Objective

riri

Раны и раневые инфекции. Журнал имени проф. Б.М. Костючёнка

Wounds and wound infections. The prof. B.M. Kostyuchenok journal

2408-96132500-0594

Regional non-governmental organization “Surgical society - Wounds and wound infections”

10.25199/2408-9613-2023-10-3-22-32

riri-324

Research Article

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ORIGINAL RESEARCH

Можно ли использовать раневые покрытия в качестве носителей бактериофагов и лактобактерий? Исследование in vitro

Is it possible to use wound dressings as carriers of bacteriophages and lactobacilli? In vitro study

https://orcid.org/0000-0002-9332-3858

Бесчастнов

В. В.

Beschastnov

V. V.

Владимир Викторович Бесчастнов, доктор медицинских наук, профессор, старший научный сотрудник

Университетская клиника

603005; пл. Минина и Пожарского, д. 10/1; Нижний Новгород

Vladimir V. Beschastnov, MD, Dr. Sc. (Med.), Professor, Senior Researcher

University Clinic

603005; 10/1 pl. Minin and Pozharsky; Nizhny Novgorod

https://orcid.org/0000-0002-8387-6344

Широкова

И. Ю.

Shirokova

I. Yu.

Ирина Юрьевна Широкова, доктор медицинских наук, заведующая лабораторией, доцент

НИИ профилактической медицины; бактериологическая лаборатория; кафедра эпидемиологии, микробиологии и доказательной медицины

603005; пл. Минина и Пожарского, д. 10/1; Нижний Новгород

Irina Yu. Shirokova, MD, Dr. Sc. (Med.), Head of the Laboratory, AssociateProfessor

Research Institute of Preventive Medicine; Bacteriological Laboratory; Department of Epidemiology, Microbiology and Evidence-Based Medicine

603005; 10/1 pl. Minin and Pozharsky; Nizhny Novgorod

https://orcid.org/0000-0002-8578-3600

Белянина

Н. А.

Belyanina

N. A.

Наталья Александровна Белянина, младший научный сотрудник

Университетская клиника

603005; пл. Минина и Пожарского, д. 10/1; Нижний Новгород

Natalia A. Belyanina, MD, Junior Researcher

University Clinic

603005; 10/1 pl. Minin and Pozharsky; Nizhny Novgorod

https://orcid.org/0000-0002-7008-4962

Погодин

И. Е.

Pogodin

I. E.

Игорь Евгеньевич Погодин, врач травматолог-ортопед, заведующий отделением

Университетская клиника; ожоговое отделение (взрослых)

603005; пл. Минина и Пожарского, д. 10/1; Нижний Новгород

Igor E. Pogodin, MD, traumatologist-orthopedist, head of the department

University Clinic; burn department (adults)

603005; 10/1 pl. Minin and Pozharsky; Nizhny Novgorod

https://orcid.org/0000-0001-6567-7803

Тулупов

А. А.

Tulupov

A. A.

Александр Андреевич Тулупов, младший научный сотрудник

Университетская клиника

603005; пл. Минина и Пожарского, д. 10/1; Нижний Новгород

Alexander A. Tulupov, MD, Junior Researcher

University Clinic

603005; 10/1 pl. Minin and Pozharsky; Nizhny Novgorod

tulupov.a.a@yandex.ru

https://orcid.org/0009-0008-1401-5381

Тюменков

Ю. О.

Tyumenkov

Yu. O.

Юрий Олегович Тюменков, младший научный сотрудник

Университетская клиника

603005; пл. Минина и Пожарского, д. 10/1; Нижний Новгород

Yuriy O. Tumenkov, MD, Junior Researcher

University Clinic

603005; 10/1 pl. Minin and Pozharsky; Nizhny Novgorod

https://orcid.org/0000-0002-9595-547X

Ковалишена

О. В.

Kovalishena

O. V.

Ольга Васильевна Ковалишена, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой

кафедра эпидемиологии, микробиологии и доказательной медицины

603005; пл. Минина и Пожарского, д. 10/1; Нижний Новгород

Olga V. Kovalishena, MD, Dr. Sc. (Med.), Professor, Head of the Department

Department of Epidemiology, Microbiology and Evidence-Based Medicine

603005; 10/1 pl. Minin and Pozharsky; Nizhny Novgorod

https://orcid.org/0009-0003-5431-411X

Присада

Т. В.

Prisada

T. V.

Татьяна Валерьевна Присада, кандидат медицинских наук, начальник цеха

цех бактериофагов

603950; ул. Грузинская, д. 44; Нижний Новгород

Tatiyana V. Prisada, MD, Cand. Sc. (Med.), head of the workshop

bacteriophage workshop

603950; 44 Gruzinskaya Str.; Nizhny Novgorod

https://orcid.org/0000-0001-9844-5638

Бадиков

Э. Ф.

Badikov

E. F.

Эмиль Фирдависович Бадиков, младший научный сотрудник

Университетская клиника

603005; пл. Минина и Пожарского, д. 10/1; Нижний Новгород

Emil F. Badikov, Emil F. Badikov

University Clinic

603005; 10/1 pl. Minin and Pozharsky; Nizhny Novgorod

ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияPrivolzhsky Research Medical UniversityRussian Federation

Филиал АО «НПО Микроген» – Нижегородское предприятие по производству бактерийных препаратов «ИмБио»РоссияBranch of NPO Microgen JSC in Nizhny Novgorod – Nizhny Novgorod enterprise for the production of bacterial preparations “ImBio”Russian Federation

2023

10092024

1032232

2024

Бесчастнов В.В., Широкова И.Ю., Белянина Н.А., Погодин И.Е., Тулупов А.А., Тюменков Ю.О., Ковалишена О.В., Присада Т.В., Бадиков Э.Ф.

Beschastnov V.V., Shirokova I.Y., Belyanina N.A., Pogodin I.E., Tulupov A.A., Tyumenkov Y.O., Kovalishena O.V., Prisada T.V., Badikov E.F.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.riri.su/jour/article/view/324

Цель исследования – поиск раневого покрытия, представляющего собой подходящую основу для включения в свой состав растворов бактериофагов и лактобактерий, потенциально обладающих способностью преодолевать антибиотикорезистентность микроорганизмов.

Материалы и методы исследования. Проанализированы физико-химические и биологические свойства 12 образцов раневых покрытий разной структуры и свойств, применяемых для лечения ожоговых ран. Раневые покрытия отличались по составляющей основе (биополимеры естественного и искусственного происхождения), способности к биоразложению. Выполнено исследование in vitro следующих свойств раневых покрытий: абсорбция, биологическая инертность и продолжительность сохранения жизнеспособности / литической активности стафилококкового бактериофага и антагонистической активности инокулята L. plantarum. Кроме того, изучено наличие собственной антибактериальной активности компонентов раневых покрытий в отношении культуры штамма S. aureus.

Результаты исследования. Среди исследованных раневых покрытий наибольшая масса жидкости может быть абсорбирована следующими: Ликосорб®, Fibrosorb®, Биатравм®, Хитокол-С®. Биологической инертностью в отношении стафилококкового бактериофага обладают все исследованные раневые покрытия (обеспечивают формирование зон лизиса S. aureus). Сохранение жизнеспособности инокулята L. plantarum обеспечили раневые покрытия OPSITE® Post-Op Visible, Fibrosorb®, Альгипран®, Биатравм®. Раневые покрытия OPSITE® Post-Op Visible, Fibrosorb®, Ликосорб® позволяют сохранить литическую активность стафилококкового бактериофага до 7 сут. Сохранение жизнеспособности L. plantarum до 2-х сут обеспечивает раневое покрытие Fibrosorb®, до 3-х сут – OPSITE® Post-Op Visible. Собственной антибактериальной активностью в отношении S. aureus обладают раневые покрытия Хитокол-С®, Коллахит® ФА, Альгипран® и Aquacel Ag®, при насыщении их раствором стафилококкового бактериофага антибактериальная активность повышалась.

Заключение. Наибольшей абсорбцией растворов инокулята L. plantarum и стафилококкового бактериофага с сохранением их жизнеспособности / литической активности обладают раневые покрытия губчатой структуры на основе хитозана и полиуретана.

Objective

Objective: To find wound dressings which could incorporate solutions of bacteriophages and lactobacilli and could have potential to overcomemicroorganism resistance to antibiotic therapy.

Material and methods

Material and methods. Physicochemical and biological properties of 12 samples of wound coverings of different structures and properties which had been used for combustion wounds were analyzed. Wound dressings differed in their keystone structure (biopolymers of natural and artificial origin) and in biodegradability. The following properties of wound dressings were studied in vitro: absorption, biological inertness and duration of viability / lytic activity of staphylococcal bacteriophage and antagonistic activity of L. plantarum inoculum. In addition, own antibacterial activity of wound dressings against S. aureus culture was studied too.

Research results

Research results. Among the studied wound dressings, the largest mass of liquid can be absorbed by the following wound dressings: Likosorb®, Fibrosorb®, Biatraum®, Hitokol-S®. All studied wound coverings are biologically inert towards the staphylococcal bacteriophage (they ensure the formation of zones of S. aureus lysis). Viability of L. plantarum inoculum was promoted by wound coverings OPSITE® Post-Op Visible, Fibrosorb®, Algipran®, Biatraum®. Wound coverings OPSITE® Post-Op Visible, Fibrosorb®, Likosorb® maintain the lytic activity of staphylococcal bacteriophage up to 7 days. L. plantarum viability for up to 2 days was registered in Fibrosorb® wound covering, up to 3 days – in OPSITE® Post-Op Visible. Wound coverings Chitokol-S®, Kollakhit® FA, Algipran® and Aquacel Ag® have their own antibacterial activity against S. aureus; when they were saturated with staphylococcal bacteriophage solution, their antibacterial activity increased.

Conclusion

Conclusion. Wound coverings with sponge structure based on chitosan and polyurethane exhibit the greatest absorption level of inoculum solutions of L. plantarum and staphylococcal bacteriophage maintaining their viability / lytic activity.

ожоговые раныраневые покрытияносителибактериофагилактобактерииантибиотикорезистентностьместное лечениеперевязочные материалы

burn woundwound coveringcarrierbacteriophagelactobacilliantibiotic resistancelocal treatmentdressings

Исследование выполнено в рамках государственного задания Минздрава России № 056-00015-21-00 «Изучение механизмов комплексной устойчивости микроорганизмов к антимикробным препаратам и физическим антимикробным факторам и разработка способов ее преодоления» (2021–2023)

The study was carried out under the state task from the Ministry of Health of Russia No. 056-00015-21-00 “To study the mechanisms of complex resistance of microorganisms to antimicrobial drugs and physical antimicrobial factors and to develop ways to overcome it” (2021–2023)

References1

Dąbrowska K., Abedon S. T. Pharmacologically Aware Phage Therapy: Pharmacodynamic and Pharmacokinetic Obstacles to Phage Antibacterial Action in Animal and Human Bodies. Microbiol Mol Biol Rev. 2019; 83 (4): e00012– e00019.

Abedon S. Phage therapy pharmacology: calculating phage dosing. Adv Appl Microbiol. 2011; 77: 1–40.

Venturini C., Petrovic Fabijan A., Fajardo Lubian A, et al. Biological foundations of successful bacteriophage therapy. EMBO Mol Med. 2022; 14 (7): e12435.

Merabishvili M., Monserez R., van Belleghem J., et al. Stability of bacteriophages in burn wound care products. PLoS One. 2017; 12(7): e0182121.

Malik D. J., Sokolov I. J., Vinner G. K., et al. Formulation, stabilisation and encapsulation of bacteriophage for phage therapy. Adv Colloid Interface Sci. 2017; 249: 100–133.

Lenzmeier T. D., Mudaliar N. S., Stanbro J. A., et al. Application of Lactobacillus gasseri 63 AM supernatant to Pseudomonas aeruginosa-infected wounds prevents sepsis in murine models of thermal injury and dorsal excision. J Med Microbiol. 2019; 68 (10): 1560–1572.

Valdéz J. C., Peral M. C., Rachid M., et al. Interference of Lactobacillus plantarum with Pseudomonas aeruginosa in vitro and in infected burns: the potential use of probiotics in wound treatment. Clin Microbiol Infect. 2005; 11 (6): 472–479.

Soleymanzadeh Moghadam S., Mohammad N., Ghooshchian M., et al. Comparison of the effects of Lactobacillus plantarum versus imipenem on infected burn wound healing. Med J Islam Repub Iran. 2020; 34: 94.

Асланов Б. И., Зуева Л. П., Пунченко О. Е. и др. Рациональное применение бактериофагов в лечебной и противоэпидемической практике : методические рекомендации. М., 2022. 32 с.

Aslanov B. I., Zueva L. P., Punchenko O. E., et al. Rational use of bacteriophages in therapeutic and antiepidemic practice = Aslanov B. I., Zueva L. P., Punchenko O. E. i dr. Racional’noe primenenie bakteriofagov v lechebnoj i protivoepidemicheskoj praktike : metodicheskie rekomendacii. Moskva, 2022. 32 s. (In Russ.)

Pusateri A. E., McCarthy S. J., Gregory K. W., et al. Effect of a chitosan-based hemostatic dressing on blood loss and survival in a model of severe venous hemorrhage and hepatic injury in swine. J Trauma. 2003; 54 (1): 177–182.

Rabea E. I., Badawy M. E., Stevens C. V., et al. Chitosan as antimicrobial agent: applications and mode of action. Biomacromolecules. 2003; 4 (6): 1457–1465.

Машель В. В., Кондратенко Г. Г., Протасевич А. И. и др. Антимикробная активность нановолокон хитозана и его модификаций по отношению к возбудителям раневой инфекции. Военная медицина. 2022; 3 (64): 40–45.

Mashel V. V., Kondratenko G. G., Protasevich A. I., et al. Antimicrobial activity of chitosan nanofibers and its modifications in relation to pathogens of wound infection = Mashel’ V. V., Kondratenko G. G., Protasevich A. I. i dr. Antimikrobnaya aktivnost’ nanovolokon hitozana i ego modifikacij po otnosheniyu k vozbuditelyam ranevoj infekcii. Voennaya medicina. 2022; 3 (64): 40–45. (In Russ.)

Azad A. K., Sermsintham N., Chandrkrachang S., et al. Chitosan membrane as a wound-healing dressing: characterization and clinical application. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2004; 69 (2): 216–222.

Di Martino A., Sittinger M., Risbud M. V. Chitosan: a versatile biopolymer for orthopaedic tissue-engineering. Biomaterials. 2005; 26 (30): 5983–5990.

Aksungur P., Sungur A., Unal S., et al. Chitosan delivery systems for the treatment of oral mucositis: in vitro and in vivo studies. J Control Release. 2004; 98 (2): 269–279.

Dai T., Tanaka M., Huang Y. Y., et al. Chitosan preparations for wounds and burns: antimicrobial and wound-healing effects. Expert Rev Anti Infect Ther. 2011; 9 (7): 857–879.

Большаков И. Н., Еремеев А. В., Черданцев Д. В. и др. Биодеградируемые раневые покрытия на основе полисахаридных полимеров в лечении обширной ожоговой травмы (клиническое исследование). Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. 2011; 3 (38): 56–62.

Bolshakov I. N., Eremeev A. V., Cherdantsev D. V., et al. Biodegradable wound coatings based on polysaccharide polymers in the treatment of extensive burn injury (clinical study) = Bol’shakov I. N., Eremeev A. V., Cherdancev D. V. i dr. Biodegradiruemye ranevye pokrytiya na osnove polisaharidnyh polimerov v lechenii obshirnoj ozhogovoj travmy (klinicheskoe issledovanie). Voprosy rekonstruktivnoj i plasticheskoj hirurgii. 2011; 3 (38): 56–62. (In Russ.)

Бесчастнов В. В., Рябков М. Г., Леонтьев А. Е. и др. Исследование in vitro жизнеспособности бактериофагов в составе комплексных гидрогелевых раневых покрытий. Современные технологии в медицине. 2021; 13 (2): 32–39.

Beschastnov V. V., Ryabkov M. G., Leontiev A. E., et al. In vitro study of the viability of bacteriophages as part of complex hydrogel wound coatings = Beschastnov V. V., Ryabkov M. G., Leont’ev A.E. i dr. Issledovanie in vitro zhiznesposobnosti bakteriofagov v sostave kompleksnyh gidrogelevyh ranevyh pokrytij. Sovremennye tekhnologii v medicine. 2021; 13 (2): 32–39. (In Russ.)

Anany H., Chen W., Pelton R., Griffiths M. W. Biocontrol of Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157:H7 in meat by using phages immobilized on modified cellulose membranes. Appl Environ Microbiol. 2011; 77 (18): 6379–6387.

Serwer P., Hayes S. J. Agarose gel electrophoresis of bacteriophages and related particles. I. Avoidance of binding to the gel and recognizing of particles with packaged DNA. Electrophoresis. 1982; 3 (2): 76–80.

Chang R. Y. K., Morales S., Okamoto Y., et al. Topical application of bacteriophages for treatment of wound infections. Transl Res. 2020; 220: 153–166.

Паршин Д. С., Топчиев М. А., Пятаков С. Н. и др. Результаты фаготерапии инфекционных осложнений в неотложной абдоминальной хирургии. Таврический медико-биологический вестник. 2022; 25 (2): 72–80.

Parshin D. S., Topchiev M. A., Pyatakov S. N., et al. Results of phage therapy of infectious complications in emergency abdominal surgery = Parshin D. S., Topchiev M. A., Pyatakov S. N. i dr. Rezul’taty fagoterapii infekcionnyh oslozhnenij v neotlozhnoj abdominal’noj hirurgii. Tavricheskij mediko-biologicheskij vestnik. 2022; 25 (2): 72–80. (In Russ.)

Brown T. L., Petrovski S., Dyson Z. A., et al. The formulation of bacteriophage in a semi solid preparation for control of Propionibacterium acnes growth. PloS One. 2016; 11 (3): e0151184.

Brown T. L., Thomas T., Odgers J., et al. Bacteriophage formulated into a range of semisolid and solid dosage forms maintain lytic capacity against isolated cutaneous and opportunistic oral bacteria. J Pharm Pharmacol. 2017; 69 (3): 244–253.

No H. K., Park N. Y., Lee S. H., et al. Antibacterial activity of chitosans and chitosan oligomers with different molecular weights. Int J Food Microbiol. 2002; 74 (1-2): 65–72.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.