Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Пластун В. О., Савельева М. С., Гуслякова О. И., Лобанов М. Е., Майорова О. А. Инкапсуляция в эмульсионные микрогели: высокотехнологичная стратегия рационального применения антибактериальных препаратов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 3. С. 228-238. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-3-228-238, EDN: LCGACH

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
30.08.2024
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 115)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Биофизика и медицинская физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
57.089:66.017:665.939.17:577.359
DOI: 
10.18500/1817-3020-2024-24-3-228-238
EDN: 
LCGACH

Инкапсуляция в эмульсионные микрогели: высокотехнологичная стратегия рационального применения антибактериальных препаратов

Авторы: 
Пластун Валентина Олеговна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Савельева Мария Сергеевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Гуслякова Ольга Игоревна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Лобанов Михаил Евгеньевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Майорова Оксана Александровна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

В исследовании были синтезированы эмульсионные микрогели (ЭМ) методом ультразвуковой гомогенизации на основе изолята сывороточного белка (ИСБ), содержащие антибактериальные препараты (АБ) (цефазолин (ЦЗ), цефтриаксон (ЦТ)). В основе метода получения ЭМ лежит денатурация ИСБ при ультразвуковом воздействии на раствор биомолекул с последующим образованием микрогелевой оболочки на поверхности капель масла. Изучены физико-химические свойства ЭМ в зависимости от их состава (дзетапотенциал частиц ЭМ, профили высвобождения АБ из частиц ЭМ), а также антимикробная активность ЭМ. Было показано, что количество высвобожденного АБ из синтезированных носителей в первые сутки эксперимента составляет 10% во всех исследованных модельных системах. Суммарное количество высвобожденного АБ за 144 ч достигает 20% в физиологическом растворе и 30% в искусственной моче. Все образцы ЭМ, содержащие ЦЗ, вызывали угнетение роста E. coli в течение 7 суток. Свободный ЦЗ сохранял активность на протяжении первых суток. Микрогели, содержащие ЦТ, продемонстрировали антибактериальный эффект на протяжении 14 суток. Продолжительность периода полного подавления роста у всех контрольных растворов АБ была существенно меньше по сравнению с образцами ЭМ. Таким образом, показано, что иммобилизация АБ (ЦЗ, ЦТ) в ЭМ методом ультразвуковой гомогенизации не влияет на их терапевтическую эффективность и позволяет существенно увеличить продолжительность и интенсивность антибактериального действия этих препаратов на культуре E. coli. 

Ключевые слова: 
антибактериальные препараты
цефалоспорины
эмульсионные микрогели
изолят сывороточного белка
Благодарности: 
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-75-10042, https://rscf.ru/project/21-75-10042/).
Список источников: 
  1. Larsson D. G. J., Flach C.-F. Antibiotic resistance in the environment // Nat. Rev. Microbiol. 2022. Vol. 20. P. 257–269. https://doi.org/10.1038/s41579-021-00649-x
  2. Frieri M., Kuma K., Boutin A. Antibiotic resistance // J. Infect. Public Heal. 2017. Vol. 10, № 4. P. 369–378. https://doi.org/10.1016/j.jiph.2016.08.007
  3. Khameneh B., Diab R., Ghazvini K., Bazzaz B. S. F. Breakthroughs in bacterial resistance mechanisms and the potential ways to combat them // Microb. Pathog. 2016. Vol. 95. P. 32–42. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2016.02.009
  4. French G. L. Clinical impact and relevance of antibiotic resistance // Adv. Drug Deliv. Rev. 2005. Vol. 57, № 10. P. 1514–1527. https://doi.org/10.1016/j.addr.2005.04.005
  5. Elder D. P., Kuentz M., Holm R. Antibiotic resistance: The need for a global strategy // J. Pharm. Sci. 2016. Vol. 105, № 8. P. 2278–2287. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2016.06.002
  6. Землянко О. М., Рогоза Т. М., Журавлева Г. А. Механизмы множественной устойчивости бактерий к антибиотикам // Экол. ген. 2018. Т. 16, № 3. С. 4–17. https://doi.org/10.17816/ecogen1634-17
  7. Kot B. Antibiotic resistance among uropathogenic // Pol. J. Microbiol. 2019. Vol. 68, № 4. P. 403–415. https://doi.org/10.33073/pjm-2019-048
  8. Cao D., Shen Y., Huang Y., Liu L., Yang L., Wei Q. Levofloxacin versus ciprofloxacin in the treatment of urinary tract infections: Evidence-based analysis // Front. Pharmacol. 2021. Vol. 12. Article number 658095. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.658095
  9. Wang S. S., Ratliff P. D., Judd W. R. Retrospective review of ceftriaxone versus levofloxacin for treatment of E. coli urinary tract infections // Int. J. Clin. Pharm. 2018. Vol. 40. P. 143–149. https://doi.org/10.1007/s11096-017-0560-1
  10. Bunduki G. K., Heinz E., Phiri V. S., Noah P., Feasey N., Musaya J. Virulence factors and antimicrobial resistance of uropathogenic Escherichia coli (UPEC) isolated from urinary tract infections: A systematic review and metaanalysis // BMC Infect. Dis. 2021. Vol. 21. P. 1–13. https://doi.org/10.1186/s12879-021-06435-7
  11. Jones R. N., Nguyen H. M. 1453. Cephalexin and Cefadroxil Are Not Therapeutic Equivalents for Uncomplicated Cystitis (uUTI): Further Analysis of Cefazolin Surrogate Susceptibility Testing Criteria // Open Forum Infection Diseases. 2019, October. Vol. 6. P. S530–S531. https://doi.org/10.1093/ofid/ofz360.1317
  12. Nordstöm R., Nystöm L., Ilyas H., Atreya H. S., Borro B. C., Bhunia A., Malmsten M. Microgels as carriers of antimicrobial peptides–effects of peptide PEGylation // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2019. Vol. 565. P. 8–15. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2018.12.049
  13. Xiao X., Ji J., Wang H., Nangia S., Wang H., Libera M. Self-Defensive Antimicrobial Surfaces Using Polymyxin-Loaded Poly (styrene sulfonate) Microgels // ACS Biomater. Sci. Eng. 2022. Vol. 8, № 11. P. 4827–4837. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.2c00783
  14. Cheng H., Liu H., Shi Z., Xu Y., Lian Q., Zhong Q., Liu Q., Chen,Y., Pan X., Chen R., Wang P. Long-term antibacterial and biofilm dispersion activity of an injectable in situ crosslinked co-delivery hydrogel/microgel for treatment of implant infection // Chem. Eng. J. 2022. Vol. 433. Article number 134451. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.134451
  15. Ma Q., Ma S., Liu J., Pei Y., Tang K., Qiu J., Wan J., Zheng X., Zhang J. Preparation and application of natural protein polymer-based Pickering emulsions // E-Polym. 2023. Vol. 23, № 1. Article number 20230001. https://doi.org/10.1515/epoly-2023-0001
  16. Кузнецов В. А., Кущев П. О., Останкова И. В., Пульвер А.Ю., Пульвер Н. А., Павлович С. В., Полтавцева Р. А. Современные подходы к медицинскому использованию сополимерных рН”и температурно-чувствительных гидрогелей (обзор) // Конденсированные среды и межфазные границы. 2020. Вып. 22, № 4. C. 417–429. https://doi.org/10.17308/kcmf.2020.22/3113
  17. Zheng J., Zhu C., Xu X., Wang X., Fu J. Supramolecular assemblies of multifunctional microgels for biomedical applications // J. Mater. Chem. B. 2023. Vol. 11. P. 6265–6289. https://doi.org/10.1039/D3TB00346A
  18. Sahiner N. Amino acid-derived Poly (L–Lysine)(p (LL)) microgel as a versatile biomaterial: Hydrolytically degradable, drug carrying, chemically modifiable and antimicrobial material // Polym. Adv. Technol. 2020. Vol. 31, № 10. P. 2152–2160. https://doi.org/10.1002/pat.4936
  19. Saveleva M. S., Lobanov M. E., Gusliakova O. I., Plastun V. O., Prikhozhdenko E. S., Sindeeva O. A., Gorin D. A., Mayorova O. A. Mucoadhesive emulsion microgels for intravesical drug delivery: Preparation, retention at urothelium, and biodistribution study // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2023. Vol. 15, № 21. P. 25354–25368. https://doi.org/10.1021/acsami.3c02741
  20. Schneider C. A., Rasband W. S., Eliceiri K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis // Nat. Methods. 2012. Vol. 9. P. 671–675. https://doi.org/10.1038/nmeth.2089
  21. Abu T. M. M., Ghithan J., Abu-Taha M. I., Darwish S. M., Abu-hadid M. M. Spectroscopic approach of the interaction study of ceftriaxone and human serum albumin // J. Biophys. Struct. Biol. 2014. Vol. 6. P. 1–12. https://doi.org/10.1128/aac.01170-18
  22. Watanabe Y., Hayashi T., Takada R., Yasuda T., Saikawa I., Shimizu K. Studies on protein binding of antibiotics. I. Effect of cefazolin on protein binding and pharmacokinetics of cefoperazone // J. Antibiot. (Tokyo). 1980. Vol. 33. P. 625–635. https://doi.org/10.1038/nmeth. 2089
  23. Shimizu T. Studies on protein binding of cefazolin and other antibiotics // Jpn. J. Antibiot. 1974. Vol. 27. P. 296–301. https://doi.org/10.1128/aac.01170-18
  24. Donnelly R. F. Stability of cefazolin sodium in polypropylene syringes and polyvinylchloride minibags // Can. J. Hosp. Pharm. 2011. Vol. 64, № 4. P. 241–245. https://doi.org/10.4212/cjhp.v64i4.1035
Поступила в редакцию: 
15.03.2024
Принята к публикации: 
03.06.2024
Опубликована: 
30.08.2024
  • 234 просмотра