RU2705989C1

RU2705989C1 - Use of low-dimensional bidimentional (2d) folded structures of aluminum oxyhydroxide (alooh) to overcome resistance of bacteria to antibiotics

Info

Publication number: RU2705989C1
Application number: RU2018146536A
Authority: RU
Inventors: Сергей Григорьевич Псахье; Александр Сергеевич Ложкомоев; Ольга Владимировна Бакина
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2019-11-13

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: group of inventions refers to medicine, namely to potentiating the action of antibiotics, and can be used for treating the wound of the skin and soft tissues infected with multiple-resistant bacteria. For this purpose, low-dimensional bidimentional (2D) folded aluminum oxyhydroxide structures of formula AlOOH and/or their agglomerates having specific surface area of at least 250 m/g are used and zeta potential, measured in water at 25 °C, not less than +30 mV as a means of overcoming bacterial resistance to antibiotics. Group of inventions also relates to a method for overcoming resistance to the antibiotic with respect to both gram-positive and gram-negative bacteria, method of treating an infected wound patient using said structures to a combination with an antibiotic and a product containing said structures and an antibiotic in the form of a combined preparation.EFFECT: group of inventions enables the use of low-toxic antibiotics and enables reducing the dose of the antibiotic in treating the wounds infected by multiple resistant bacteria by increasing the resistance of the resistant strains of bacteria to antibiotics.12 cl, 7 dwg, 1 tbl, 8 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к медицине, а именно к потенцированию действия антибиотиков и может быть использовано для лечения ран кожного покрова и мягких тканей, инфицированных множественно-устойчивыми бактериями.The invention relates to medicine, namely to potentiation of the action of antibiotics and can be used to treat wounds of the skin and soft tissues infected with multi-resistant bacteria.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен патент РФ [RU 2161486, C2, опубл. 10.01.2001], в котором предлагается новое средство на основе синергического активного действия ингредиентов: антибиотика в сочетании с веществом, обладающим впервые обнаруженными свойствами сорбента (смесь порошков, содержащая антибиотик в сочетании с окисью магния) с разносторонним антитоксическим действием, что будет способствовать более полному уменьшению всех видов токсемии и последующему увеличению выживаемости животных, а также предлагается способ лечения радиационно-термических поражений, включающий введение антибиотиков, при этом в первые часы после воздействия антибиотик вводят совместно с сорбентом окисью магния; окись магния вводят через рот или внутрижелудочно, и используют антибиотик из группы хинолонов, или аминогликозидов, или тетрациклинов, который вводят в течение первых 14 суток.A known patent of the Russian Federation [RU 2161486, C2, publ. 01/10/2001], which proposes a new tool based on the synergistic active action of the ingredients: an antibiotic in combination with a substance with first discovered sorbent properties (a mixture of powders containing an antibiotic in combination with magnesium oxide) with a versatile antitoxic effect, which will contribute to a more complete a decrease in all types of toxemia and a subsequent increase in animal survival, as well as a method for the treatment of radiation-thermal injuries, including the introduction of antibiotics, at in the first hours after exposure, the antibiotic is administered together with the sorbent magnesium oxide; Magnesium oxide is administered by mouth or intragastrically, and an antibiotic from the group of quinolones, or aminoglycosides, or tetracyclines is used, which is administered during the first 14 days.

Окись магния является оксидом щёлочноземельного металла, то есть в растворе увеличивает щелочность среды. Изменение рН в щелочную сторону способствует увеличению активности только антибиотиков из определенных классов: аминогликозиды, тетрациклины, хинолоны. Например, аминогликозид (гентамицин) демонстрируют повышенную селективную антимикробную активность в щелочной среде [L.D. Sabath, I. Toftegaard, Rapid microassays for clindamycin and gentamicin when present together and the effect of pH and of each on the antibacterial activity of the other, Antimicrobial agents and chemotherapy, 1974, 6, 54–59]. Было показано, что щелочная рН снижает сопротивление бактериальной мембраны [A. Hinz, S. Lee, K. Jacoby, C. Maniol, Membrane Proteases and Aminoglycoside Antibiotic Resistance, J. Bacteriol. 2011, 193, 4790–4797], что может облегчить проникновение аминогликозидов в бактерии. Кроме того, вышеперечисленные антибиотики имеют в своем составе аминогруппы, обеспечивающие заряд молекул, а в щелочном рН их заряд снижается, и они более активно взаимодействуют с липидами мембраны бактерий.Magnesium oxide is an alkaline earth metal oxide, that is, in solution it increases the alkalinity of the medium. Changing the pH to the alkaline side increases the activity of only antibiotics from certain classes: aminoglycosides, tetracyclines, quinolones. For example, aminoglycoside (gentamicin) exhibits increased selective antimicrobial activity in an alkaline environment [L.D. Sabath, I. Toftegaard, Rapid microassays for clindamycin and gentamicin when present together and the effect of pH and of each on the antibacterial activity of the other, Antimicrobial agents and chemotherapy, 1974, 6, 54-59]. Alkaline pH has been shown to reduce bacterial membrane resistance [A. Hinz, S. Lee, K. Jacoby, C. Maniol, Membrane Proteases and Aminoglycoside Antibiotic Resistance, J. Bacteriol. 2011, 193, 4790–4797], which can facilitate the penetration of aminoglycosides into bacteria. In addition, the above antibiotics contain amino groups that ensure the charge of molecules, and in alkaline pH their charge decreases, and they more actively interact with lipids of the bacterial membrane.

Известен способ преодоления устойчивости к гентамицину у метициллинорезистентных штаммов стафилококка, раскрытый в [RU 2553601, C2, опубл. 20.06.2015], включающий сочетанное введение антимикробных средств: гентамицин комбинируют с препаратом диоксидин в субингибирующих концентрациях 1,25 мкг/мл и 2,5 мкг/мл соответственно. Изобретение относится к области медицины, а именно к клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии, и касается разработки и создания новых комбинаций, обеспечивающих потенцирование бактерицидного действия и эффективное подавление гнойной инфекции, вызываемой метициллинорезистентными стафилококками, на основе использования двух классов соединений, обладающих принципиально различным механизмом антимикробного действия.A known method of overcoming resistance to gentamicin in methicillin-resistant strains of staphylococcus, disclosed in [RU 2553601, C2, publ. 06/20/2015], including the combined introduction of antimicrobial agents: gentamicin is combined with dioxidine in subinhibitory concentrations of 1.25 μg / ml and 2.5 μg / ml, respectively. The invention relates to medicine, namely to clinical microbiology and antimicrobial chemotherapy, and for the development and creation of new combinations that potentiate bactericidal action and effectively suppress purulent infection caused by methicillin-resistant staphylococci, based on the use of two classes of compounds with a fundamentally different mechanism of antimicrobial action .

В данном случае имеет место сочетанное действие двух антимикробных препаратов с определенным спектром действия, что ограничивает количество микроорганизмов, рост которых подавляется комбинацией. Применение данной комбинации не исключает возможность образования резистентных бактериальных штаммов. Кроме того, антимикробный препарат диоксидин, относящийся к хиноксалинам обладает высокой токсичностью [Р. Аляутдинов. Современные лекарства. АСТ. 2016. 324 с.].In this case, the combined effect of two antimicrobial agents with a certain spectrum of action takes place, which limits the number of microorganisms whose growth is inhibited by the combination. The use of this combination does not exclude the possibility of the formation of resistant bacterial strains. In addition, the antimicrobial preparation dioxidin, which relates to quinoxalines, is highly toxic [R. Alyautdinov. Modern medicines. AST. 2016.3232 p.].

Известен метод обработки акинетобактерий альгинатными олигомерами и антибиотиками, раскрытый в патенте РФ [RU2582938C2, опубл. 10.06.2016], Предложенная группа изобретений относится к области санитарии и гигиены. Предложены способ повышения эффективности антибиотика против акинетобактерий, способ in vitro борьбы с акинетобактериальной контаминацией участка и применение альгинатного олигомера для повышения эффективности антибиотика против акинетобактерий, где антибиотик выбран из макролидов, -лактамов, тетрациклинов и хинолонов, и где альгинатный олигомер имеет степень полимеризации от 2 до 100 и по меньшей мере 70% остатков гулуроновой кислоты или гулуроната или по меньшей мере 70% остатков маннуроновой кислоты или маннуроната. Предложен продукт, содержащий альгинатный олигомер и антибиотик, в виде комбинированного препарата для раздельного, одновременного или последовательного применения для повышения эффективности указанного антибиотика против акинетобактерий. Достигается повышение эффективности антибиотика против акинетобактерий, которые имеют множественную лекарственную устойчивость. Некоторые физические повреждения, например, некоторые ожоги и атаки клеток чужеродными объектами, приводят к образованию раны. Более конкретно рану можно рассматривать как разрыв или оголение ткани. Раны также могут быть вызваны спонтанно образующимся поражением, таким как кожная язва (например, венозная, диабетическая или пролежневая язва) и анальная трещина или язва рта.A known method of treating akinetobacteria with alginate oligomers and antibiotics, disclosed in the patent of the Russian Federation [RU2582938C2, publ. 06/10/2016], The proposed group of inventions relates to the field of sanitation and hygiene. A method is proposed for increasing the effectiveness of an antibiotic against akinetobacteria, an in vitro method for controlling akinetobacterial contamination of a site, and the use of an alginate oligomer to increase the effectiveness of an antibiotic against akinetobacteria, where the antibiotic is selected from macrolides, lactams, tetracyclines and quinolones, and where the alginate oligomer has degree 2 100 and at least 70% residues of guluronic acid or guluronate, or at least 70% residues of mannuronic acid or mannuronate. A product containing an alginate oligomer and an antibiotic is proposed in the form of a combined preparation for separate, simultaneous or sequential use to increase the effectiveness of this antibiotic against akinetobacteria. An increase in the effectiveness of the antibiotic against akinetobacteria, which have multiple drug resistance, is achieved. Some physical injuries, such as some burns and attacks of cells by foreign objects, lead to the formation of a wound. More specifically, a wound can be considered as a rupture or exposure of tissue. Wounds can also be caused by spontaneously forming lesions, such as a skin ulcer (e.g., venous, diabetic or pressure sore ulcer) and anal fissure or mouth ulcer.

В данном случае рассматривается только один тип микроорганизмов - акинетобактерии, мы же говорим о широком спектре действия нашего материала. Следует учесть, что поверхностные раны чаще всего заражаются бактериями P. aeruginosa и S. aureus, включая антибиотикоустойчивые штаммы. In this case, only one type of microorganism is considered - akinetobacteria, but we are talking about a wide spectrum of action of our material. It should be noted that superficial wounds are most often infected with bacteria P. aeruginosa and S. aureus, including antibiotic-resistant strains.

Известен способ потенцирования антибиотиков [US5834430 (A) ― 1998-11-10], в котором раскрыто, что антибиотики усиливают свое действие, когда они совместно введены с пептидами, которые содержат основные блоки аминокислот (гомополимеров единиц), а также основных и гидрофобных аминокислот в соответствии с приведенными в описании структурными формулами, которые могут быть совместно введены с антибиотиком, чтобы усилить антибактериальное действие антибиотика. Потенцирование противомикробного действия антибиотика позволяет уменьшить дозу антибиотика, как в естественных условиях, так и в пробирке.A known method of potentiating antibiotics [US5834430 (A) - 1998-11-10], which disclosed that antibiotics enhance their effect when they are co-introduced with peptides that contain the basic blocks of amino acids (homopolymers of units), as well as basic and hydrophobic amino acids in accordance with the structural formulas described herein, which may be co-administered with an antibiotic to enhance the antibacterial effect of the antibiotic. Potentiation of the antimicrobial effect of the antibiotic allows you to reduce the dose of the antibiotic, both in vivo and in vitro.

Авторы изобретения считают, что пептиды по изобретению взаимодействуют с мембраной патогенных бактерий, в частности, с внешней мембраной грамотрицательных бактерий, которая содержит LPS. Считается, что взаимодействие пептида и LPS бактериальной наружной мембраны увеличивает проницаемость мембраны для антибиотиков, в частности, гидрофобных/липофильных антибиотиков.The inventors believe that the peptides of the invention interact with the membrane of pathogenic bacteria, in particular, with the outer membrane of gram-negative bacteria, which contains LPS. It is believed that the interaction of the peptide and the LPS of the bacterial outer membrane increases the membrane permeability for antibiotics, in particular hydrophobic / lipophilic antibiotics.

Одной из характеристик антимикробных пептидов является избирательность их действия. Их структура и состав сильно зависят от липидного состава и трансмембранного потенциала мембран организма-хозяина и клеток-мишеней, что значительно ограничивает их применение для широкого бактериального спектра.One of the characteristics of antimicrobial peptides is the selectivity of their action. Their structure and composition strongly depend on the lipid composition and transmembrane potential of the host body membranes and target cells, which significantly limits their use for a wide bacterial spectrum.

Известна международная заявка [WO2013153532 (A1) ― 2013-10-17], в которой раскрыты соединения, которые могут образовывать координационный комплекс с фталоцианином, и которые могут быть использованы в потенцировании антибиотической активности, и / или в отношении ингибирования или замедления развития устойчивости к антибиотикам. Соединения могут быть введены субъекту в сочетании с антибиотиком, в заявке также предусмотрены композиции и лекарственные формы, содержащие соединения. Known international application [WO2013153532 (A1) - 2013-10-17], which discloses compounds that can form a coordination complex with phthalocyanine, and which can be used to potentiate antibiotic activity, and / or to inhibit or slow the development of resistance to antibiotics. The compounds may be administered to a subject in combination with an antibiotic, compositions and dosage forms containing the compounds are also provided in the application.

Получение подобных координационных соединений весьма трудоемко, так как их можно получить только сплавлением из-за низкой растворимости фталцианина. В процессе синтеза применяются токсичные органические вещества. Например, фталевый ангидрид токсичен, вызывает раздражение кожи, слизистых оболочек глаз и носа, способствует заболеванию бронхиальной астмой. Низкие чистота и воспроизводимость синтеза таких соединений значительно ограничивает их биомедицинское применение.The preparation of such coordination compounds is very laborious, since they can only be obtained by fusion due to the low solubility of phthalcyanine. In the synthesis process, toxic organic substances are used. For example, phthalic anhydride is toxic, causes irritation of the skin, mucous membranes of the eyes and nose, contributes to the disease of bronchial asthma. The low purity and reproducibility of the synthesis of such compounds significantly limits their biomedical use.

Известен метод потенцирования антибиотиков полифенолами, раскрытый в патенте ЕПВ [EP0761226 (B1) ― 2001-05-30]. Показано увеличение активности антибиотика против метициллин-резистентного золотистого стафилококка у пациента путем введения пациенту антибиотика в сочетании с катехином и/или теафлавином. Антибиотики, используемые в настоящем изобретении, не показали антибактериального действия против MRSA при использовании независимо.A known method of potentiation of antibiotics by polyphenols disclosed in the EPO patent [EP0761226 (B1) - 2001-05-30]. An increase in the activity of the antibiotic against methicillin-resistant Staphylococcus aureus is shown in the patient by administering to the patient an antibiotic in combination with catechin and / or theaflavin. The antibiotics used in the present invention showed no antibacterial effect against MRSA when used independently.

Данное изобретение относится только к потенцированию антибиотиков в отношении культуры MRSA.This invention relates only to potentiation of antibiotics with respect to MRSA culture.

Известна композиция, раскрытая в [US2012237562 (A1) ― 2012-09-20] и её применение в качестве потенцирующего средства. Предлагается использовать фосфолипиды, инкапсулированные в полимеры, в качестве средства, обладающего потенцирующим действием в отношении антибиотиков.A known composition disclosed in [US2012237562 (A1) - 2012-09-20] and its use as a potentiator. It is proposed to use phospholipids encapsulated in polymers as an agent with a potentiating effect on antibiotics.

Однако, для того чтобы выбрать тот или иной аминокислотный остаток необходимо точно знать в отношении каких микроорганизмов (бактериального штамма) необходимо потенцирование антибиотика.However, in order to choose one or another amino acid residue, it is necessary to know exactly with respect to which microorganisms (bacterial strain) antibiotic potentiation is necessary.

Известна Международная заявка [WO2014008465 (A2) ― 2014-01-09], в которой раскрыто потенцирование антибиотиков протеин-липидным комплексом, раскрытие основано на неожиданном наблюдении, что нековалентный комплекс альфа-лактальбумина и жирной кислоты (ALAFAC) потенцирует активность антибиотиков. В одном из исполнений композиция включает «ALAFAC» без антибиотика в количестве, которое достаточно, чтобы действовать как адьювант по отношению к активности антибиотика, но недостаточно, чтобы оно само проявляло детектируемую бактерицидную активность. В другом аспекте заявка раскрывает метод уменьшения роста бактерий, включающая шаг контактирования бактерии с ALAFAC и антибиотиком. Бактерия может контактировать с ALAFAC вместе с антибиотиком или раздельно. Бактерии могут быть живущими в организме млекопитающего (например, человеческого тела), на теле млекопитающего, или могут быть за пределами тела. Раскрыт также набор для обработки бактериальных инфекций, включающий композицию ALAFAC с или без одного, или более антибиотика и инструкцию для использования. Known International Application [WO2014008465 (A2) - 2014-01-09], which discloses the potentiation of antibiotics by a protein-lipid complex, the disclosure is based on the unexpected observation that the non-covalent complex of alpha-lactalbumin and fatty acid (ALAFAC) potentiates the activity of antibiotics. In one embodiment, the composition includes “ALAFAC” without an antibiotic in an amount that is sufficient to act as an adjuvant to the activity of the antibiotic, but not enough that it itself exhibits detectable bactericidal activity. In another aspect, the application discloses a method for reducing bacterial growth, comprising the step of contacting the bacteria with ALAFAC and an antibiotic. The bacterium can be contacted with ALAFAC together with an antibiotic or separately. Bacteria can be living in the body of a mammal (for example, the human body), on the body of a mammal, or can be outside the body. A bacterial infection treatment kit is also disclosed, comprising an ALAFAC composition with or without one or more antibiotics and instructions for use.

В вышеописанном происходит только снижение бактериального роста, отсутствуют данные о полном подавлении инфекции.In the above, only a decrease in bacterial growth occurs, there is no data on the complete suppression of infection.

Известны патенты РФ [RU2403050 C2, RU2412715 C2 и RU2424798 C1], в которых предлагается в качестве потенцирующего агента, усиливающего действие химиопрепарата, использовать наночастицы серебра или стабилизированный золь наночастиц серебра в количестве 4-8 мас. % и стабилизированный золь наночастиц железа в количестве 4-6 мас.%. Patents of the Russian Federation are known [RU2403050 C2, RU2412715 C2 and RU2424798 C1], in which it is proposed to use silver nanoparticles or a stabilized sol of silver nanoparticles in an amount of 4-8 wt.% As a potentiating agent that enhances the effect of a chemotherapeutic drug. % and stabilized sol of iron nanoparticles in the amount of 4-6 wt.%.

Наночастицы серебра обладают выраженной цито- и генотоксичностью.Silver nanoparticles have pronounced cyto- and genotoxicity.

Известно использование гидроксидов металлов в медицине, в том числе гидроксида алюминия. Гидроксид алюминия широко применяется в медицине, благодаря выраженному антацидному, иммуномодулирующему и адсорбирующему действию. В связи с тем, что гидроокись алюминия связывает фосфаты и задерживает их всасывание из желудочно-кишечного тракта, она находит применение при гиперфосфатемии, сопровождающей почечную недостаточность. Гидроксид алюминия применяется также в качестве вяжущего средства наружно при кожных заболеваниях. В странах СНГ имеется только два лекарственных препарата, содержащих гидроксид алюминия в качестве активного вещества – это Рокжель (Рокгель) и Алюминия гидроксид-Ривофарм. В странах Европы и США имеется гораздо более широкий спектр лекарственных препаратов с гидроксидом алюминия в качестве единственного активного вещества, таких, как например Alternagel, Amphojel, Aloh-Gel, Alu-Cap, Dialume, Amphojel, Alu-Tab, Aloh-Gel.It is known to use metal hydroxides in medicine, including aluminum hydroxide. Aluminum hydroxide is widely used in medicine, due to the pronounced antacid, immunomodulating and adsorbing effect. Due to the fact that aluminum hydroxide binds phosphates and delays their absorption from the gastrointestinal tract, it finds application in hyperphosphatemia accompanying renal failure. Aluminum hydroxide is also used as an astringent externally for skin diseases. In the CIS countries, there are only two drugs containing aluminum hydroxide as an active substance - this is Rokzhel (Rokgel) and Aluminum hydroxide-Rivofarm. In Europe and the USA, there is a much wider range of drugs with aluminum hydroxide as the only active substance, such as for example Alternagel, Amphojel, Aloh-Gel, Alu-Cap, Dialume, Amphojel, Alu-Tab, Aloh-Gel.

Известно использование нано- и микроструктурированных гидроксидов и оксигидроксидов металлов в биологии и медицине.It is known to use nano- and microstructured metal hydroxides and oxyhydroxides in biology and medicine.

Например, известен патент РФ [RU2397781 С1, опубл., 27.08.2010], в котором раскрыт нетканый материал медицинского назначения, обладающий ранозаживляющей, антибактериальной и противовирусной активностью, и перевязочное средство на его основе, содержащий нетканую волокнистую основу на волокнах которой закреплены высокопористые частицы гидрата оксида алюминия, образованные нановолокнами. For example, a patent of the Russian Federation is known [RU2397781 C1, publ., August 27, 2010], in which a nonwoven material for medical use is disclosed having wound healing, antibacterial and antiviral activity, and a dressing based thereon containing a nonwoven fibrous base on the fibers of which highly porous particles are fixed alumina hydrate formed by nanofibres.

Известен также продукт в виде агломератов оксигидроксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из Al, Fe, Mg, Ti или их смеси [RU2560432C2., опубл. 20.08.2015]. Структуры обладают локально высоким уровнем напряженности электрического поля на упомянутых складках, гранях и ребрах граней, составляющим 10⁶-10⁷ В/м. Изобретение обеспечивает получение агломератов оксигидратов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов или в качестве средства, обладающего ранозаживляющей и антибактериальной активностью, а также для угнетения пролиферативной активности опухолевых клеток. Продукт также раскрыт в Международной заявке [WO2014189412 (A1) ― 2014-11-27].Also known is a product in the form of agglomerates of metal oxyhydroxides selected from the group consisting of Al, Fe, Mg, Ti or a mixture thereof [RU2560432C2., Publ. 08/20/2015]. The structures have a locally high level of electric field strength on the said folds, faces and edges of the faces, comprising 10 ⁶ -10 ⁷ V / m. The invention provides for the production of agglomerates of oxyhydrates, which can be used as sorbents or as agents with wound healing and antibacterial activity, as well as to inhibit the proliferative activity of tumor cells. The product is also disclosed in International Application [WO2014189412 (A1) - 2014-11-27].

Как можно видеть из вышеприведенного уровня техники оксигидроксиды металлов разной геометрической формы и размеров используются в медицине как средства, обладающие адсорбирующим действием, так и ранозаживляющим и антибактериальным средством, однако ранее в вышеприведенных аналогах не раскрыто такое свойство оксигидроксидов алюминия (AlOOH) как влияние на изменение чувствительности бактерий при контакте с ними и антибиотиками, обусловливая тем самым потенцирование действия антибиотиков различного принципа действия на резистентные штаммы микроорганизмов.As can be seen from the above prior art, metal oxyhydroxides of various geometric shapes and sizes are used in medicine as agents with an adsorbing effect, as well as wound healing and antibacterial agents, however, such a property of aluminum oxyhydroxides (AlOOH) as an effect on sensitivity change has not been previously disclosed in the above analogues. bacteria in contact with them and antibiotics, thereby causing potentiation of the action of antibiotics of a different principle of action on resistant pc Amma microorganisms.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее раскрытие основано на неожиданном наблюдении, что низкоразмерные двумерные (2D) складчатые структуры оксигидроксида алюминия (ALOOH) с определенными физико-химическими характеристиками повышают чувствительность резистентных штаммов бактерий к антибиотикам.The present disclosure is based on the unexpected observation that low-dimensional two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxide (ALOOH) with certain physicochemical characteristics increase the sensitivity of resistant bacterial strains to antibiotics.

Таким образом, одной из задач настоящего изобретения является применение низкоразмерных двумерных (2D) складчатых структур оксигидроксида алюминия (ALOOH) для преодоления устойчивости (резистентности) бактерий к антибиотикам за счёт повышения чувствительности резистентных штаммов бактерий к антибиотикам.Thus, one of the objectives of the present invention is the use of low-dimensional two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxide (ALOOH) to overcome the resistance (resistance) of bacteria to antibiotics by increasing the sensitivity of resistant bacteria strains to antibiotics.

Другой задачей настоящего изобретения является разработка способа преодоления устойчивости к, по меньшей мере, одному антибиотику в отношении как грамположительной, так и грамотрицательной бактерии.Another objective of the present invention is to develop a method of overcoming resistance to at least one antibiotic against both gram-positive and gram-negative bacteria.

Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка способа лечения у субъекта инфицированной раны, позволяющий преодолеть устойчивость к антибиотикам, за счёт обработки раны субъекта эффективным количеством антибиотика, в комбинации или раздельно с эффективным количеством упомянутого AlOOH.Another objective of the present invention is to develop a method of treating an infected wound in a subject, which allows overcoming antibiotic resistance by treating a subject's wound with an effective amount of an antibiotic, in combination or separately with an effective amount of said AlOOH.

И еще одной задачей настоящего изобретения является разработка продукта, содержащего упомянутый оксигидроксид алюминия формулы AlOOH и антибиотик (например, один или более чем один антибиотик), в виде комбинированного препарата для одновременного или последовательного применения в лечении инфицированной раны субъекта.And another objective of the present invention is to develop a product containing the said aluminum oxyhydroxide of the formula AlOOH and an antibiotic (for example, one or more than one antibiotic), in the form of a combined preparation for simultaneous or sequential use in the treatment of an infected wound of a subject.

Технический результат - уменьшение дозы антибиотика, возможность применения для лечения ран кожного покрова и мягких тканей, инфицированных множественно-устойчивыми бактериями, низкотоксичных антибиотиков.The technical result is a reduction in the dose of an antibiotic, the possibility of using low-toxic antibiotics for treating wounds of the skin and soft tissues infected with multi-resistant bacteria.

Поставленная задача достигается тем, что низкоразмерные, главным образом, двумерные (2D) складчатые структуры оксигидроксида алюминия формулы AlOOH (низкоразмерные (2D) наноструктуры со сложной (складчатой) морфологией) и/или их агломераты применяют в качестве средства преодоления устойчивости (резистентности) бактерий к антибиотикам, за счёт повышения чувствительности резистентных штаммов бактерий к антибиотикам.The problem is achieved in that low-dimensional, mainly two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxide of the formula AlOOH (low-dimensional (2D) nanostructures with complex (folded) morphology) and / or their agglomerates are used as a means of overcoming the resistance (resistance) of bacteria to antibiotics, by increasing the sensitivity of resistant bacterial strains to antibiotics.

При этом применяемые упомянутые структуры в качестве средства преодоления устойчивости (резистентности) как грамположительной, так и грамотрицательной бактерии к антибиотикам, имеют величину удельной поверхности не менее 250 м²/г, дзета-потенциал измеренный в воде при 25 °С не менее +30 мВ и проявляют свойства слабого основания, что обеспечивает повышение рН среды на 1-2 единицы и может приводить к изменению мембранного потенциала бактерий. Moreover, the mentioned structures used as a means of overcoming the resistance of both gram-positive and gram-negative bacteria to antibiotics have a specific surface area of at least 250 m ² / g, the zeta potential measured in water at 25 ° C of at least +30 mV and exhibit the properties of a weak base, which provides an increase in the pH of the medium by 1-2 units and can lead to a change in the membrane potential of bacteria.

При меньших значениях величины удельной поверхности эффективность преодоления резистентности будет уменьшаться. При меньших значениях удельной поверхности снижается количество активных поверхностных центров, отвечающих за адсорбционные и ионообменные свойства структур AlOOH. При меньших значениях дзета-потенциала также будет снижаться эффективность преодоления устойчивости, что связано с уменьшением адсорбционной способности по отношению к анионным молекулам, например, бета-лактамазы.At lower values of the specific surface area, the effectiveness of overcoming resistance will decrease. At lower values of the specific surface, the number of active surface centers responsible for the adsorption and ion exchange properties of AlOOH structures decreases. At lower values of the zeta potential, the efficiency of overcoming stability will also decrease, which is associated with a decrease in the adsorption capacity with respect to anion molecules, for example, beta-lactamases.

Предпочтительно, что упомянутые структуры имеют удельную поверхность в диапазоне от 250 до 320 м²/г, дзета-потенциал, измеренный в воде при 25 °С в диапазоне от +30 до + 42 мВ.Preferably, said structures have a specific surface area in the range of 250 to 320 m ² / g, a zeta potential measured in water at 25 ° C. in the range of +30 to + 42 mV.

Другая задача достигается тем, что предлагаемый способ преодоления устойчивости, к, по меньшей мере, одному антибиотику в отношении как грамположительной, так и грамотрицательной бактерии, включает приведение бактерии в контакт c вышеописанными низкоразмерными структурами вместе с антибиотиком.Another objective is achieved by the fact that the proposed method of overcoming resistance to at least one antibiotic against both gram-positive and gram-negative bacteria involves contacting the bacterium with the above-described low-dimensional structures together with the antibiotic.

Кроме того, бактерия представляет собой грамотрицательную и выбрана из родов Pseudomonas, и Escherichia, предпочтительно, где бактерия представляет собой одну из Pseudomonas aeruginosa, E.coli, которые устойчивы к одному или более антибиотикам, выбранным из пенициллина, метициллина, нитроцефина, грамицидина, гентамицина, цефтриаксона, цефтазидима, ампициллина; или представляет собой клинический штамм или клинический изолят.In addition, the bacterium is gram-negative and is selected from the genera Pseudomonas, and Escherichia, preferably where the bacterium is one of Pseudomonas aeruginosa, E. coli that are resistant to one or more antibiotics selected from penicillin, methicillin, nitrocefin, gramicidin, gentamicin ceftriaxone, ceftazidime, ampicillin; or is a clinical strain or clinical isolate.

Кроме того, бактерия представляет собой грамположительную и выбрана из рода S. aureus и представляет собой клинический штамм или клинический изолят MRSA, которые устойчивы к одному или более антибиотикам, выбранным из пенициллина, метициллина, нитроцефина, грамицидина, ванкомицина, сультасина и ампициллина.In addition, the bacterium is gram-positive and selected from the genus S. aureus and is a clinical strain or clinical isolate of MRSA that is resistant to one or more antibiotics selected from penicillin, methicillin, nitrocefin, gramicidin, vancomycin, sultasin and ampicillin.

При том, что антибиотик выбран из β-лактамов, аминогликозидов, катионных полипептидов, тетрациклинов, полипептидных антибиотиков и хинолонов, предпочтительно из β-лактамов (пенициллина, метициллина, ампициллина, нитроцефина цефтриаксона, цефтазидима), катионных полипептидов (грамицидина) и аминогликозидов (гентамицина), а также комбинированного препарата сультасина на основе ампициллина и сульбактама.While the antibiotic is selected from β-lactams, aminoglycosides, cationic polypeptides, tetracyclines, polypeptide antibiotics and quinolones, preferably from β-lactams (penicillin, methicillin, ampicillin, ceftriaxone nitrocefin, ceftazidime) and gaminic cationic polypeptides (gaminogens) ), as well as the combined drug of sultasin based on ampicillin and sulbactam.

Еще одна задача достигается тем, что в способе лечения у субъекта инфицированной раны, позволяющий преодолеть устойчивость к антибиотикам, новым является то, что он включает или обработку раны субъекта эффективным количеством антибиотика или внутримышечное введение субъекту эффективного количества антибиотика, вместе как в комбинации, так и раздельно с эффективным количеством низкоразмерных, двумерных (2D) складчатых структур оксигидроксида алюминия формулы AlOOH и/или их агломератов, имеющих величину удельной поверхности не менее 250 м²/г, дзета-потенциал измеренный в воде при 25 ⁰С не менее +30 В.Another objective is achieved by the fact that in the method of treating an infected wound in a subject to overcome resistance to antibiotics, the new one is that it involves either treating the subject’s wound with an effective amount of an antibiotic or intramuscularly administering to the subject an effective amount of an antibiotic, both in combination and in combination separately with an effective amount of low-dimensional, two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxide of the formula AlOOH and / or their agglomerates having a specific surface area of at least 250 m ² / g, zeta potential measured in water at 25 ⁰ С not less than +30 V.

Предпочтительно, что для обработки раны субъекта используют терапевтически активное количество антибиотика в комбинации с не менее 2 мг упомянутых низкоразмерных складчатых структур AlOOH на 1 см² раневой поверхности.Preferably, a therapeutically active amount of an antibiotic is used in combination with at least 2 mg of the aforementioned low-dimensional AlOOH folded structures per 1 cm ^{2 of the} wound surface to treat a subject’s wound.

Кроме того, для обработки раны субъекта раздельно, сначала используют терапевтически активное количество антибиотика, а затем не менее 2 мг упомянутых низкоразмерных складчатых структур AlOOH на 1 см² раневой поверхности.In addition, to treat a subject’s wound separately, a therapeutically active amount of an antibiotic is first used, and then at least 2 mg of the aforementioned low-dimensional AlOOH folded structures per cm ^{2 of the} wound surface.

Еще одна задача достигается тем, что предлагаемый в настоящем изобретении продукт содержит низкоразмерные двумерные (2D) складчатые структуры оксигидроксидов алюминия формулы AlOOH и/или их агломераты и антибиотик в виде комбинированного препарата для раздельного, одновременного или последовательного применения для преодоления устойчивости к антибиотику вышеперечисленных бактерий, где упомянутые структуры имеют величину удельной поверхности от 250 до 320 м²/г, дзета-потенциал в воде при 25 °С не менее +30 мВ и проявляют свойства слабого основания.Another objective is achieved by the fact that the product of the present invention contains low-dimensional two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxides of the formula AlOOH and / or their agglomerates and an antibiotic in the form of a combined preparation for separate, simultaneous or sequential use to overcome the antibiotic resistance of the above bacteria, wherein said structures have a specific surface area of 250 to 320 m ² / g, a zeta potential in water at 25 ° C of not less than +30 mV and exhibit poor properties Ba Ania.

Потенцирование действия антибиотиков низкоразмерными двумерными (2D) складчатыми структурами оксигидроксида алюминия (ALOOH) и/или их агломератами (далее – низкоразмерные складчатые структуры AlOOH) происходит за счет изменения чувствительности бактерий к антибиотикам. Изменение чувствительности может быть обусловлено несколькими факторами, за счёт присущих упомянутым низкоразмерным складчатым структурам AlOOH таких характеристик как высокая удельная поверхность, более 250 м²/г; положительный заряд поверхности, около +30 мВ; кислотно-основные свойства поверхности низкоразмерных складчатых структур AlOOH, которые представляют собой слабое основание; доступная поверхность, так как они образованы нанолистами со складками и гранями неправильной формы и имеют развитую систему щелевидных пор и характеризуются мезопорами размером от 5 до 40 нм и микропорами размером менее 2 нм и их совокупностью, а именно: за счет изменения мембранного потенциала бактерий в присутствии низкоразмерных складчатых структур AlOOH, связанного с перераспределения ионов вблизи бактериальной мембраны, в том числе изменения кислотности; ингибирования ферментов разрушающих антибиотики за счет адсорбции на поверхности наноструктур; за счет блокирования рецепторов, отвечающих за выработку ферментов, расщепляющих антибиотики, вызванного изменением потенциала бактериальной мембраны в присутствие наноструктур.Potentiation of the action of antibiotics by low-dimensional two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxide (ALOOH) and / or their agglomerates (hereinafter referred to as low-dimensional folded structures of AlOOH) occurs due to a change in the sensitivity of bacteria to antibiotics. The sensitivity change may be due to several factors, due to such characteristics as a high specific surface, more than 250 m, inherent to the mentioned low-dimensional AlOOH folded structures²/ g; positive surface charge, about +30 mV; acid-base surface properties of low-dimensional AlOOH folded structures, which are a weak base; accessible surface, as they are formed by nanosheets with folds and irregularly shaped faces and have a developed system of slit-like pores and are characterized by mesopores ranging in size from 5 to 40 nm and micropores less than 2 nm in size and their combination, namely: due to a change in the membrane potential of bacteria in the presence of low-dimensional AlOOH folded structures associated with redistribution of ions near the bacterial membrane, including changes in acidity; inhibition of enzymes destroying antibiotics due to adsorption on the surface of nanostructures; by blocking the receptors responsible for the production of enzymes that break down antibiotics caused by a change in the potential of the bacterial membrane in the presence of nanostructures.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг. 1 – графики и изображения показывают преодоление устойчивости метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) к бензилпенициллину (пенициллину G) при применении низкоразмерных складчатых структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с пенициллином G в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH в концентрации 1 мг/мл в комбинации с пенициллином G (50 мкг/мл);FIG. 1 - graphs and images show overcoming the resistance of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) to benzylpenicillin (penicillin G) when using low-dimensional AlOOH folded structures: a - the absence of inhibitory effect when incubated only with AlOOH at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with penicillin G at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH at a concentration of 1 mg / ml in combination with penicillin G (50 μg / ml);

Фиг. 2 – графики показывают преодоление устойчивости метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) к ампициллину при применении низкоразмерных складчатых структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с ампициллином в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с ампициллином (50 мкг/мл);FIG. 2 - graphs show overcoming the resistance of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) to ampicillin when using low-dimensional AlOOH folded structures: a - the absence of inhibitory effect when incubated with AlOOH only at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with ampicillin at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with ampicillin (50 μg / ml);

Фиг. 3 – графики и изображения показывают преодоление устойчивости синегнойной палочки (P. aeruginosa) к бензилпенициллину (пенициллину G) при применении низкоразмерных складчатых структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с пенициллином G в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с пенициллином G (50 мкг/мл);FIG. 3 - graphs and images show overcoming of resistance of Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) to benzylpenicillin (penicillin G) when using low-dimensional AlOOH folded structures: а - lack of inhibitory effect when incubated only with AlOOH at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with penicillin G at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with penicillin G (50 μg / ml);

Фиг. 4 – графики показывают преодоление устойчивости синегнойной палочки (P. aeruginosa) к ампициллину при применении низкоразмерных складчатых структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с ампициллином в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с ампициллином (50 мкг/мл).FIG. 4 - graphs show overcoming of resistance of Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) to ampicillin when using low-dimensional AlOOH folded structures: а - lack of inhibitory effect when incubated only with AlOOH at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with ampicillin at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with ampicillin (50 μg / ml).

Фиг. 5 – графики и изображения показывают преодоление устойчивости кишечной палочки (E. coli) к бензилпенициллину (пенициллину G) при применении низкоразмерных складчатых структур AlOOH:а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с пенициллином G в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с пенициллином G (50 мкг/мл)FIG. 5 - graphs and images show overcoming the resistance of E. coli (E. coli) to benzylpenicillin (penicillin G) when using low-dimensional AlOOH folded structures: а - lack of inhibitory effect when incubated only with AlOOH at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with penicillin G at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with penicillin G (50 μg / ml)

Фиг. 6 – графики показывает преодоление устойчивости кишечной палочки (P. aeruginosa) к ампициллину при применении нзкоразмерных складчатых структур AlOOH а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с ампициллином в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с ампициллином (50 мкг/мл).FIG. 6 - graphs show overcoming the resistance of E. coli (P. aeruginosa) to ampicillin when using the low-dimensional folded structures of AlOOH a - the absence of inhibitory effect when incubated only with AlOOH at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with ampicillin at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with ampicillin (50 μg / ml).

Фиг.7 – (сравнительный пример) показывает преодоление устойчивости метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) к бензилпенициллину (пенициллину G) при применении наноструктур AlOOH (ГТС) – полученных гидротермальным синтезом по примеру 7 с низкой удельной поверхностью: отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH (ГТС) в концентрации 1 мг/мл (зеленая кривая); б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с пенициллином G в концентрации 50 мкг/мл (фиолетовая кривая); в – слабая противомикробная активность при применении AlOOH (ГТС) с концентрацией 1 мг/мл в комбинации с пенициллином G (50 мкг/мл) – синяя кривая.7 - (comparative example) shows overcoming the resistance of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) to benzylpenicillin (penicillin G) when using AlOOH nanostructures (GTS) obtained by hydrothermal synthesis according to Example 7 with a low specific surface area: no inhibitory effect when incubated only with AlOOH (GTS) at a concentration of 1 mg / ml (green curve); b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with penicillin G at a concentration of 50 μg / ml (purple curve); c - weak antimicrobial activity when using AlOOH (GTS) with a concentration of 1 mg / ml in combination with penicillin G (50 μg / ml) - blue curve.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Для подтверждения технического результата в экспериментах in vitro были использованы низкоразмерные двумерные (2D) складчатые структуры оксигидроксида алюминия (ALOOH) с высокой удельной поверхностью 312 м²/г и дзета потенциалом +36 мВ. Далее в примерах 1-6 используется их сокращенное название: «структуры AlOOH».To confirm the technical result in vitro experiments, low-dimensional two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxide (ALOOH) with a high specific surface area of 312 m ² / g and a zeta potential of +36 mV were used. Further in examples 1-6, their abbreviated name is used: “AlOOH structures”.

Для получения структур AlOOH с высокой удельной поверхностью 312 м2/г и дзета потенциалом +36 мВ использовали полученные электрическим взрывом проволоки наноразмерные частицы алюмонитридной композиции Al/AlN, содержащей 70 мас. % AlN. В дистиллированную воду объемом 500 мл, помещали 5 г наноразмерных частиц Al/AlN. Полученную суспензию обрабатывали в ультразвуковой ванне в течение 5 минут, нагревали до 60 °С и выдерживали 30 минут. Далее, продукты реакции отфильтровывали с помощью вакуумного насоса и сушили при 120 °С в течение 2 часов. Получали складчатые структуры AlOOH, образованные нанолистами один размер, которых составляет от 200 до 500 нм, и второй (толщина) от 2 до 10 нм. Структуры AlOOH имеют щелевидные поры, образованные микропорами размером менее 2 нм и мезопорами со средним размером 14,8 нм.To obtain AlOOH structures with a high specific surface area of 312 m2 / g and a zeta potential of +36 mV, nanosized particles of the Al / AlN aluminitride composition containing 70 wt. % AlN. In distilled water with a volume of 500 ml, 5 g of Al / AlN nanosized particles were placed. The resulting suspension was treated in an ultrasonic bath for 5 minutes, heated to 60 ° C and held for 30 minutes. Next, the reaction products were filtered using a vacuum pump and dried at 120 ° C for 2 hours. Received folded AlOOH structures formed by nanosheets of one size, which is from 200 to 500 nm, and the second (thickness) from 2 to 10 nm. AlOOH structures have slit-like pores formed by micropores less than 2 nm in size and mesopores with an average size of 14.8 nm.

Пример 1. Преодоление устойчивости к бензилпенициллину метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA)Example 1. Overcoming benzylpenicillin resistance of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)

Бактериальный рост оценивали в 96-луночных микропланшетах (объем лунки 300 мкл) по изменению оптической плотности бактериальной суспензии при λ=620 нм. В качестве положительного контроля брали культуру без антибактериальных агентов. Оптическую плотность определяли при помощи планшетного спектрофотометра Thermo Scientific Multiskan FC (Thermo Fisher Scientific, США). Культуры микроорганизмов в концентрации 10⁵ КОЕ/мл помещали в жидкую питательную среду, содержащую структуры AlOOH в концентрации 1 мг/мл, при которой ингибирующий эффект (эффект подавления роста клеток) отсутствует. После инкубирования в микропланшетах при 37 °С в течение различных промежутков времени (0, 1, 2, 3 ч) в лунки добавляли антибиотик в определенной концентрации, при которой ингибирующий эффект также отсутствует. Параллельно проводили контрольные исследования с бактериальными культурами, находящимися в контакте со структурами AlOOH и антибиотиками по отдельности. Кинетику роста бактерий в лунках оценивали по изменению оптической плотности среды относительно контроля. Количество живых бактерий определяли путем посева культур на плотный питательный агар в чашки Петри после инкубирования при 37 °С в течение 24 часов.Bacterial growth was evaluated in 96-well microplates (300 μl well) by changing the optical density of the bacterial suspension at λ = 620 nm. A culture without antibacterial agents was taken as a positive control. The optical density was determined using a Thermo Scientific Multiskan FC plate spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, USA). Microorganism cultures at a concentration of 10 ⁵ CFU / ml were placed in a liquid nutrient medium containing AlOOH structures at a concentration of 1 mg / ml, in which there was no inhibitory effect (cell growth suppression effect). After incubation in microplates at 37 ° C for various time intervals (0, 1, 2, 3 hours), an antibiotic was added to the wells at a certain concentration at which the inhibitory effect was also absent. In parallel, control studies were conducted with bacterial cultures in contact with AlOOH structures and antibiotics separately. The kinetics of bacterial growth in the wells was evaluated by the change in the optical density of the medium relative to the control. The number of live bacteria was determined by plating cultures on solid nutrient agar in Petri dishes after incubation at 37 ° C for 24 hours.

На фиг. 1 приведены кинетические кривые роста бактериальных культур в жидкой питательной среде, оцененные по изменению оптической плотности суспензии в течение 24 ч инкубации и соответствующие им изображения чашек Петри с посевом суспензии после 24 ч экспозиции на плотную питательную среду, показывающие преодоление устойчивости метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) к бензилпенициллину (пенициллину G) при применении структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с пенициллином G в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с пенициллином G (50 мкг/мл).In FIG. Figure 1 shows the kinetic curves of the growth of bacterial cultures in a liquid nutrient medium, estimated by the change in the optical density of the suspension during 24 hours of incubation and the corresponding images of Petri dishes with inoculation of the suspension after 24 hours of exposure to a solid nutrient medium, showing overcoming the stability of methicillin-resistant Staphylococcus aureus ( MRSA) to benzylpenicillin (penicillin G) when using AlOOH structures: a - the absence of an inhibitory effect when incubated only with AlOOH at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with penicillin G at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with penicillin G (50 μg / ml).

Пример 2. Преодоление устойчивости к ампициллину метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA)Example 2. Overcoming ampicillin resistance of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)

На Фиг. 2 приведены кинетические кривые роста бактериальных культур в жидкой питательной среде, оцененные по изменению оптической плотности суспензии в течение 24 ч инкубации, показывающие преодоление устойчивости метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) к ампициллину при применении структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только со структурами AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с ампициллином в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с ампициллином (50 мкг/мл).In FIG. Figure 2 shows the kinetic curves of the growth of bacterial cultures in a liquid nutrient medium, estimated by the change in the optical density of the suspension during 24 hours of incubation, showing the overcoming of resistance of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) to ampicillin when using AlOOH structures: a - no inhibitory effect when incubated only with AlOOH structures at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with ampicillin at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with ampicillin (50 μg / ml).

Пример 3. Преодоление устойчивости к бензилпенициллину синегнойной палочки (P. aeruginosa).Example 3. Overcoming resistance to benzylpenicillin Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa).

На фиг. 3 приведены кинетические кривые роста бактериальных культур в жидкой питательной среде, оцененные по изменению оптической плотности суспензии в течение 24 ч инкубации и соответствующие им изображения чашек Петри с посевом суспензии после 24 ч экспозиции на плотную питательную среду, показывающие преодоление устойчивости синегнойной палочки (P. aeruginosa) к бензилпенициллину (пенициллину G) при применении структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с пенициллином G в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении структур AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с пенициллином G (50 мкг/мл).In FIG. Figure 3 shows the kinetic curves of the growth of bacterial cultures in a liquid nutrient medium, estimated by the change in the optical density of the suspension during 24 h of incubation and the corresponding images of Petri dishes with inoculation of the suspension after 24 h of exposure to a dense nutrient medium, showing overcoming the resistance of Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa ) to benzylpenicillin (penicillin G) when using AlOOH structures: a - the absence of an inhibitory effect when incubated only with AlOOH at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with penicillin G at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH structures (1 mg / ml) in combination with penicillin G (50 μg / ml).

Пример 4. Преодоление устойчивости к ампициллину синегнойной палочки (P. aeruginosa).Example 4. Overcoming resistance to ampicillin of Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa).

Бактериальный рост оценивали в 96-луночных микропланшетах (объем лунки 300 мкл) по изменению оптической плотности бактериальной суспензии при λ=620 нм. В качестве положительного контроля брали культуру без антибактериальных агентов. Оптическую плотность определяли при помощи планшетного спектрофотометра Thermo Scientific Multiskan FC (Thermo Fisher Scientific, США). Культуры микроорганизмов в концентрации 10⁵ КОЕ/мл помещали в жидкую питательную среду, содержащую структуры AlOOH в концентрации 1 мг/мл, при которой ингибирующий эффект (эффект подавления роста клеток) отсутствует. После инкубирования в микропланшетах при 37 °С в течение различных промежутков времени (0, 1, 2, 3 ч) в лунки добавляли антибиотик в определенной концентрации, при которой ингибирующий эффект также отсутствует. Параллельно проводили контрольные исследования с бактериальными культурами, находящимися в контакте со структурами AlOOH и антибиотиками по отдельности. Кинетику роста бактерий в лунках оценивали по изменению оптической плотности среды относительно контроля. Количество живых бактерий определяли путем посева культур на плотный питательный агар в чашки Петри после инкубирования при 37 С в течение 24 часов.Bacterial growth was evaluated in 96-well microplates (300 μl well) by changing the optical density of the bacterial suspension at λ = 620 nm. A culture without antibacterial agents was taken as a positive control. The optical density was determined using a Thermo Scientific Multiskan FC plate spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, USA). Microorganism cultures at a concentration of 10 ⁵ CFU / ml were placed in a liquid nutrient medium containing AlOOH structures at a concentration of 1 mg / ml, in which there was no inhibitory effect (cell growth suppression effect). After incubation in microplates at 37 ° C for various time intervals (0, 1, 2, 3 hours), an antibiotic was added to the wells at a certain concentration at which the inhibitory effect was also absent. In parallel, control studies were conducted with bacterial cultures in contact with AlOOH structures and antibiotics separately. The kinetics of bacterial growth in the wells was evaluated by the change in the optical density of the medium relative to the control. The number of live bacteria was determined by plating cultures on solid nutrient agar in Petri dishes after incubation at 37 ° C for 24 hours.

На фиг. 4 приведены кинетические кривые роста бактериальных культур в жидкой питательной среде, оцененные по изменению оптической плотности суспензии в течение 24 ч инкубации, показывающие преодоление устойчивости синегнойной палочки (P. aeruginosa) к ампициллину при применении структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с ампициллином в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с ампициллином (50 мкг/мл).In FIG. Figure 4 shows the kinetic curves of the growth of bacterial cultures in a liquid nutrient medium, estimated by the change in the optical density of the suspension during 24 hours of incubation, showing overcoming of resistance of Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) to ampicillin when using AlOOH structures: a - no inhibitory effect when incubated only with AlOOH at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with ampicillin at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with ampicillin (50 μg / ml).

Пример 5. Преодоление устойчивости к бензилпенициллину кишечной палочки (E. coli).Example 5. Overcoming resistance to benzylpenicillin Escherichia coli (E. coli).

Бактериальный рост оценивали в 96-луночных микропланшетах (объем лунки 300 мкл) по изменению оптической плотности бактериальной суспензии при λ=620 нм. В качестве положительного контроля брали культуру без антибактериальных агентов. Оптическую плотность определяли при помощи планшетного спектрофотометра Thermo Scientific Multiskan FC (Thermo Fisher Scientific, США). Культуры микроорганизмов в концентрации 10⁵ КОЕ/мл помещали в жидкую питательную среду, содержащую структуры AlOOH в концентрации 1 мг/мл, при которой ингибирующий эффект (эффект подавления роста клеток) отсутствует. После инкубирования в микропланшетах при 37 °С в течение различных промежутков времени (0, 1, 2, 3 ч) в лунки добавляли антибиотик в определенной концентрации, при которой ингибирующий эффект также отсутствует. Параллельно проводили контрольные исследования с бактериальными культурами, находящимися в контакте с наноструктурами и антибиотиками по отдельности. Кинетику роста бактерий в лунках оценивали по изменению оптической плотности среды относительно контроля. Количество живых бактерий определяли путем посева культур на плотный питательный агар в чашки Петри после инкубирования при 37 С в течение 24 часов.Bacterial growth was evaluated in 96-well microplates (300 μl well) by changing the optical density of the bacterial suspension at λ = 620 nm. A culture without antibacterial agents was taken as a positive control. The optical density was determined using a Thermo Scientific Multiskan FC plate spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, USA). Microorganism cultures at a concentration of 10 ⁵ CFU / ml were placed in a liquid nutrient medium containing AlOOH structures at a concentration of 1 mg / ml, in which there was no inhibitory effect (cell growth suppression effect). After incubation in microplates at 37 ° C for various time intervals (0, 1, 2, 3 hours), an antibiotic was added to the wells at a certain concentration at which the inhibitory effect was also absent. In parallel, control studies were conducted with bacterial cultures in contact with nanostructures and antibiotics separately. The kinetics of bacterial growth in the wells was evaluated by the change in the optical density of the medium relative to the control. The number of live bacteria was determined by plating cultures on solid nutrient agar in Petri dishes after incubation at 37 ° C for 24 hours.

На фиг. 5 приведены кинетические кривые роста бактериальных культур в жидкой питательной среде, оцененные по изменению оптической плотности суспензии в течение 24 ч инкубации и соответствующие им изображения чашек Петри с посевом суспензии после 24 ч экспозиции на плотную питательную среду, показывающие преодоление устойчивости кишечной палочки (E. coli) к бензилпенициллину (пенициллину G) при применении структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с пенициллином G в концентрации 50 мкг/мл; в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с пенициллином G (50 мкг/мл).In FIG. Figure 5 shows the kinetic curves of the growth of bacterial cultures in a liquid nutrient medium, estimated by the change in the optical density of the suspension during 24 h of incubation and the corresponding images of Petri dishes with inoculation of the suspension after 24 h of exposure to a dense nutrient medium, showing overcoming the resistance of Escherichia coli (E. coli ) to benzylpenicillin (penicillin G) when using AlOOH structures: a - the absence of an inhibitory effect when incubated only with AlOOH at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with penicillin G at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with penicillin G (50 μg / ml).

Пример 6. Преодоление устойчивости к ампициллину кишечной палочки (E. coli)Example 6. Overcoming resistance to E. coli ampicillin (E. coli)

На Фиг. 6 приведены кинетические кривые роста бактериальных культур в жидкой питательной среде, оцененные по изменению оптической плотности суспензии в течение 24 ч инкубации, показывающие преодоление устойчивости кишечной палочки (P. aeruginosa) к ампициллину при применении структур AlOOH: а – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только со структурами AlOOH в концентрации 1 мг/мл; б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с ампициллином в концентрации 50 мкг/мл;в – выраженная противомикробная активность при применении AlOOH (1 мг/мл) в комбинации с ампициллином (50 мкг/мл).In FIG. Figure 6 shows the kinetic curves of the growth of bacterial cultures in a liquid nutrient medium, estimated by the change in the optical density of the suspension during 24 hours of incubation, showing overcoming of resistance of E. coli (P. aeruginosa) to ampicillin when using AlOOH structures: а - lack of inhibitory effect when incubated only with AlOOH structures at a concentration of 1 mg / ml; b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with ampicillin at a concentration of 50 μg / ml; c - pronounced antimicrobial activity when using AlOOH (1 mg / ml) in combination with ampicillin (50 μg / ml).

Пример 7. Сравнительный пример.Example 7. Comparative example.

Для подтверждения отсутствия технического результата в экспериментах in vitro были использованы двумерные (2D) структуры оксигидроксида алюминия (ALOOH) с низкой удельной поверхностью 120 м²/г и дзета-потенциалом в воде при 25 °С равным +34 мВ (далее – структуры AlOOH (ГТС)).To confirm the absence of a technical result in in vitro experiments, we used two-dimensional (2D) structures of aluminum oxyhydroxide (ALOOH) with a low specific surface area of 120 m ² / g and a zeta potential in water at 25 ° C equal to +34 mV (hereinafter - AlOOH structures ( GTS)).

Структуры синтезировали в гидротермальных условиях (ГТС) при 200 °С, в течение 6 часов: в дистиллированную воду объемом 500 мл, помещали 5 г нанопорошка, композиции Al/AlN, содержащего 70 мас. % AlN. Суспензию обрабатывали в ультразвуковой ванне в течение 5 минут и переливали в автоклав гидротермального синтеза с тефлоновой вставкой. Автоклав плотно закрывали, нагревали до 200 °С и выдерживали в течение 6 часов. Далее, после остывания автоклава до комнатной температуры, продукты реакции отфильтровывали с помощью вакуумного насоса и сушили при 120 °С в течение 2 часов.The structures were synthesized under hydrothermal conditions (GTS) at 200 ° C for 6 hours: 5 g of nanopowder, an Al / AlN composition containing 70 wt.%, Were placed in distilled water with a volume of 500 ml. % AlN. The suspension was treated in an ultrasonic bath for 5 minutes and poured into a hydrothermal synthesis autoclave with a Teflon insert. The autoclave was tightly closed, heated to 200 ° C and kept for 6 hours. Further, after the autoclave was cooled to room temperature, the reaction products were filtered off with a vacuum pump and dried at 120 ° C for 2 hours.

Бактериальный рост оценивали в 96-луночных микропланшетах (объем лунки 300 мкл) по изменению оптической плотности бактериальной суспензии при λ=620 нм. В качестве положительного контроля брали культуру без антибактериальных агентов. Оптическую плотность определяли при помощи планшетного спектрофотометра Thermo Scientific Multiskan FC (Thermo Fisher Scientific, США). Культуры микроорганизмов в концентрации 10⁵ КОЕ/мл помещали в жидкую питательную среду, содержащую структуры AlOOH (ГТС) в концентрации 1 мг/мл, при которой ингибирующий эффект (эффект подавления роста клеток) отсутствует. После инкубирования в микропланшетах при 37 °С в течение различных промежутков времени (0, 1, 2, 3 ч) в лунки добавляли антибиотик в определенной концентрации, при которой ингибирующий эффект также отсутствует. Параллельно проводили контрольные исследования с бактериальными культурами, находящимися в контакте со структурами AlOOH (ГТС) и антибиотиками по отдельности. Кинетику роста бактерий в лунках оценивали по изменению оптической плотности среды относительно контроля. Количество живых бактерий определяли путем посева культур на плотный питательный агар в чашки Петри после инкубирования при 37 С в течение 24 часов.Bacterial growth was evaluated in 96-well microplates (300 μl well) by changing the optical density of the bacterial suspension at λ = 620 nm. A culture without antibacterial agents was taken as a positive control. The optical density was determined using a Thermo Scientific Multiskan FC plate spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, USA). Microorganism cultures at a concentration of 10 ⁵ CFU / ml were placed in a liquid nutrient medium containing AlOOH (GTS) structures at a concentration of 1 mg / ml, in which there was no inhibitory effect (cell growth suppression effect). After incubation in microplates at 37 ° C for various time intervals (0, 1, 2, 3 hours), an antibiotic was added to the wells at a certain concentration at which the inhibitory effect was also absent. In parallel, control studies were carried out with bacterial cultures in contact with the structures of AlOOH (GTS) and antibiotics separately. The kinetics of bacterial growth in the wells was evaluated by the change in the optical density of the medium relative to the control. The number of live bacteria was determined by plating cultures on solid nutrient agar in Petri dishes after incubation at 37 ° C for 24 hours.

Выводы: показано, что синтезированные в гидротермальных условиях при 200 °С, в течение 6 часов двумерные структуры оксигидроксида алюминия формулы AlOOH (ГТС) с величиной удельной поверхности 120 м²/г и дзета-потенциалом в воде при 25 °С равным +34 мВ оказывают менее выраженное действие на бактерии, вызывающее преодоление их устойчивости к антибиотикам.Conclusions: it was shown that two-dimensional structures of aluminum oxyhydroxide of the formula AlOOH (GTS) synthesized under hydrothermal conditions at 200 ° С for 6 hours with a specific surface area of 120 m ² / g and a zeta potential in water at 25 ° С equal to +34 mV have a less pronounced effect on bacteria, causing overcoming their resistance to antibiotics.

На фиг. 7 приведены кинетические кривые роста бактериальных культур в жидкой питательной среде, оцененные по изменению оптической плотности суспензии в течение 24 ч инкубации, показывающие преодоление устойчивости MRSA к бензилпенициллину (пенициллину G) при применении наноструктур AlOOH с низкой удельной поверхностью, полученных окислением нанопорошка алюмонитридной композиции (Al/AlN) в гидротермальных условиях при 200 °С, в течение 6 часов (ГТС): отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только со структурами AlOOH (ГТС) в концентрации 1 мг/мл (зеленая кривая); б – отсутствие ингибирующего эффекта при инкубировании только с пенициллином G в концентрации 50 мкг/мл (фиолетовая кривая); в – слабая противомикробная активность при применении структур AlOOH (ГТС) с концентрацией 1 мг/мл в комбинации с пенициллином G (50 мкг/мл) – синяя кривая.In FIG. Figure 7 shows the kinetic curves of the growth of bacterial cultures in a liquid nutrient medium, estimated by the change in the optical density of the suspension during 24 h of incubation, showing the overcome resistance of MRSA to benzylpenicillin (penicillin G) when using AlOOH nanostructures with a low specific surface area obtained by the oxidation of nanopowder of an aluminitride composition (Al / AlN) under hydrothermal conditions at 200 ° С for 6 hours (GTS): lack of inhibitory effect when incubated only with AlOOH (GTS) structures at a concentration of 1 mg / ml (h lenaya curve); b - the absence of an inhibitory effect when incubated only with penicillin G at a concentration of 50 μg / ml (purple curve); c - weak antimicrobial activity when using AlOOH structures (GTS) with a concentration of 1 mg / ml in combination with penicillin G (50 μg / ml) - blue curve.

Пример 8. Исследование в экспериментах in vivo преодоления устойчивости бактерий с использованием низкоразмерных двумерных (2D) складчатых структур оксигидроксида алюминия (ALOOH) с высокой удельной поверхностью, использованных в экспериментах in vitro (далее – структуры AlOOH).Example 8. The study in experiments in vivo to overcome the resistance of bacteria using low-dimensional two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxide (ALOOH) with a high specific surface area used in in vitro experiments (hereinafter referred to as AlOOH structures).

В качестве экспериментальных животных использованы самцы белых крыс породы “Vistar” весом от 209 до 380 г. При этом животные были разделены на 2 группы по 5 самцов в группе.As experimental animals, male Vistar rats weighing 209 to 380 g were used. The animals were divided into 2 groups of 5 males per group.

Первая группа: лечение одной раны проводилось со структурами AlOOH, другая рана не подвергалась лечению.First group: one wound was treated with AlOOH structures, the other wound was not treated.

Вторая группа: лечение ран проводилось внутримышечным введением пенициллина, при этом одна из ран также обрабатывалась структурами AlOOH.The second group: the treatment of wounds was carried out by intramuscular injection of penicillin, while one of the wounds was also treated with AlOOH structures.

В асептических условиях после двукратной обработки зоны вмешательства 70% спиртом, на предварительно депилированной коже подлопаточной области животных, формировали круглое сквозное отверстие диаметром 1,0 см. В качестве обезболивания использовался раствор кетамина путем внутримышечного его введения из расчета 0,3 мг на 1 кг веса. После наступления наркотического сна, крысу укладывали на бок и формировали модельные раны: контрольная (левая) и опытная (правая).Under aseptic conditions, after twice treating the intervention area with 70% alcohol, a circular through hole 1.0 cm in diameter was formed on the previously depilated skin of the subscapular area of the animals. Ketamine solution was used as anesthesia by intramuscular injection at the rate of 0.3 mg per 1 kg of weight . After the onset of narcotic sleep, the rat was laid on its side and model wounds were formed: control (left) and experimental (right).

Далее дно и края ран инфицировали 24-часовой взвесью клинического штамма MRSA - суспензия бактерий в физиологическом растворе хлорида натрия приготовленная по оптическому стандарту мутности МакФарланда с концентрацией бактерий 1×10⁹ КОЕ/мл. Процедуру инфицирования ран проводили путем однократного их орошения 1,0 мл приготовленной суспензии бактерии с обязательным глухим хирургическим сшиванием краев, который создавал и обеспечивал благоприятные условия для успешного их инфицирования.Further, the bottom and the edges of the wounds were infected with a 24-hour suspension of the clinical strain MRSA - a suspension of bacteria in physiological sodium chloride solution prepared according to the optical McFarland turbidity standard with a bacterial concentration of 1 × 10 ⁹ CFU / ml. The wound infection procedure was carried out by irrigating them once with 1.0 ml of the prepared bacterial suspension with obligatory deaf surgical stitching of the edges, which created and provided favorable conditions for their successful infection.

Далее на 3 сутки после инфицирования и сшивания краев ран проводили удаление шовных материалов и приступали к лечению.Then, on the 3rd day after infection and suturing of the edges of the wounds, suture materials were removed and treatment started.

При этом инфицированные MRSA контрольные раны не подвергали местному лечению, а опытные раны лечили с применением образцов структур AlOOH. У первой группы экспериментальных животных местное лечение ран проводили без применения антибиотиков. У третьей группы местное лечение дополняли системным ежедневным внутримышечным введением раствора пенициллина в течении 7 суток (10 мг/кг 1 раз в сутки). При этом к лечению ран приступали на 3 сутки от начала исследования и инфицирования ран.In this case, MRSA-infected control wounds were not subjected to local treatment, and experimental wounds were treated using samples of AlOOH structures. In the first group of experimental animals, local treatment of wounds was performed without antibiotics. In the third group, topical treatment was supplemented with a systemic daily intramuscular injection of penicillin solution for 7 days (10 mg / kg once a day). At the same time, wound treatment was started on day 3 from the start of the study and infection of the wounds.

Местное лечение опытных ран 1 группы экспериментальных животных проводили путем равномерного нанесения на ее поверхность микроложки (~2 мг) структур AlOOH по схеме: 1-4 сутки ежедневно, далее через день. При этом контрольные раны не подвергали местному лечению. Местное лечение опытных ран 2–й группы животных проводили также с равномерным нанесением на ее поверхность микроложки (~2 мг) наноструктур AlOOHпо схеме: 1-4 сутки ежедневно и далее через день с внутримышечным введением раствора пенициллина из расчета 10 мг/кг веса 1 раз в сутки. При этом контрольные раны этих групп также не подвергали местному лечению и использовались для сравнения динамики заживления пенициллином. В процессе проведения исследования изучали общее состояния животных, проводили микробиологическое исследование поверхности ран, оценивали состояния и течения регенераторных процессов. Local treatment of experimental wounds of the 1st group of experimental animals was carried out by uniformly applying AlOOH structures on the surface of microarray (~ 2 mg) according to the scheme: 1-4 days daily, then every other day. However, control wounds were not subjected to local treatment. Local treatment of experimental wounds of the 2nd group of animals was also carried out with uniform deposition of AloH nanostructures (~ 2 mg) on its surfaceaccording to the scheme: 1-4 days daily and then every other day with intramuscular injection of penicillin solution at the rate of 10 mg / kg of weight 1 time per day. Moreover, control wounds of these groups were also not subjected to local treatment and were used to compare the dynamics of penicillin healing. During the study, the general condition of the animals was studied, a microbiological study of the surface of the wounds was carried out, and the state and course of regenerative processes were evaluated.

Особенности течения раневого процесса и динамику регенераторных изменений оценивали по таким показателям как: наличие и характер воспалительной реакции, состояние краев и дна раны, сроки очищение ран от гнойного экссудата и некротических тканей, начала появление и характер грануляций, сроки начала эпителизации и закрытие ран (ЗР в %). Показатель ЗР рассчитывали по формуле:The features of the course of the wound process and the dynamics of regenerative changes were evaluated by such indicators as: the presence and nature of the inflammatory reaction, the condition of the edges and bottom of the wound, the timing of cleansing the wounds from purulent exudate and necrotic tissue, the appearance and nature of granulations, the timing of the start of epithelization and closure of wounds in %). Index ZR was calculated by the formula:

,

где A₀ – исходный размер раны на 0 сутки, A_t – текущий размер раны.where A ₀ is the initial size of the wound at day 0, A _t is the current size of the wound.

Результаты проведенных исследований по данным анализа показателей общего состояние животных свидетельствуют, о том, что у большинства из них (70%) первые 2-3 суток при удовлетворительном общем состоянии отмечали некоторое снижение двигательной активности, что являлось ответной реакцией на нанесенные им травмы, а также результатом успешного инфицирования ран с занесением в организм инфекционного агента и развитием гнойно–воспалительного процесса. Дальнейшее наблюдение за динамикой этих показателей свидетельствуют о постепенном восстановлении исходной двигательной активности спустя 2-3 суток от начала эксперимента. Подтверждением такой положительной динамики явилась и тенденция увеличения веса животных на 10-15 % от исходных данных, начиная с 5 суток и до конца исследования. Данный факт был обусловлен купированием воспроизведенного гнойно-воспалительного процесса местным применением наноструктур, снижением степени интоксикации организма, очищением ран от гнойного экссудата и некротических масс, дополнительным характером обезболивающего их влияния на раневой процесс. Такая положительная динамика течения была лучше отмечена у экспериментальных животных 2 группы, когда местное лечение комбинировалась внутримышечным применением пенициллина.The results of the studies based on the analysis of indicators of the general condition of the animals indicate that in most of them (70%) the first 2-3 days at a satisfactory general condition noted a slight decrease in physical activity, which was a response to the injuries inflicted by him, as well as the result of successful infection of wounds with the introduction of an infectious agent into the body and the development of a purulent-inflammatory process. Further monitoring of the dynamics of these indicators indicate a gradual restoration of the initial motor activity after 2-3 days from the start of the experiment. Confirmation of such positive dynamics was the tendency to increase the weight of animals by 10-15% of the initial data, starting from 5 days until the end of the study. This fact was due to the relief of the reproduced purulent-inflammatory process by local application of nanostructures, a decrease in the degree of intoxication of the body, purification of wounds from purulent exudate and necrotic masses, and the additional nature of their analgesic effect on the wound process. Such positive dynamics of the course was better observed in experimental animals of group 2, when local treatment was combined with intramuscular use of penicillin.

Результаты анализа и оценки показателей течения раневого процесса согласовываются с данными, полученными при изучении общего состояния животных. С момента снятия швов и раскрытия ран у всех исследуемых животных в сроки до 3-х суток были отмечены наличие серо грязного налета на их дне, отек и гиперемия окружающих тканей, местной гипертермии, определяемого методом пальпации, различными очертаниями краев и конфигурации ран с размерами от 0,9 до 1,0 см. Индекс ЗР на 3 сутки от начала лечения структурами AlOOH составил 80 %, без лечения – 10 %. При комбинированном лечении структурами AlOOH и пенициллином индекс ЗР составил 47%, при этом индекс ЗР раны, подвергавшейся лечению только пенициллином, составил 24%. Данные приведены в таблице 1.The results of the analysis and assessment of indicators of the course of the wound healing process are consistent with the data obtained in the study of the general condition of animals. From the moment the sutures were removed and the wounds were opened, all the animals examined up to 3 days old had a gray-dirty plaque on their bottom, edema and hyperemia of the surrounding tissues, local hyperthermia determined by palpation, various outlines of the edges and the configuration of the wounds with sizes from 0.9 to 1.0 cm. ZR index on the 3rd day from the start of treatment with AlOOH structures was 80%, without treatment - 10%. In the combined treatment with AlOOH structures and penicillin, the SR index was 47%, while the SR index of the wound treated with penicillin alone was 24%. The data are shown in table 1.

Динамика указанных показателей на 5 сутки наблюдения после роспуска швов свидетельствуют о развитии следующих местных изменений: во всех контрольных ранах обнаружены появления свободного гнойного экссудата, увеличение отека и гиперемии вокруг ран с сохранением серо-грязного налета на их дне, расширением границ ран от 1,1 до 1,2 см и с изменением их очертания ближе к округлой.The dynamics of these indicators on the 5th day of observation after dissolution of the sutures indicates the development of the following local changes: in all control wounds, the appearance of free purulent exudate, an increase in edema and hyperemia around the wounds with the preservation of a gray-dirty plaque on their bottom, the expansion of the borders of the wounds from 1.1 up to 1.2 cm and with a change in their shape closer to rounded.

В то же время на опытных ранах в указанные сроки были отмечены следующие изменения: в группе, где местное лечение ран проводилось с применением наноструктур AlOOH (1 группа) такие симптомы как отек, гиперемия, припухлость, наличие местной гипертермии и свободного гнойного экссудата отсутствовали.At the same time, the following changes were noted on the experimental wounds within the indicated time frames: in the group where local wound treatment was performed using AlOOH nanostructures (group 1), such symptoms as edema, hyperemia, swelling, the presence of local hyperthermia and free purulent exudate were absent.

При этом края и дно ран были представлены чистыми ровными с круглыми очертаниями, размеры которых в среднем составили 1,0×0,7 см. Раневая поверхность была покрыта тонким серо-белым корковым пластом, которая легко удалялась при проведении антисептической обработки и нанесения новой порции образца.At the same time, the edges and the bottom of the wounds were clean, clean with round shapes, the average size of which was 1.0 × 0.7 cm. The wound surface was covered with a thin gray-white cortical layer, which was easily removed during antiseptic processing and applying a new portion sample.

В группе животных, где лечение опытных ран проводились с местным применением структур AlOOH в комбинации с системным внутримышечным введением пенициллина (2 группа) уже на 2-3 сутки такие показатели как гиперемия, отечность, припухлость и местная гипертермия окружающих рану тканей отмечены не были. Как и у первой группы животных, рана покрывалась тонкой серо-белесоватой коркой со следами соответствующего образца, после удаления которой было обнаружено чистое дно и ровные очертания краев, с отсутствием гнойного экссудата и налета. При этом на 5 сутки наблюдения средний размер ран составлял 0,7 см. Были отмечены признаки начальной регенерации эпителиального покрова, преимущественно по направлению из периферии к центру.In the group of animals where experimental wounds were treated with topical application of AlOOH structures in combination with systemic intramuscular injection of penicillin (group 2), indicators such as hyperemia, swelling, swelling, and local hyperthermia of the tissues surrounding the wound were not observed for 2-3 days. As in the first group of animals, the wound was covered with a thin gray-whitish crust with traces of the corresponding sample, after removal of which a clean bottom and even outlines were found, with no purulent exudate and plaque. At the same time, on the 5th day of observation, the average size of the wounds was 0.7 cm. There were signs of initial regeneration of the epithelial cover, mainly in the direction from the periphery to the center.

Динамика последующих изменений в течении раневого процесса контрольных и опытных ран у всех групп экспериментальных животных показали следующее: начиная с 6 суток от начала лечения у всех из них отмечалась тенденция к сокращению размеров ран уже за счет превалирования репаративно-регенераторных процессов (покрытие дна ран грануляционными тканями с формированием эпителиального покрова). Так из 5 животных первой группы к 8 суткам только у одного было отмечено полное закрытие опытной раны, а у остальных их размер оставался приблизительно 2 мм. В то же время размер контрольных ран, без лечения наноструктурами AlOOH составлял 6,5 мм/ Индекс ЗР при лечении наноструктурами AlOOH составил 32 %, без лечения – 44 %. Данные приведены в таблице 1.The dynamics of subsequent changes during the wound process of control and experimental wounds in all groups of experimental animals showed the following: starting from 6 days from the start of treatment, all of them showed a tendency to reduce the size of wounds due to the prevalence of reparative-regenerative processes (covering the bottom of the wounds with granulation tissues) with the formation of an epithelial cover). So from 5 animals of the first group, by 8 days only one had complete closure of the experimental wound, while in the rest their size remained approximately 2 mm. At the same time, the size of the control wounds, without treatment with AlOOH nanostructures, was 6.5 mm / ZR index for treatment with AlOOH nanostructures was 32%, without treatment - 44%. The data are shown in table 1.

Динамика течение регенераторного процесса ран животных второй группы проходила следующим образом: на 8 сутки наблюдения у 3-х испытуемых животных опытные раны эпителизировались полностью, в то время аналогичный результат был отмечен только в одной контрольной ране. Индексе ЗР при лечении структурами AlOOH и пенициллином составил 99.1 %, при лечении только пенициллином индекс ЗР составил 62%. При этом у животных данной группы к указанному сроку все раны покрывались корками серо–белесоватого цвета, на контрольных - коричневой. После удалении корок, у всех ран было отмечено чистое дно, ровные круглые очертания краев, а в подгруппе эпителизированных ран, где были применены структуры AlOOH отмечалось формирование нежного рубца.The dynamics of the regenerative process of wounds of animals of the second group was as follows: on the 8th day of observation in 3 test animals, the experimental wounds were completely epithelized, while a similar result was noted in only one control wound. The index ZR in the treatment with AlOOH structures and penicillin was 99.1%; in the treatment with penicillin alone, the index ZR was 62%. Moreover, in the animals of this group by the indicated time all the wounds were covered with crusts of gray-whitish color, on the control - brown. After removing the crusts, all the wounds had a clean bottom, smooth round outlines, and the formation of a tender scar was noted in the subgroup of epithelized wounds where AlOOH structures were applied.

Динамика микробиологических исследований по изучению качественного и количественного состава бактерий на поверхности ран, подвергавшихся лечению наноструктурами AlOOH, показали, что к 8 суткам у 2-й группы степень бактериальной обсемененности составила 1,6×10². В тоже время у животных 1-й группы на контрольных и опытных ранах в указанные сроки загрязненность бактериями сохранялась и в количественном выражении она составила от 1×10²до 7×10³на опытных и 9×10² до 1.1×10⁴на контрольных ранах. Такая существенная разница в количественном выражении бактерий метициллин резистентного золотистого стафилококка на поверхностях ран между экспериментальными группами животных при одинаковом подходе их местного лечения заключается в том, что для животных 2 группы она комбинировалась с внутримышечным введением пенициллина.The dynamics of microbiological studies on the qualitative and quantitative composition of bacteria on the surface of wounds treated with AlOOH nanostructures showed that by day 8 in the 2nd group the degree of bacterial contamination was 1.6 × 10 ² . At the same time, in animals of the 1st group on control and experimental wounds, bacterial contamination remained at the indicated times and in quantitative terms it ranged from 1 × 10 ² to 7 × 10 ³ in experimental and 9 × 10 ² to 1.1 × 10 ⁴ in control wounds. Such a significant difference in the quantitative expression of methicillin-resistant Staphylococcus aureus bacteria on wound surfaces between experimental groups of animals with the same local treatment approach is that for animals of group 2 it was combined with intramuscular injection of penicillin.

Таким образом, при лечении ран лабораторных животных (крысы), инфицированных метициллин-резистентным золотистым стафилококком (MRSA), микро-мезопористыми наноструктурами AlOOH в комбинации с пенициллином (внутримышечное введением раствора пенициллина дозой 10 мг/кг 1 раз в сутки), ранозаживление происходит быстрее, чем при лечении наноструктурами и пенициллином по отдельности. На 8 сутки лечения индексе заживления раны (ЗР) при лечении наноструктурами AlOOH и пенициллином составил 99 %, при лечении только пенициллином индекс ЗР составил 62%, при лечении только наноструктурами ЗР составил 80%. Быстрое заживление обусловлено подавлением жизнеспособности патогенной микрофлоры за счет изменения чувствительности MRSA к пенициллину в присутствие наноструктур AlOOH. Данные потенцирующего действия приведены в таблице 1.Thus, in the treatment of wounds of laboratory animals (rats) infected with methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), AlOOH micro-mesoporous nanostructures in combination with penicillin (intramuscular injection of a solution of penicillin at a dose of 10 mg / kg once a day), wound healing is faster than with nanostructures and penicillin alone. On the 8th day of treatment, the wound healing index (SR) for treatment with AlOOH nanostructures and penicillin was 99%, for treatment with penicillin alone, the SR index was 62%, for treatment with only nanostructures, the SC was 80%. Rapid healing is due to the suppression of the viability of pathogenic microflora due to a change in the sensitivity of MRSA to penicillin in the presence of AlOOH nanostructures. Data potentiating action are shown in table 1.

Таблица 1.Table 1.

Сутки лечения после роспуска швовDay treatment after dissolution of sutures Показатель закрытия раны, %Wound closure rate,% 1 группа1 group 2 группа2 group левая рана (без лечения)left wound (without treatment) правая рана (лечение структурами AlOOH)right wound (treatment with AlOOH structures) левая рана (лечение внутримышечными инъекциями пенициллина)left wound (treatment with intramuscular injections of penicillin) правая рана (комбинированное лечение пенициллином и структурами AlOOH)right wound (combined treatment with penicillin and AlOOH structures) 33 1010 3232 2424 4747 55 2525 6464 4545 7878 88 4444 8080 6262 9999

Claims

1. The use of low-dimensional two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxide of the formula AlOOH and / or their agglomerates having a specific surface area of at least 250 m ² / g and a zeta potential measured in water at 25 ° C of at least +30 mV in as a means of overcoming the resistance of bacteria to antibiotics by increasing the sensitivity of resistant bacterial strains to antibiotics.

2. The use according to claim 1, characterized in that the said low-dimensional folded AlOOH structures and / or their agglomerates preferably have a specific surface area in the range from 250 to 320 m ² / g and a zeta potential measured in water at 25 ° C, in range from +30 to + 42 mV.

3. The use according to claim 1, characterized in that the said low-dimensional folded AlOOH structures and / or their agglomerates are formed by nanosheets with irregular folds and faces and have micropores less than 2 nm in size and mesopores from 5 to 40 nm in size.

4. The use according to claim 3, characterized in that one size of nanosheets is from 200 to 500 nm, and the second (thickness) from 2 to 10 nm.

5. A method of overcoming resistance to at least one antibiotic against both gram-positive and gram-negative bacteria, comprising bringing said bacteria into contact with low-dimensional two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxides of the formula AlOOH and / or their agglomerates together with an antibiotic, wherein the mentioned structures have a specific surface area of at least 250 m ² / g, the zeta potential measured in water at 25 ° C, at least +30 mV and exhibit the properties of a weak base.

6. The method according to p. 5, characterized in that the bacterium is gram-negative and is selected from the genera Pseudomonas and Escherichia preferably, where the bacterium is one of Pseudomonas aeruginosa, E. coli, which are resistant to one or more antibiotics selected from penicillin, methicillin, nitrocefin, gramicidin, gentamicin, ceftriaxone, ceftazidime, ampicillin, or is a clinical strain or clinical isolate.

7. The method according to p. 5, characterized in that the bacterium is gram-positive, selected from the genus S. aureus and is a clinical strain or clinical isolate of MRSA that are resistant to one or more antibiotics selected from the group comprising penicillin, methicillin, nitrocefin, gramicidin, vancomycin, sultasin and ampicillin.

8. The method according to p. 5, characterized in that the antibiotic is selected from the group comprising β-lactams, aminoglycosides, cationic polypeptides, tetracyclines, polypeptide antibiotics and quinolones, preferably β-lactams include penicillin, methicillin, ampicillin, nitrocefin, ceftriaxone, ceftazide , cationic polypeptides (gramicidin) and gentamicin aminoglycosides, as well as the combined drug sultasin.

9. A method of treating an infected wound in a subject that allows overcoming antibiotic resistance, characterized in that it includes either treating the subject’s wound with an effective amount of an antibiotic or intramuscularly administering to the subject an effective amount of an antibiotic, both in combination and separately with an effective amount of low-dimensional two-dimensional ) folded structures aluminum oxyhydroxide AlOOH and / or agglomerates having a specific surface area of at least 250 m ² / g, a zeta potential measured in water at 25 ° C, not m She +30 V.

10. The method according to p. 9, characterized in that a therapeutically active amount of an antibiotic is used in combination with at least 2 mg of the aforementioned low-dimensional AlOOH folded structures per 1 cm ^{2 of the} wound surface to treat a subject’s wound.

11. The method according to p. 9, characterized in that for the treatment of the wounds of the subject separately, a therapeutically active amount of an antibiotic is first used, and then at least 2 mg of the aforementioned low-dimensional folded structures of AlOOH per 1 cm ^{2 of the} wound surface.

12. A product containing low-dimensional two-dimensional (2D) folded structures of aluminum oxyhydroxides of the formula AlOOH and / or their agglomerates and an antibiotic in the form of a combined preparation for separate, simultaneous or sequential use to overcome antibiotic resistance in a gram-positive and gram-negative bacterium, where the said structures have a value specific surface area from 250 to 320 m ² / g, zeta potential measured in water at 25 ° C, not less than +30 mV and exhibit the properties of a weak base.