ИССЛЕДОВАНИЕ ИНГИБИРУЮЩЕГО И РАЗРУШАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТА НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА БИОПЛЕНКИ, СФОРМИРОВАННЫЕ КЛИНИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Получить и исследовать активность стабилизированных арабиногалактаном наночастиц серебра в отношении клинически значимых штаммов пленкообразующих микроорганизмов. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Наночастицы серебра получали методом восстановления из нитрата серебра в присутствии арабиногалактана с дополнительной стабилизацией диоктилсульфосукцинатом натрия. Форму и размеры наночастиц определяли методом просвечивающей электронной микроскопии, дзета-потенциал – методом электрофоретического рассеяния света. Исследование влияния препарата наночастиц на биопленкообразование проводили на 17 клинически значимых штаммах бактерий, изолированных из гемокультуры и клинического биоматериала послеоперационных пациентов колопроктологического стационара. РЕЗУЛЬТАТЫ. Получен препарат наночастиц серебра, характеризующихся средним диаметром 11,4 нм и дзета-потенциалом – 24 мВ. Минимальная ингибирующая концентрация препарата наночастиц в отношении планктонных культур бактерий составляла 120 мкг/мл; применение препарата в концентрации 100 мкг/мл снижало показатель КОЕ/мл на 7 порядков по сравнению с исходной культурой. Изучение влияния наночастиц серебра на процесс формирования биопленок показало, что в присутствии препарата процесс роста биопленок значительно снижался; при концентрации препарата 150 мкг/мл происходило полное подавление роста бактериальных пленок. Инкубация сформированных суточных биопленок с препаратом наночастиц серебра в диапазоне концентраций от 150 до 120 мкг/мл в течение 48 ч приводила к частичному или полному разрушению биополимерного матрикса. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Исследуемый препарат наночастиц серебра обладает большим потенциалом применения в терапии инфекционных заболеваний, вызванных пленкообразующими микроорганизмами.

1. Сухина М.А., Калашникова И.А., Кашников В.Н. и соавт. Влияние антибактериальных веществ на рост биопленки клинических изолятов. Колопроктология. 2018; № 2(64), с. 78-84.

2. Andersson DI, Hughes D. Antibiotic resistance and its cost: is it possible to reverse resistance? Nat. Rev. Microbiol. 2010; 8(4): 260-271.

3. Anuradha K, Bangal P, Madhavendra SS. Macromolecular arabinogalactan polysaccharide mediated synthesis of silver nanoparticles, characterization and evaluation. Macromolecular Res. 2016; 24(2): 152-162.

4. Bowler PG, Welsby S, Towers V. et al. Multidrug-resistant organisms, wounds and topical antimicrobial protection. Int. Wound J. 2012;9(4):387-396.

5. Bryaskova R, Pencheva D, Nikolov S. et al. Synthesis and comparative study on the antimicrobial activity of hybrid materials based on silver nanoparticles (AgNps) stabilized by polyvinylpyrrolidone (PVP). J. Chem. Biol. 2011;4(4):185-191.

6. Cassir N, Rolain JM, Brouqui P. A new strategy to fight antimicrobial resistance: the revival of old antibiotics. Front. Microbiol. 2014; 5: 551.

7. Chaloupka K, Malam Y, Seifalian AM. Nanosilver as a new generation of nanoproduct in biomedical applications. Trends Biotechnol. 2010;28(11):580-588.

8. Chernousova S, Epple M. Silver as antibacterial agent: ion, nanoparticle, and metal. Angew. Chem. Int. Ed. 2013;52: 1636-1653.

9. Choi O, Hu Z. Environ. Size dependent and reactive oxygen species related nanosilver toxicity to nitrifying bacteria. Sci. Technol. 2008; 42(12):4583-4588.

10. Dantes R, Mu Y, Belflower R. et al. Emerging Infections Program– Active Bacterial Core Surveillance MRSA Surveillance Investigators. National burden of invasive methicillin-resistant Staphylococcus aureus infections, United States, 2011. JAMA Intern. Med. 2013; 173(21): 1970-1978.

11. Gurunathan S, Han JW, Kwon DN et al. Enhanced antibacterial and anti-biofilm activities of silver nanoparticles against Gram-negative and Gram-positive bacteria. Nanoscale Res. Lett. 2014;9(1):373.

12. Habash MB, Park AJ, Vis EC et al. Synergy of silver nanoparticles and aztreonam against Pseudomonas aeruginosa PAO1 biofilms. Antimicrob. Agents Chemother. 2014; 58(10): 5818-5830.

13. Hall-Stoodley L, Costerton JW, Stoodley P. Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nat. Rev. Microbiol. 2004; 2(2):95-108.

14. Jaiswal S, Bhattacharya K, McHale P et al. Dual effects of b-cyclodextrin-stabilised silver nanoparticles: enhanced biofilm inhibition and reduced cytotoxicity. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2015;26(1): 52.

15. Lazar V. Quorum sensing in biofilms – how to destroy the bacterial citadels or their cohesion/power? Anaerobe. 2011;17(6):280-285.

16. Li WR, Xie XB, Shi QS et al. Antibacterial activity and mechanism of silver nanoparticles on Escherichia coli. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010; 85:1115-1122.

17. Mohanty S, Mishra S, Jena P et al. An investigation on the antibacterial, cytotoxic, and antibiofilm efficacy of starch-stabilized silver nanoparticles. Nanomedicine. 2012;8: 916-924.

18. Neverova NA, Levchuk AA, Ostroukhova LA et al. Distribution of extractive substances in wood of the Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.). Russ. J. Bioorganic Chem. 2013;39 (7): 712-719.

19. Palanisamy NK, Ferina N, Amirulhusni AN et al. Antibiofilm properties of chemically synthesized silver nanoparticles found against Pseudomonas aeruginosa. J. Nanobiotechnol. 2014; 12: 2.

20. Periasamy S, Joo HS, Duong AC et al. How Staphylococcus aureus biofilms develop their characteristic structure. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012; 109(4): 1281-1286.

21. Rai MK, Deshmukh SD, Ingle AP et al. Silver nanoparticles: the powerful nanoweapon against multidrug-resistant bacteria. J. Appl. Microbiol. 2012;112(5): 841-852.

22. Silver S. Bacterial silver resistance: molecular biology and uses and misuses of silver compounds. FEMS Microbiol. Rev. 2003; 27(2-3): 341-353.

23. Taraszkiewicz A, Fila G, Grinholc M et al. Innovative strategies to overcome biofilm resistance. Biomed. Res. Int. 2013; p. 150653.

24. Walker B, Barrett S, Polasky S et al. Environment. Looming global-scale failures and missing institutions. Science. 2009; 325(5946): 1345-1346.

25. Wu D, Fan W, Kishen A et al. Evaluation of the antibacterial efficacy of silver nanoparticles against Enterococcus faecalis biofilm. J. Endod. 2014; 40(2):285-290.

26. Zhang XF, Liu ZG, Shen W et al. Silver Nanoparticles: Synthesis, Characterization, Properties, Applications, and Therapeutic Approaches. Int. J. Mol. Sci. 2016; 17(9): pii: E1534.