-tetramethylthiazine chloride) was dissolved in water , which was converted into nitrate form by the addition of a solution of silver nitrate (AgNO 3 ). Then, the AgCl precipitate was filtered, and silver nitrate solution was again added to the obtained methylene blue nitrate solution, then ionic gold preparation (AuCl 3 or HAuCl 4 · 3H 2 O) and ethanol, heating was carried out to a temperature of 80-95 ° С, followed by the reaction mass containing 10-20 wt.% solid reagents to a spray dryer or rotary vacuum evaporator.
Однако получение данного лекарственного вещества представляет определенные технические трудности, также не обсуждается возможность применения данного средства при фотодинамической терапии.However, the preparation of this drug substance presents certain technical difficulties; the possibility of using this drug in photodynamic therapy is also not discussed.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ фотодинамической терапии гаймороэтмоидита, согласно которому в верхнечелюстную пазуху вводят 10 мл раствора фотосенсибилизатора, раствора метиленового синего в разведении 0,5 мкмоль/л. После чего вводят в пазуху световод, соединенный с лазерным аппаратом. Спустя 10 мин после введения раствора фотосенсибилизатора в пазуху, не удаляя его, облучают слизистую оболочку верхнечелюстной пазухи и клеток решетчатого лабиринта длиной волны 0,67 мкм, мощностью 20 мВт в течение 10 мин. Способ позволяет сократить время сеанса лечения за счет применения минимальной концентрации фотосенсибилизатора метиленового синего, достигнув при этом максимального антибактериального эффекта фотодинамической терапии (см. патент на изобретение РФ №2317121, МПК A61N 5/067).Closest to the proposed solution is a method of photodynamic therapy of maxillary ethmoiditis, according to which 10 ml of a solution of a photosensitizer, a solution of methylene blue in a dilution of 0.5 μmol / l is introduced into the maxillary sinus. Then, a light guide connected to the laser apparatus is inserted into the sinus. 10 minutes after the photosensitizer solution was introduced into the sinus, without removing it, the mucous membrane of the maxillary sinus and ethmoid labyrinth cells were irradiated with a wavelength of 0.67 μm and a power of 20 mW for 10 min. The method allows to reduce the treatment session time due to the use of the minimum concentration of methylene blue photosensitizer, while achieving the maximum antibacterial effect of photodynamic therapy (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2317121, IPC A61N 5/067).
Недостатком данного способа является то, что используемая концентрация метиленового синего была достаточно высока и способна не только уничтожить патогенные бактерии, но и негативно повлиять на нормальный микробный состав кожи и полости рта пациента.The disadvantage of this method is that the used concentration of methylene blue was quite high and was able not only to destroy pathogenic bacteria, but also adversely affect the normal microbial composition of the skin and oral cavity of the patient.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа для эффективной и селективной инактивации патогенных и условно-патогенных микроорганизмов - возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных.The objective of the present invention is to develop a method for the effective and selective inactivation of pathogenic and conditionally pathogenic microorganisms - pathogens of infectious diseases of humans and animals.
Технический результат заключается в отсутствии негативного влияния на нормальную микрофлору и собственные клетки организма за счет применения композиции, содержащей наночастицы диоксида титана, метиленовый синий или/и бриллиантовый зеленый, в сочетании с оптическим излучением.The technical result consists in the absence of a negative effect on the normal microflora and the body’s own cells through the use of a composition containing titanium dioxide nanoparticles, methylene blue and / or diamond green, in combination with optical radiation.
Поставленная задача решается тем, что в способе уничтожения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов одновременно обрабатывают область, содержащую микроорганизмы, композицией фотосенсибилизатора и фотокатализатора, выдерживают в течение периода времени, необходимого для эффективного связывания композиции с клетками микроорганизмов; затем воздействуют на указанную область оптическим излучением с длинами волн, соответствующими максимуму поглощения фотосенсибилизатора и фотокатализатора и плотностью мощности для активации композиции, при этом в качестве фотосенсибилизатора используют метиленовый синий и/или бриллиантовый зеленый, а в качестве фотокатализатора используют наночастицы диоксида титана.The problem is solved in that in the method of destroying pathogenic and conditionally pathogenic microorganisms, the region containing the microorganisms is simultaneously treated with the composition of the photosensitizer and photocatalyst, and they are kept for the period of time necessary for the effective binding of the composition to the cells of the microorganisms; then they act on the indicated area with optical radiation with wavelengths corresponding to the maximum absorption of the photosensitizer and photocatalyst and the power density to activate the composition, while methylene blue and / or diamond green are used as the photosensitizer, and titanium dioxide nanoparticles are used as the photocatalyst.
Воздействие осуществляют широкополосным светом, лазерным или светодиодным оптическим излучением. Длины волн излучения выбирают в диапазоне от 390 до 440 нм и от 600 до 670 нм. Плотность мощности излучения выбирают в диапазоне от 15 до 50 мВт/см2. Длительность облучения составляет от 1 до 30 мин. Оптимальной является концентрация метиленового синего от 0,0025 до 0,0001%, бриллиантового зеленого составляет от 0,000125 до 0,00001%. Концентрация наночастиц диоксида титана составляет от 0,1 до 0,01%. Период времени, необходимый для эффективного связывания композиции с клетками микроорганизмов, составляет от 10 до 20 мин.The exposure is carried out by broadband light, laser or LED optical radiation. The radiation wavelengths are selected in the range from 390 to 440 nm and from 600 to 670 nm. The radiation power density is selected in the range from 15 to 50 mW / cm 2 . The exposure time is from 1 to 30 minutes. The optimum concentration is methylene blue from 0.0025 to 0.0001%, brilliant green is from 0.000125 to 0.00001%. The concentration of titanium dioxide nanoparticles is from 0.1 to 0.01%. The time period required for effective binding of the composition to the cells of microorganisms is from 10 to 20 minutes.
Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1 иллюстрирует влияние светодиодного излучения (405; 625 нм) на микроорганизмы: а) Р. acnes б) S. epidermidis метициллин-чувствительный штамм; в) S. epidermidis метициллин-устойчивый штамм;figure 1 illustrates the effect of LED radiation (405; 625 nm) on microorganisms: a) P. acnes b) S. epidermidis methicillin-sensitive strain; c) S. epidermidis methicillin-resistant strain;
фиг.2 отражает влияние светодиодного излучения (405; 625 нм) на микроорганизмы S. aureus;figure 2 reflects the effect of LED radiation (405; 625 nm) on the microorganisms S. aureus;
фиг.3 показывает изменение численности микроорганизмов под действием широкополосного света: a) Micrococcus halobius; 6) Staphylococcus lugdunensis.figure 3 shows the change in the number of microorganisms under the influence of broadband light: a) Micrococcus halobius; 6) Staphylococcus lugdunensis.
Способ осуществляется следующим образом. Композицию, содержащую наночастицы диоксида титана (концентрация от 0,1 до 0,01%), метиленовый синий (концентрация от 0,0025 до 0,0001%) или/и бриллиантовый зеленый (концентрация от 0,00001 до 0,000125%), вводят в область, содержащую патогенные или условно-патогенные микроорганизмы. Выжидают достаточное количество времени (10-20 мин), чтобы композиция веществ успела связаться с клетками микроорганизмов. Затем проводят облучение указанной области широкополосным светом, лазерным или светодиодным излучением с длинами волн одновременно из двух диапазонов: 390-440 нм и 600-670 нм, плотностью мощности от 15 до 50 мВт/см2 в течение 1-30 мин.The method is as follows. A composition containing titanium dioxide nanoparticles (concentration from 0.1 to 0.01%), methylene blue (concentration from 0.0025 to 0.0001%) and / or brilliant green (concentration from 0.00001 to 0.000125%) are introduced into the area containing pathogenic or opportunistic microorganisms. A sufficient amount of time is expected (10-20 minutes) so that the composition of substances has time to contact the cells of microorganisms. Then, the indicated area is irradiated with broadband light, laser or LED radiation with wavelengths simultaneously from two ranges: 390-440 nm and 600-670 nm, with a power density of 15 to 50 mW / cm 2 for 1-30 minutes.
Способ был опробован в условиях in vitro. Для создания асептических условий иммунологический полистирольный 96-луночный планшет помещают в стеклянный или пластиковый корпус. Источник излучения располагают над ячейками планшета. При постановке опытов используют суточную культуру исследуемого штамма. Из разведения микроорганизмов 10000 мк/мл 0,1 мл взвеси вносят в 0,9 мл раствора фотосенсибилизатора, инкубируют в течение 10-20 мин без доступа света. Из конечного разведения, а также из раствора фотосенсибилизатора бактериальную взвесь в объеме 0,2 мл вносят в ячейки планшета. Воздействие излучения проводят на бактериальные клетки во взвеси, находящейся в соответствующих ячейках, последовательно увеличивая время облучения. После воздействия взвеси бактерий переносят на чашки Петри с плотной питательной средой и равномерно распределяют по поверхности стерильным шпателем. Учет результатов проводят путем подсчета числа колониеобразующих единиц (КОЕ) через 24-72 часа после анаэробной инкубации при 37°С. Контролем служат взвеси бактерий, не обработанные сенсибилизатором и не подвергнутые облучению.The method was tested in vitro. To create aseptic conditions, an immunological polystyrene 96-well plate is placed in a glass or plastic case. The radiation source is located above the cells of the tablet. When setting the experiments using the daily culture of the studied strain. From the dilution of microorganisms, 10,000 μl / ml, 0.1 ml of suspension is added to 0.9 ml of a photosensitizer solution, incubated for 10-20 minutes without access of light. From the final dilution, as well as from the photosensitizer solution, a bacterial suspension in a volume of 0.2 ml is introduced into the tablet cells. The exposure to radiation is carried out on bacterial cells in suspension located in the respective cells, sequentially increasing the exposure time. After exposure, bacterial suspensions are transferred to Petri dishes with a dense nutrient medium and evenly distributed over the surface with a sterile spatula. Analysis of the results is carried out by counting the number of colony forming units (CFU) 24-72 hours after anaerobic incubation at 37 ° C. Suspensions of bacteria, not treated with a sensitizer and not exposed to radiation, serve as a control.
Настоящее изобретение иллюстрируется приведенными ниже примерами, но ими не ограничивается.The present invention is illustrated by the following examples, but is not limited to.
Примеры 1. Чувствительность микроорганизмов к действию излучения после обработки различными концентрациями фотосенсибилизаторов.Examples 1. The sensitivity of microorganisms to radiation after treatment with various concentrations of photosensitizers.
В качестве объекта исследования использовали патогенные (Propionibacterium acnes), условно-патогенные (Staphylococcus aureus, S. epidermidis) микроорганизмы и бактерии из состава нормальной микрофлоры кожи (S. lugdunensis, S. hominis, Micrococcus halobius). В качестве фотосенсибилизатора использовали водные растворы метиленового синего с концентрациями 0,0025; 0,0001; 0,00025%. Фотокатализатором служила суспензия наночастиц диоксида титана (TiO2) в концентрации 0,1; 0,02; 0,01%. При работе с метиленовым синим использовали светодиодный источник красного излучения λ=660±10 нм, плотность мощности излучения 40 мВт/см2. При работе с наночастицами TiO2 использовали светодиодный источник синего излучения λ=405±20 нм, плотность мощности излучения 31,5 мВт/см2. Облучение бактериальных взвесей проводили в течение 15 мин.Pathogenic (Propionibacterium acnes), opportunistic (Staphylococcus aureus, S. epidermidis) microorganisms and bacteria from the normal skin microflora (S. lugdunensis, S. hominis, Micrococcus halobius) were used as the object of study. As a photosensitizer, aqueous methylene blue solutions with concentrations of 0.0025 were used; 0.0001; 0,00025%. A suspension of titanium dioxide (TiO 2 ) nanoparticles at a concentration of 0.1 served as the photocatalyst; 0.02; 0.01% When working with methylene blue, we used an LED source of red radiation λ = 660 ± 10 nm, a radiation power density of 40 mW / cm 2 . When working with TiO 2 nanoparticles, we used an LED source of blue radiation λ = 405 ± 20 nm, the radiation power density of 31.5 mW / cm 2 . Bacterial suspensions were irradiated for 15 minutes.
Результаты испытаний сведены в табл.1.The test results are summarized in table 1.
Используемые концентрации метиленового синего и диоксида титана повышают чувствительность микроорганизмов к действию светодиодного излучения.Used concentrations of methylene blue and titanium dioxide increase the sensitivity of microorganisms to the action of LED radiation.
Примеры 2. Фотодинамическая инактивация микроорганизмов, возбудителей угревой сыпи, сенсибилизированных метиленовым синим и наночастицами диоксида титана.Examples 2. Photodynamic inactivation of microorganisms, pathogens of acne, sensitized with methylene blue and titanium dioxide nanoparticles.
Модельным патогенным микроорганизмом выбран вид Propionibacterium acnes, который является возбудителем угревой сыпи человека. Микроорганизмы выращивали в анаэробных условиях в специальном контейнере с газовой смесью CO2:N2=9:1 при температуре 37°С на тиогликолиевой среде. В качестве представителя условно-патогенной флоры, сопутствующей акне, использовали вид Staphylococcus epidermidis (метициллин-чувствительный и метициллин-устойчивый штаммы).Species Propionibacterium acnes, which is the causative agent of human acne, was selected as a model pathogen microorganism. Microorganisms were grown under anaerobic conditions in a special container with a gas mixture of CO 2 : N 2 = 9: 1 at a temperature of 37 ° C on a thioglycolic medium. The species Staphylococcus epidermidis (methicillin-sensitive and methicillin-resistant strains) was used as a representative of opportunistic flora associated with acne.
Использован источник красного излучения с максимумом спектра испускания 625±15 нм и плотностью мощности примерно 33 мВт/см2, источник синего излучения с максимумом спектра испускания 405±20 нм и плотностью мощности примерно 31,5 мВт/см2. В качестве фотосенсибилизатора выбран 0,0025% водный раствор метиленового синего. Фотокатализатором служила суспензия наночастиц диоксида титана (TiO2) в концентрации 0,02%. Результаты экспериментов показаны на фиг.1. Фотодинамическое воздействие с использованием комбинации метиленового синего и наночастиц диоксида титана демонстрирует выраженный угнетающий эффект на рост бактериальных клеток.A source of red radiation with a maximum emission spectrum of 625 ± 15 nm and a power density of approximately 33 mW / cm 2 , a source of blue radiation with a maximum emission spectrum of 405 ± 20 nm and a power density of approximately 31.5 mW / cm 2 was used . A 0.0025% aqueous solution of methylene blue was selected as a photosensitizer. A suspension of titanium dioxide (TiO 2 ) nanoparticles at a concentration of 0.02% was used as the photocatalyst. The results of the experiments are shown in figure 1. The photodynamic effect using a combination of methylene blue and titanium dioxide nanoparticles demonstrates a pronounced inhibitory effect on the growth of bacterial cells.
Примеры 3. Фотодинамическое воздействие на стафилококки, сенсибилизированные бриллиантовым зеленым и наночастицами диоксида титана.Examples 3. Photodynamic effects on staphylococci sensitized with brilliant green and titanium dioxide nanoparticles.
В третьей группе примеров в качестве модельных микроорганизмов использованы различные виды стафилококков: S. aureus (патогенный), S. epidermidis (условно-патогенный) и S. hominis (сапрофитный). Была проверена чувствительность данных микроорганизмов к действию различных концентраций бриллиантового зеленого (0,000125; 0,00007; 0,00001%) по изменению числа КОЕ (табл.2).In the third group of examples, various types of staphylococci were used as model microorganisms: S. aureus (pathogenic), S. epidermidis (opportunistic), and S. hominis (saprophytic). The sensitivity of these microorganisms to the action of various concentrations of brilliant green (0.000125; 0.00007; 0.00001%) was checked by changing the number of CFU (Table 2).
Для проведения эксперимента по фотодинамическому воздействию использовали параметры излучения, описанные в примерах 2. В качестве рабочей концентрации бриллиантового зеленого выбирано значение 0,00007%.To conduct an experiment on photodynamic effects, the radiation parameters described in examples 2 were used. The value 0.00007% was chosen as the working concentration of brilliant green.
Чувствительность микроорганизмов S. aureus к фотодинамическому воздействию с такими параметрами показана на фиг.2. Композиция на основе бриллиантового зеленого и наночастиц диоксида титана проявляет высокие бактерицидные свойства при использовании светодиодного излучения с длинами волн 405±20 и 625±15 нм.The sensitivity of microorganisms S. aureus to photodynamic effects with such parameters is shown in figure 2. A composition based on brilliant green and titanium dioxide nanoparticles exhibits high bactericidal properties when using LED radiation with wavelengths of 405 ± 20 and 625 ± 15 nm.
Примеры 4. Влияние широкополосного света на микроорганизмы - представители нормальной микрофлоры кожи человека, сенсибилизированные наночастицами TiO2.Examples 4. The influence of broadband light on microorganisms - representatives of the normal microflora of human skin, sensitized by nanoparticles of TiO 2 .
Объектом исследования служили бактерии видов Micrococcus halobius и Staphylococcus lugdunensis - предствители нормальной микрофлоры кожи человека.The object of the study was bacteria of the species Micrococcus halobius and Staphylococcus lugdunensis - representatives of the normal microflora of human skin.
В качестве источника света используют галогеновую лампу с диапазоном длин волн от 380 до 800 нм, мощностью 150 Вт. В ходе эксперимента варьировали время облучения от 5 до 15 мин. Используют 0,01% суспензию наночастиц TiO2.A halogen lamp with a wavelength range of 380 to 800 nm and a power of 150 W is used as a light source. During the experiment, the irradiation time was varied from 5 to 15 minutes. A 0.01% suspension of TiO 2 nanoparticles was used.
Результаты экспериментов представлены на фиг.3. Наночастицы диоксида титана в концентрации 0,01% при использовании широкополосного света не проявляют выраженной антимикробной активности по отношению к таким представителям нормальной микрофлоры кожи как Micrococcus halobius и Staphylococcus lugdunensis.The experimental results are presented in figure 3. Titanium dioxide nanoparticles at a concentration of 0.01% when using broadband light do not show pronounced antimicrobial activity in relation to such representatives of normal skin microflora as Micrococcus halobius and Staphylococcus lugdunensis.
При действии излучения на фотокатализатор возникают различные активные радикалы (гидроксидный радикал, супероксидный анион, перекись водорода), которые являются токсичными для биологических объектов. В свою очередь, поглощение кванта света фотосенсибилизатором приводит к переходу его молекул в возбужденное триплетное состояние. Молекула фотосенсибилизатора в триплетном состоянии взаимодействует с молекулярным кислородом и переводит его в возбужденное синглетное состояние. Синглетный кислород обладает высокой способностью к окислению биологических молекул.Under the action of radiation on the photocatalyst, various active radicals arise (hydroxide radical, superoxide anion, hydrogen peroxide), which are toxic to biological objects. In turn, the absorption of a quantum of light by a photosensitizer leads to the transition of its molecules into an excited triplet state. The photosensitizer molecule in the triplet state interacts with molecular oxygen and transfers it to the excited singlet state. Singlet oxygen has a high ability to oxidize biological molecules.
При одновременном использовании как фотокатализатора, так и фотосенсибилизатора в сочетании с излучением соответствующего спектрального состава, антимикробный эффект обеспечивается множественным токсическим действием вышеупомянутых активных радикалов (гидроксидный радикал, супероксидный анион, перекись водорода, сигнглетный кислород).With the simultaneous use of both a photocatalyst and a photosensitizer in combination with radiation of the corresponding spectral composition, the antimicrobial effect is ensured by the multiple toxic effects of the aforementioned active radicals (hydroxide radical, superoxide anion, hydrogen peroxide, siglet oxygen).
Кроме того, авторы полагают, что при одновременном введении фотокатализатора и фотосенсибилизатора в область, содержащую микроорганизмы, эффективность фотодинамического - фотокаталитического воздействия будет увеличиваться за счет синергетического взаимодействия данных фотохимически активных веществ. Наночастицы диоксида титана имеют пористую разветвленную поверхность, способную сорбировать молекулы фотодинамических красителей, тем самым увеличивая эффективность электронного возбуждения при воздействии света и пленение дополнительных электронов для увеличения эффективности фотокаталитического действия. При облучении такой системы «частица-краситель» количество генерируемых радикалов увеличивается. Присутствие системы «частица-краситель» в микроокружении бактериальной клетки или на поверхности клеточной стенки обеспечит ее разрушение в результате активных окислительных процессов.In addition, the authors believe that with the simultaneous introduction of a photocatalyst and a photosensitizer into a region containing microorganisms, the effectiveness of the photodynamic - photocatalytic effect will increase due to the synergistic interaction of these photochemically active substances. Titanium dioxide nanoparticles have a porous branched surface capable of sorbing photodynamic dye molecules, thereby increasing the efficiency of electronic excitation when exposed to light and trapping additional electrons to increase the efficiency of the photocatalytic effect. When such a particle-dye system is irradiated, the amount of generated radicals increases. The presence of the particle-dye system in the microenvironment of the bacterial cell or on the surface of the cell wall will ensure its destruction as a result of active oxidative processes.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010112579/14A RU2430756C1 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Method for elimination of pathogenic and opportunistic microorganisms |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010112579/14A RU2430756C1 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Method for elimination of pathogenic and opportunistic microorganisms |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2430756C1 true RU2430756C1 (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=44804999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010112579/14A RU2430756C1 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Method for elimination of pathogenic and opportunistic microorganisms |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2430756C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD735Z (en) * | 2013-07-12 | 2014-09-30 | Государственный Медицинский И Фармацевтический Университет "Nicolae Testemitanu" Республики Молдова | Method for treating dental caries |
| MD746Z (en) * | 2013-07-12 | 2014-10-31 | Государственный Медицинский И Фармацевтический Университет "Nicolae Testemitanu" Республики Молдова | Method for disinfection of the root canal |
| MD745Z (en) * | 2013-07-12 | 2014-10-31 | Государственный Медицинский И Фармацевтический Университет "Nicolae Testemitanu" Республики Молдова | Method for prophylaxis of dental caries |
| RU2702646C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-10-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ННИИТ" Минздрава России) | Method for inactivation of drug-sensitive and drug-resistant strains of mycobacterium tuberculosis in experimental conditions in vitro |
| RU2763791C1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Method for increasing the number of bacillus subtilis by photostimulation |
-
2010
- 2010-03-31 RU RU2010112579/14A patent/RU2430756C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТУЧИНА Е.Н. и др. Фотодинамическое воздействие красного (625 нм) и инфракрасного (805 нм) излучения на бактерии Р.Acnes, обработанные фотосенсибилизаторами // Известия Саратовского университета. - 2008, т.8, серия «Физика», вып.1, с 21-26. ТУЧИНА Е. Фотодинамическое воздействие красного светодиодного излучения (625 нм) на микроорганизмы кожи человека // В сб. «V Съезд Российского фотобиологического общества». Тезисы докладов, Пущино, 2008, с.236. ГОРЕНБЕРГ А.А. Новые нанобиоматериалы на основе диоксида титана и фотокатализ с их участием. Автореферат кандидатской диссертации. - М.: 2009, с.22-23. MITORAJ D. et al. «Visible light inactivation of bacteria and fungi by modified titaniumdioxide», Photochem Photobiol Sci. 2007 Jun; 6(6):642-8. Epub 2007 Apr. 2. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD735Z (en) * | 2013-07-12 | 2014-09-30 | Государственный Медицинский И Фармацевтический Университет "Nicolae Testemitanu" Республики Молдова | Method for treating dental caries |
| MD746Z (en) * | 2013-07-12 | 2014-10-31 | Государственный Медицинский И Фармацевтический Университет "Nicolae Testemitanu" Республики Молдова | Method for disinfection of the root canal |
| MD745Z (en) * | 2013-07-12 | 2014-10-31 | Государственный Медицинский И Фармацевтический Университет "Nicolae Testemitanu" Республики Молдова | Method for prophylaxis of dental caries |
| RU2702646C1 (en) * | 2018-12-20 | 2019-10-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ННИИТ" Минздрава России) | Method for inactivation of drug-sensitive and drug-resistant strains of mycobacterium tuberculosis in experimental conditions in vitro |
| RU2763791C1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Method for increasing the number of bacillus subtilis by photostimulation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hamblin et al. | Can light‐based approaches overcome antimicrobial resistance? | |
| Kashef et al. | Advances in antimicrobial photodynamic inactivation at the nanoscale | |
| Dai et al. | Blue light for infectious diseases: Propionibacterium acnes, Helicobacter pylori, and beyond? | |
| Craig et al. | Photosensitisers–the progression from photodynamic therapy to anti-infective surfaces | |
| Bevilacqua et al. | The impact of photodynamic therapy on the viability of Streptococcus mutans in a planktonic culture | |
| Wardlaw et al. | Photodynamic therapy against common bacteria causing wound and skin infections | |
| JP4828423B2 (en) | Antibacterial photodynamic therapeutic compounds and methods of use thereof | |
| RU2430756C1 (en) | Method for elimination of pathogenic and opportunistic microorganisms | |
| JP2007509034A (en) | Antibacterial photodynamic therapeutic compounds based on erythrosin and methods of use thereof | |
| Kashef et al. | Phototoxicity of phenothiazinium dyes against methicillin-resistant Staphylococcus aureus and multi-drug resistant Escherichia coli | |
| JP2011529898A (en) | Compositions and methods for the treatment of MRSA | |
| Ernie Maduratna et al. | An in vitro Anti-microbial Photodynamic Therapy (APDT) with Blue LEDs to activate chlorophylls of Alfalfa Medicago Sativa L on Aggregatibacter actinomycetemcomitans | |
| Braz et al. | Photodynamic inactivation of methicillin-resistant Staphylococcus aureus on skin using a porphyrinic formulation | |
| Kamran et al. | Impact of riboflavin mediated photodynamic disinfection around fixed orthodontic system infected with oral bacteria | |
| Monteiro et al. | Enhancement of photodynamic inactivation of planktonic cultures of Staphylococcus aureus by DMMB-AuNPs | |
| Rani et al. | Chitosan nanoparticle-mediated delivery of curcumin and phycocyanin for photodynamic therapy against biofilm forming bacteria | |
| JP2004261595A (en) | Indoor sterilization method | |
| Spinei et al. | The antimicrobial activity of photodynamic therapy against Streptococci species in dental biofilm using different photosensitizers: An in vitro study | |
| US20200390890A1 (en) | Antibacterial photodynamic therapy using copper-cysteamine nanoparticles | |
| Pantyo et al. | Complex impact of polarized and non-polarized low intense light and methylene blue on growth rate of some opportunistic microorganisms | |
| Korchenova et al. | Photodynamic effect of radiation with the wavelength on the cells of microorganisms sensitised by metalloporphyrin compounds | |
| RU2430757C1 (en) | Method for elimination of pathogenic and opportunistic microorganisms | |
| Smolinská et al. | The hybrid methylene blue–zeolite system: a higher efficient photocatalyst for photoinactivation of pathogenic microorganisms | |
| RU2497518C1 (en) | Photosensitisers for antimicrobial photodynamic therapy | |
| Krespi et al. | Lethal photosensitization of oral pathogens via red‐filtered halogen lamp |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170401 |