Исследование in vitro жизнеспособности бактериофагов в составе комплексных гидрогелевых раневых покрытий

Одно из направлений исследований по преодолению нарастающей антибиотикорезистентности микроорганизмов — изучение возможности использования с этой целью бактериофагов. В связи c этим приоритетной задачей является создание и поддержание достаточной концентрации бактериофагов в зоне клинического интереса. При этом важное значение имеет не только исследование использования гидрогелей для создания депо бактериофагов, но и изучение возможности их комбинирования с антиоксидантом и обезболивающим веществом с целью стимуляции репаративного процесса.

Цель исследования — оценить жизнеспособность и литическую активность бактериофагов in vitro при введении их в комплексное гидрогелевое раневое покрытие, в состав которого входят поливиниловый спирт как основа, фосфатный буфер, а также препараты лидокаин и янтарная кислота.

Материалы и методы. Предложена методика введения бактериофагов в состав комплексного гидрогелевого раневого покрытия ex tempore. На стандартных питательных средах с газоном культуры тест-штамма Staphylococcus aureus определяли литическую активность бактериофагов в гидрогелевом раневом покрытии при следующих вариантах комбинации лекарственных средств: бактериофаги + янтарная кислота, бактериофаги + лидокаин и бактериофаги + янтарная кислота + лидокаин. Исследования литической активности бактериофагов проводили в срок от 1 до 7 сут с момента формирования гидрогеля.

Результаты. Во всех вариантах образцов гидрогелевой пластины, созданной на основе раствора, содержащего бактериофаги, в период от 1 до 7 сут отмечено наличие жизнеспособных и литически активных бактериофагов, о чем свидетельствовали участки негативной колонии тест-культуры при микробиологическом исследовании. В первые трое суток при анализе образцов всех вариантов зафиксирована прозрачная зона лизиса тест-культуры без колоний вторичного роста. При анализе образца гидрогеля, содержащего вместе с бактериофагами янтарную кислоту и лидокаин, в тест-культурах начиная с четвертых суток отмечено наличие вторичных колоний микроорганизмов, т.е. литическая активность сохранялась, но была несколько снижена.

Заключение. Использование бактериофагов в составе гидрогелей обеспечивает возможность их иммобилизации в зоне клинического интереса (раневой поверхности) с сохранением жизнеспособности и литической активности, в частности и при комбинации с янтарной кислотой и лидокаином.

1. Huber I., Potapova K., Kuhn A., Schmidt H., Hinrichs J., Rohde C., Beyer W. 1st German phage symposium — conference report. Viruses 2018; 10(4): 158, https://doi.org/10.3390/v10040158.
2. Pirnay J.P., Verbeken G., Ceyssens P.J., Huys I., De Vos D., Ameloot C., Fauconnier A. The magistral phage. Viruses 2018; 10(2): 64, https://doi.org/10.3390/v10020064.
3. Jault P., Leclerc T., Jennes S., Pirnay J.P., Que Y.A., Resch G., Rousseau A.F., Ravat F., Carsin H., Le Floch R., Schaal J.V., Soler C., Fevre C., Arnaud I., Bretaudeau L., Gabard J. Efficacy and tolerability of a cocktail of bacteriophages to treat burn wounds infected by Pseudomonas aeruginosa (PhagoBurn): a randomised, controlled, double-blind phase 1/2 trial. Lancet Infect Dis 2019; 19(1): 35–45, https://doi.org/10.1016/S1473-3099(18)30482-1.
4. Галенко-Ярошевский П.А., Могильная Г.М., Ка­рась А.Ф. Влияние натрия сукцината на гистоморфологические изменения в аутодермотрансплантате крыс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 1998; 126(11): 555–560.
5. Ávila-Salas F., Marican A., Pinochet S., Carreño G., Valdés O., Venegas B., Donoso W., Cabrera-Barjas G., Vijayakumar S., Durán-Lara E.F. Film dressings based on hydrogels: simultaneous and sustained-release of bioactive compounds with wound healing properties. Pharmaceutics 2019; 11(9): 447, https://doi.org/10.3390/pharmaceutics11090447.
6. Галенко-Ярошевский П.А., Чекман И.С., Медве­дев О.С. Дерматопротекторные свойства натрия сукцината в условиях редуцированного кровообращения. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 1998; 126(10): 420–424.
7. Zhao X., Sun Y., Li Z. Topical anesthesia therapy using lidocaine-loaded nanostructured lipid carriers: tocopheryl polyethylene glycol 1000 succinate-modified transdermal delivery system. Drug Des Devel Ther 2018; 12: 4231–4240, https://doi.org/10.2147/dddt.s187177.
8. Юданова Т.Н., Алешина Е.Ю., Гальбрайх Л.С, Крестьянова И.Н. Фармакокинетические свойства пленок с комбинированным биологическим действием. Химико-фармацевтический журнал 2003; 37(11): 26–28.
9. Рациональное применение бактериофагов в лечебной и противоэпидемической практике. Федеральные клинические рекомендации. М; 2014.
10. Nogueira F., Karumidze N., Kusradze I., Goderdzishvili M., Teixeira P., Gouveia I.C. Immobilization of bacteriophage in wound-dressing nanostructure. Nanomedicine 2017; 13(8): 2475–2484, https://doi.org/10.1016/j.nano.2017.08.008.
11. Bouhadir K.H., Alsberg E., Mooney D.J. Hydrogels for combination delivery of antineoplastic agents. Biomaterials 2001; 22(19): 2625–2633, https://doi.org/10.1016/s0142-9612(01)00003-5.
12. Kamoun E., Kenawy E.S., Chen X. A review on polymeric hydrogel membranes for wound dressing applications: PVA-based hydrogel dressings. J Adv Res 2017; 8(3): 217–233, https://doi.org/10.1016/j.jare.2017.01.005.
13. Caló E., Khutoryanskiy V.V. Biomedical applications of hydrogels: a review of patents and commercial products. Eur Polym J 2015; 65: 252–267, https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.11.024.
14. Hoare T.R., Kohane D.S. Hydrogels in drug delivery: progress and challenges. Polymer 2008; 49(8): 1993–2007, https://doi.org/10.1016/j.polymer.2008.01.027.
15. Grijalvo S., Mayr J., Eritja R., Díaz D.D. Biodegradable liposome-encapsulated hydrogels for biomedical applications: a marriage of convenience. Biomater Sci 2016; 4(4): 555–574, https://doi.org/10.1039/c5bm00481k.
16. Boggione     D.M.G., Batalha    L.S., Gontijo    M.T.P., Lopez    M.E.S., Teixeira    A.V.N.C., Santos    I.J.B., Mendonça R.C.S. Evaluation of microencapsulation of the UFV-AREG1 bacteriophage in alginate-Ca microcapsules using microfluidic devices. Colloids Surf B Biointerfaces 2017; 158: 182–189, https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2017.06.045.
17. Ribeiro M.P., Espiga A., Silva D., Baptista P., Henriques J., Ferreira C., Silva J.C., Borges J.P., Pires E., Chaves P., Correia I.J. Development of a new chitosan hydrogel for wound dressing. Wound Repair Regen 2009; 17(6): 817–824, https://doi.org/10.1111/j.1524-475x.2009.00538.x.
18. Oliveira R.N., McGuinness G.B., Ramos M.E.T., Kajiyama C.E., Thiré R.M.S.M. Properties of PVA hydrogel wound-care dressings containing UK propolis. Macromol Symp 2016; 368(1): 122–127, https://doi.org/10.1002/masy.201500149.
19. Marican A., Avila-Salas F., Valdés O., Wehinger S., Villaseñor J., Fuentealba N., Arenas-Salinas M., Argandoña Y., Carrasco-Sánchez V., Durán-Lara E.F. Rational design, synthesis and evaluation of γ-CD-containing cross-linked polyvinyl alcohol hydrogel as a prednisone delivery platform. Pharmaceutics 2018; 10: 30, https://doi.org/10.3390/pharmaceutics10010030.
20. Валеев В.В., Коваленко А.Л., Таликова Е.В., Заплу­та­нов В.А., Дельвиг-Каменская Т.Ю. Биологические функции сукцината (обзор зарубежных экспериментальных исследований). Антибиотики и химиотерапия 2015; 60(9–10): 33–37.

Beschastnov V.V., Ryabkov M.G., Leontiev A.E., Tulupov A.A., Yudanova T.N., Shirokova I.Yu., Belyanina N.А., Kovalishena O.V. Viability of Bacteriophages in the Complex Hydrogel Wound Dressings in vitro. Sovremennye tehnologii v medicine 2021; 13(2): 32, https://doi.org/10.17691/stm2021.13.2.03