Инкапсуляция в эмульсионные микрогели: высокотехнологичная стратегия рационального применения антибактериальных препаратов

Обложка

Цитировать

Полный текст

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. 

Об авторах

Валентина Олеговна Пластун

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-6235-490X
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Мария Сергеевна Савельева

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0003-2021-0462
Scopus Author ID: 57194773477
ResearcherId: M-5204-2016
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Ольга Игоревна Гуслякова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0001-8387-0711
Scopus Author ID: 57202360091
ResearcherId: T-5616-2018
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Михаил Евгеньевич Лобанов

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-1388-1842
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Оксана Александровна Майорова

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-6440-3947
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Список литературы

  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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».