Ирина Владимировна Шипицына — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
Курган
Irina V. Shipitsyna — Candidate of Biological Sciences, leading researcher
Kurgan
Елена Сергеевна Спиркина — младший научный сотрудник
Курган
Elena S. Spirkina — junior researcher
Kurgan
Введение. Изучение антибактериального эффекта фотодинамической терапии (ФДТ) в отношении ведущих возбудителей хронического остеомиелита — одно из перспективных направлений на сегодняшний день.
Цель работы — оценить антибактериальный эффект в отношении штаммов Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa при использовании лазера АЛОД-01 в присутствии фотодитазина.
Материалы и методы. Объект исследования — суточные музейные культуры грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, принадлежащих к двум таксонам: Staphylococcus aureus (№ 25923), Pseudomonas aeruginosa (№ 27853). Антибактериальный эффект после воздействия лазером в присутствии фотодитазина на микробные клетки исследуемых культур оценивали по отсутствию роста микроорганизмов в зоне действия пучка.
Результаты. При воздействии лазером совместно с фотодитазином (концентрация 0,5–1,0 мг/мл) на S. aureus в течение двух минут при 200–300 Дж в зоне действия пучка наблюдали бактерицидный эффект. Отсутствие роста бактерий на всей поверхности чашки Петри было достигнуто при световом воздействии в 400 Дж в течение 5 мин. и концентрацией фотодитазина — 1,0 мг/мл. Воздействие лазера в течение 2 мин. в присутствии фотодитазина в концентрации 0,5 мг/мл и 1 мг/мл не оказывало антибактериального эффекта в отношении штаммов P. aeruginosa. На чашке наблюдали сплошной рост микроорганизмов. Увеличение световой дозы и времени воздействия способствовало снижению роста микробных клеток. Бактерицидный эффект получен только по центру чашки при обработке бактериальной суспензии фотодитазином в концентрации 5 мг/мл.
Обсуждение. Эффективность ФДТ зависит от вида микроорганизма, анатомического местоположения очага инфекции, а также свойств фотосенсибилизатора и используемого лазера. В зависимости от строения клеточной стенки наблюдается различная восприимчивость бактерий к фотодинамическим эффектам.
Заключение. Штаммы S. aureus могут быть успешно фотоинактивированы с применением фотодитазина. Для штаммов P. aeruginosa не удалось найти режим, при котором рост микробных клеток отсутствовал на всей чашке. Фотодинамическая реакция возникает только при действии адекватных доз световой энергии на фотосенсибилизаторы в присутствии кислорода в среде, при этом фотодинамическое повреждение носит локальный характер, и бактерицидный эффект лимитируется зоной светового воздействия.
Introduction The study of the antibacterial effect of photodynamic therapy against the leading pathogens of chronic osteomyelitis is one of the promising directions today.
Purpose of the work was to evaluate the antibacterial effect against the strains of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa with the ALOD-01 laser system in the presence of photodithazine.
Materials and methods The object of the study was 24-hour archival cultures of gram-positive and gram-negative microorganisms belonging to two taxa: Staphylococcus aureus (25923), Pseudomonas aeruginosa (27853). The antibacterial effect after the exposure to laser radiation in the presence of photodithazine on the microbial cells of the studied cultures was assessed by the absence of microorganism growth in the area of the light beam.
Results Laser exposure in combination with photodithazine (concentration 0.5–1.0 mg/ml) on S. aureus for two minutes at 200–300 J achieved a bactericidal effect in the beam area. A bactericidal effect on the entire surface of the Petri dish was achieved with light exposure of 400 J for 5 minutes and a photodithazine concentration of 1.0 mg/ml. Laser exposure for 2 minutes in the presence of photodithazine at a concentration of 0.5 mg/ml and 1 mg/ml did not have an antibacterial effect on P. aeruginosa strains. Continuous growth of microorganisms was observed on the dish. Increasing the light dose and exposure time contributed to a decrease in the growth of microbial cells. A bactericidal effect was obtained only in the center of the dish in treating the bacterial suspension with photodithazine at a concentration of 5 mg/ml.
Discussion The effectiveness of PDT depends on the type of microorganisms, the anatomical location of the infection site, as well as the properties of the photosensitizer and the laser used. Depending on the structure of the cell wall, different susceptibility of bacteria to photodynamic effects is observed.
Conclusion S. aureus strains can be successfully photoinactivated using photodithazine. For P. aeruginosa strains, it was not possible to find a regime in which microbial cell growth was absent throughout the dish. The photodynamic reaction occurs only when adequate doses of light energy act on the photosentisizer in the presence of oxygen in the medium, while the photodynamic damage is local and the bactericidal effect is limited by the zone of light exposure.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.