Перспективы применения наночастиц Ag(10%):InP/ZnS MPA в лечении дрожжевых кератомикозов

Авторы

  • В.О. Пономарев Екатеринбургский центр МНТК «Микрохирургия глаза», Екатеринбург
  • В.Н. Казайкин Екатеринбургский центр МНТК «Микрохирургия глаза», Екатеринбург
  • С.В. Дежуров Научно-исследовательский институт прикладной акустики, Дубна
  • С.М. Розанова Клинико-диагноcтический центр, Екатеринбург
  • М.В. Кырф Клинико-диагноcтический центр, Екатеринбург
  • В.Л. Тимофеев Екатеринбургский центр МНТК «Микрохирургия глаза», Екатеринбург

Ключевые слова:

грибковый кератит, дрожжевые грибы, квантовые точки, наночастицы

Аннотация

Актуальность. Резистентные грибковые кератиты (кератомикозы) – это большая проблема в современной офтальмологии. Ограниченный арсенал лекарственных средств и низкая эффективность хирургического лечения зачастую приводят к чрезвычайно низким анатомическим и функциональным результатам. Одним из альтернативных подходов к ведению грибковых кератитов может служить применение наночастиц – в монотерапии или в качестве катализатора – для более эффективного воздействия нативного лекарственного средства. В качестве наночастиц выступают квантовые точки (КТ). Под действием света видимой области спектра КТ способны к участию в реакциях окисления-восстановления и моделируемому образованию активных форм кислорода (АФК) путем изменения электронных взаимодействий с атомами окружения.
Цель. Синтез КТ, потенциально активных в отношении грибковой микрофлоры, изучение способности данного типа КТ и аналогов к выработке АФК и анализе их фунгицидной активности в отношении дрожжевой микрофлоры in vitro.
Материал и методы. В исследовании определялась эффективность раствора КТ в подавлении роста колоний резистентных видов грибов рода Candida spp (C. albicans, C. glabrata, C. tropicalis, C. Parapsilosis) in vitro. Использовались КТ Ag(10%):InP/ZnS MPA в виде нативного раствора (10%) и в разведении 1:100 (0,1%).
Результаты. Удалось выявить полное подавление видимого роста грибов рода Candida spp. в зоне, обработанной КТ, вне зависимости от концентрации. Диаметр зоны задержки роста (ЗЗР) во всех случаях превышал 24 мм, что соответствовало высокой степени чувствительности.
Заключение. Синтезированные КТ Ag(10%):InP/ZnS MPA показали высокую антиинфекционную активность в отношении
резистентной дрожжевой микробиоты Candida spp. в лабораторных условиях, играющих одну из первостепенных ролей в течении кератомикозов. Необходимо рассматривать КТ Ag(10%):InP/ZnS MPA как одну из альтернатив/дополнительных средств для лечения резистентных офтальмомикозов, в частности кератомикозов, после ограниченных клинических испытаний в различных вариациях.

Библиографические ссылки

1. Shivaji S, Jayasudha R, Prashanthi GS, Arunasri K, Das T. Fungi of the human eye: Culture to mycobiome. Exp Eye Res. 2022;217: 108968. doi: 10.1016/j.exer.2022.108968

2. Ting DSJ, Ho CS, Cairns J, Elsahn A, Al-Aqaba M, Boswell T, Said DG, Dua HS. 12-year analysis of incidence, microbiological profiles and in vitro antimicrobial susceptibility of infectious keratitis: the Nottingham Infectious Keratitis Study. Br J Ophthalmol. 2021;105(3): 328–333. doi: 10.1136/bjophthalmol-2020-316128

3. Ting DSJ, Ho CS, Cairns J, Gopal BP, Elsahn A, Al-Aqaba M, Boswell T, Said DG, Dua HS. Seasonal patterns of incidence, demographic factors and microbiological profiles of infectious keratitis: the Nottingham Infectious Keratitis Study. Eye (Lond). 2021;35(9): 2543–2549. doi: 10.1038/s41433-020 01272-5

4. Arshad S, Petsoglou C, Lee T, Al-Tamimi A, Carnt NA. 20 years since the Herpetic Eye Disease Study: Lessons, developments and applications to clinical practice. Clin Exp Optom. 2021;104(3): 396–405. doi: 10.1080/08164622.2021.1877531

5. Cunha AM, Loja JT, Torrão L, Moreira R, Pinheiro D, Falcão-Reis F, Pinheiro- Costa J. A 10-year retrospective clinical analysis of fungal keratitis in a Portuguese Tertiary Centre. Clin Ophthalmol. 2020;14: 3833–3839. doi: 10.2147/OPTH.S268327

6. Ting DSJ, Bignardi G, Koerner R, Irion LD, Johnson E, Morgan SJ, Ghosh S. Polymicrobial keratitis with cryptococcus curvatus, Candida parapsilosis, and Stenotrophomonas maltophilia after penetrating keratoplasty: A rare case report with literature review. Eye Contact Lens. 2019;45(2): e5–e10. doi: 10.1097/ICL.0000000000000517

7. Ting DSJ, Mckenna M, Sadiq SN, Martin J, Mudhar HS, Meeney A, Patel T. Arthrographis kalrae Keratitis Complicated by Endophthalmitis: A case report with literature review. Eye Contact Lens. 2020;46(6): e59–e65. doi: 10.1097/ ICL.0000000000000713

8. Prajna NV, Krishnan T, Rajaraman R, Patel S, Shah R, Srinivasan M, Das M, Ray KJ, Oldenburg CE, McLeod SD, Zegans ME, Acharya NR, Lietman TM, Rose-Nussbaumer J; Mycotic ulcer treatment trial group. Predictors of corneal perforation or need for therapeutic keratoplasty in severe fungal keratitis: A secondary analysis of the mycotic ucer treatment trial II. JAMA Ophthalmol. 2017;135(9): 987–991. doi: 10.1001/ jamaophthalmol.2017.2914

9. Said DG, Rallis KI, Al-Aqaba MA, Ting DSJ, Dua HS. Surgical management of infectious keratitis. Ocul Surf. 2021: S1542–0124(21)00104-X. doi: 10.1016/j. jtos.2021.09.005

10. Brown L, Leck AK, Gichangi M, Burton MJ, Denning DW. The global incidence and diagnosis of fungal keratitis. Lancet Infect Dis. 2021;21(3): e49–e57. doi: 10.1016/ S1473-3099(20)30448-5

11. Khoo P, Cabrera-Aguas MP, Nguyen V, Lahra MM, Watson SL. Microbial keratitis in Sydney, Australia: risk factors, patient outcomes, and seasonal variation. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2020;258(8): 1745–1755. doi: 10.1007/s00417-020-04681-0

12. Wang L, Wang L, Han L, Yin W. Study of pathogens of fungal keratitis and the sensitivity of pathogenic fungi to therapeutic agents with the disk diffusion method. Curr Eye Res. 2015;40(11): 1095–1101. doi: 10.3109/02713683.2015.1056802

13. Manikandan P, Abdel-Hadi A, Randhir Babu Singh Y, Revathi R, Anita R, Banawas S, Bin Dukhyil AA, Alshehri B, Shobana CS, Panneer Selvam K, Narendran V. Fungal keratitis: epidemiology, rapid detection, and antifungal susceptibilities of fusarium and aspergillus isolates from corneal scrapings. Biomed Res Int. 2019;2019: 6395840. doi: 10.1155/2019/6395840

14. Обрубов А.С., Бельская К.И. Фармакотерапия грибковых кератитов (обзор литературы). Офтальмохирургия. 2018;1: 98–102. [Obrubov AS, Belskaya KI. Pharmacotherapy of fungal keratitis (literature review). Fyodorov Journal of Ophthalmic Surgery. 2018;1: 98–102. (In Russ.)] doi: 10.25276/0235-4160-2018-1-98-102

15. Пономарев В.О., Казайкин В.Н., Лизунов А.В., Вохминцев А.С., Вайнштейн И.А., Дежуров С.В. Оценка офтальмотоксического воздействия квантовых точек и биоконъюгатов на их основе в аспекте перспектив лечения резистентных эндофтальмитов. Экспериментальное исследование (1-й этап). Офтальмология. 2021;18(3) :476–487. [Ponomarev VO, Kazaikin VN, Lizunov AV, Vokhmintsev AS, Vainshtein IA, Dezhurov SV. Evaluation of the ophthalmotoxic effect of quantum dots and bioconjugates based on them in terms of prospects for the treatment of resistant endophthalmitis. Experimental study (1st stage). Ophthalmology. 2021;18(3): 476–487. (In Russ.)] doi: 10.18008/1816-5095-2021-3-476-487

16. Пономарев В.О., Казайкин В.Н., Лизунов А.В., Вохминцев А.С., Вайнштейн И.А., Дежуров С.В., Марышева В.В. Оценка офтальмотоксического воздействия квантовых точек InP/ZnSe/ZnS 660 и биоконъюгатов на их основе в аспекте перспектив лечения резистентных эндофтальмитов. Экспериментальное исследование. Часть 2 (1-й этап). Офтальмология. 2021;18(4): 876–884. [Ponomarev VO, Kazaikin VN, Lizunov AV, Vokhmintsev AS, Vainshtein IA, Dezhurov SV, Marysheva VV. Evaluation of the ophthalmotoxic effect of InP/ZnSe/ZnS 660 quantum dots and bioconjugates based on them in terms of prospects for the treatment of resistant endophthalmitis. Experimental study. Part 2 (1st stage). Ophthalmology in Russia. 2021;18(4): 876–884. (In Russ.)] doi: 10.18008/1816-5095-2021-4-876-884

17. Пономарёв В.О., Казайкин В.Н., Лизунов А.В., Вохминцев А.С., Вайнштейн И.А., Розанова С.М., Кырф М.В. Лабораторный анализ антиинфекционной активности квантовых точек и биоконъюгатов на их основе в аспекте перспектив лечения воспалительных заболеваний глаза. Экспериментальное исследование (часть 3). Офтальмология. 2022;19(1):188-194. [Ponomarev VO, Kazaikin VN, Lizunov AV, Vokhmintsev AS, Vainshtein IA, Rozanova SM, Kyrf MV. Laboratory analysis of the anti-infectious activity of quantum dots and bioconjugates based on them in terms of prospects for the treatment of inflammatory eye diseases. Experimental study (part 3). Ophthalmology in Russia. 2022;19(1): 188–194. (In Russ.)] doi: 10.18008/1816-5095-2022-1-188-194

18. Li H, Wang X, Zhao X, Li G, Pei F, Zhang H, Tan Y, Chen F. Vacancy-induced antibacterial activity of XS2-y Quantum Dots against drug-resistant bacteria for treatment of bacterial keratitis. Small. 2020;16(42): e2004677. doi: 10.1002/ smll.202004677

19. Jian HJ, Wu RS, Lin TY, Li YJ, Lin HJ, Harroun SG, Lai JY, Huang CC. Supercationic carbon Quantum Dots synthesized from spermidine as an eye drop formulation for topical treatment of bacterial keratitis. ACS Nano. 2017;11(7): 6703–6716. doi: 10.1021/acsnano.7b01023

20. Zhao C, Wang X, Wu L, Wu W, Zheng Y, Lin L, Weng S, Lin X. Nitrogen-doped carbon quantum dots as an antimicrobial agent against Staphylococcus for the treatment of infected wounds. Colloids Surf B Biointerfaces. 2019;179: 17–27. doi: 10.1016/j.colsurfb.2019.03.042

21. Courtney CM, Goodman SM, Nagy TA, Levy M, Bhusal P, Madinger NE, Detweiler CS, Nagpal P, Chatterjee A. Potentiating antibiotics in drug resistant clinical isolates via stimuli-activated superoxide generation. Sci Adv. 2017;3(10): e1701776. doi: 10.1126/ sciadv.1701776

22. Courtney CM, Goodman SM, McDaniel JA, Madinger NE, Chatterjee A, Nagpal P. Photoexcited quantum dots for killing multidrug-resistant bacteria. Nat Mater. 2016;15(5): 529–534. doi: 10.1038/nmat4542

23. Goodman SM, Levy M, Li FF, Ding Y, Courtney CM, Chowdhury PP, Erbse A, Chatterjee A, Nagpal P. Designing superoxide-generating Quantum Dots for selective light-activated nanotherapy. Front Chem. 2018;6: 46. doi: 10.3389/fchem.2018.00046

24. Mohan M, Gupta SK, Kalra VK, Vajpayee RB, Sachdev MS. Topical silver sulphadiazine – a new drug for ocular keratomycosis. Br J Ophthalmol. 1988;72(3): 192–195. doi: 10.1136/bjo.72.3.192

25. Nikazar S, Sivasankarapillai VS, Rahdar A, Gasmi S, Anumol PS, Shanavas MS. Revisiting the cytotoxicity of quantum dots: an in-depth overview. Biophys Rev. 2020;12(3): 703–718. doi: 10.1007/s12551-020-00653-0

26. Jo JH, Jo DY, Lee SH, Yoon SY, Lim HB, Lee BJ, Do YR, Yang H. InP-based quantum dots having an InP core, composition-gradient ZnSeS inner shell, and ZnS outer shell with sharp, bright emissivity, and blue absorptivity for display devices. ACS Applied Nano Materials. 2020;3(2): 1972–1980. doi: https://doi.org/10.1021/acsanm.0c00008

27. Pong BK, Trout BL, Lee JY. Modified ligand-exchange for efficient solubilization of CdSe/ZnS quantum dots in water: a procedure guided by computational studies. Langmuir. 2008;24(10): 5270–5276. doi: 10.1021/la703431j

28. Yaghini E, Pirker KF, Kay CWM, Seifalian AM, MacRobert AJ. Quantification of reactive oxygen species generation by photoexcitation of PEGylated quantum dots. Small. 2014;10: 5106–5115. doi: 10.1002/smll.201401209

29. Doer R. Zur Oligodinamie des Silbers R. Doer, W. Bergner. Biochem Zeitschr. 1922;131: 351–356.

30. Брызгунов В.С., Липин В.Н., Матросова В.Р. Сравнительная оценка бактерицидных свойств серебряной воды и антибиотиков на чистых культурах микробов и их ассоциациях. Научн. тр. Казанского мед. ин-та. 1964;14: 121–122. [Bryzgunov VS, Lipin VN, Matrosova VR. Comparative evaluation of bactericidal properties of silver water and antibiotics on pure cultures of microbes and their associations. Scientific works of the Kazan Medical Institute. 1964;14: 121–122. (In Russ.)]

31. Иванов В.Н., Ларионов Г.М., Кулиш Н.И., Лутцева М.А. и др. Некоторые экспериментальные и клинические результаты применения катионов серебра в борьбе с лекарственно-устойчивыми микроорганизмами. Сиб. отд. РАМН. 1995;4: 53–62. [Ivanov VN, Larionov GM, Kulish NI, Luttseva MA, et al. Some experimental and clinical results of the use of silver cations in the fight against drug-resistant microorganisms. Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences. 1995;4: 53–62. (In Russ.)]

32. Савадян Э.Ш., Мельникова В.М., Беликова Г.П. Современные тенденции использования серебросодержащих антисептиков. Антибиотики и химиотерапия. 1989;11: 874–878. [Savadyan ESh, Melnikova VM, Belikova GP. Modern trends in the use of silver-containing antiseptics. Antibiotics and chemotherapy . 1989;11: 874–878. (In Russ.)]

33. Abramson JJ, Trimm JL, Weden L, Salama G. Heavy metals induce rapid calcium release from sarcoplasmic reticulum vesicles isolated from skeletal muscle. Proc Natl Acad Sci USA. 1983;80(6): 1526–1530. doi: 10.1073/pnas.80.6.1526

34. Chand P, Kumari S, Mondal N, Singh SP, Prasad T. Synergism of zinc oxide quantum dots with antifungal drugs: potential approach for combination therapy against drug resistant Candida albicans. Frontiers in Nanotechnology. 2021;3: 624564. doi: 10.3389/fnano.2021.624564

Загрузки

Опубликован

2022-12-22