Жукова Ольга Вячеславовна - д. фарм. н., доцент, зав. кафедрой фармацевтической химии и фармакогнозии
Нижний Новгород
Olga V. Zhukova - Dr. Sci. (Pharm.), Associate Professor, Head of the Department of Pharmaceutical Chemistry and Pharmacognosy
Nizhny Novgorod
Широкова Ирина Юрьевна - к. м. н., врач-медицинский микробиолог, зав. бактериологической лабораторией Университетской клиники
Нижний Новгород
Irina Yu. Shirokova - Cand. Sci. (Med.), medical microbiologist . , head of the bacteriological laboratory of the University Clinic
Nizhny Novgorod
Белянина Наталья Александровна - биолог бактериологической лаборатории Университетской клиники
Нижний Новгород
Natalia A. Belyanina - biologist of the bacteriological laboratory of the University Clinic
Nizhny Novgorod
Актуальность. Проблема антимикробной резистентности является одним из главных вызовов современной медицины. Бактериофаги представляют собой перспективное направление в лечении инфекционных заболеваний, особенно при терапии раневых инфекций. Однако применение бактериофагов в клинической практике сопряжено с рядом технологических проблем, ключевыми из которых являются способы их доставки в очаг инфекции и поддержание их терапевтической концентрации в зоне клинического интереса. Для достижения этой цели перспективным является использование полимерных материалов в качестве носителей бактериофагов. Пенополиуретан является потенциальным материалом для создания раневых покрытий благодаря своей пористой структуре, эластичности и биосовместимости.
Цель. Разработка прототипа раневого покрытия на основе модифицированного пенополиуретана для иммобилизации бактериофагов и обеспечения их контролируемого высвобождения в ране.
Материалы и методы. В работе использовали технический пенополиуретан (ООО «Синтез ОКА», Дзержинск, Нижегородская обл.). Модификацию пластин пенополиуретана проводили методом окислительной полимеризации катехоламиновых производных. Определяли физико-химические свойства путём сравнения поглотительной способности по массе и объёму, пористости, времени поглощения (имбибиции) капли. Для оценки возможности использования материала в качестве платформы для доставки бактериофага в зону клинического интереса и обеспечения равномерности его высвобождения был использован метод диализа по Крувчинскому через полупроницаемую мембрану. Титр бактериофага определяли по методу Аппельмана.
Результаты. Проведена сравнительная оценка физико-химических свойств обычного и модифицированного пенополиуретана, включая пористость, поглотительную способность и гидрофильность. Исследована жизнеспособность иммобилизованных бактериофагов и кинетика их высвобождения методом диализа по Крувчинскому. Результаты показали, что модификация значительно улучшает гидрофильные свойства материала (время впитывания капли снижается с 53 минут до 4,3 секунд) и обеспечивает сохранение литической активности бактериофагов в течение 8 часов. Титрование по методу Аппельмана продемонстрировало, что модифицированный пенополиуретан поддерживает жизнеспособность бактериофагов при разведении до 10⁻⁵, в то время как для обычного пенополиуретана этот показатель составил 10⁻³. Разработанное покрытие может применяться для лечения инфицированных ран, обеспечивая контролируемое высвобождение бактериофагов и поддержание терапевтической концентрации в зоне клинического интереса.
Выводы. Модифицированный пенополиуретан представляет собой перспективную платформу для создания биомиметических раневых покрытий, способных обеспечивать эффективную доставку бактериофагов в очаг инфекции и поддержание их терапевтической концентрации. Разработанный материал может найти применение в лечении инфицированных ран, особенно при инфекциях, вызванных антибиотикорезистентными штаммами стафилококков.
Background. The problem of antimicrobial resistance is one of the main challenges of modern medicine. Bacteriophages represent a promising approach in the treatment of infectious diseases, particularly in the treatment of wound infections. However, the use of bacteriophages in clinical practice is associated with a number of technological problems, the key ones being the methods of their delivery to the site of infection and maintaining their therapeutic concentration in the area of clinical interest. To achieve this goal, the use of polymeric materials as bacteriophage carriers holds promise. Polyurethane foam is a potential material for the creation of wound dressings due to its porous structure, elasticity, and biocompatibility.
Objective. The aim of this study was to develop a prototype wound dressing based on modified polyurethane foam for the immobilization of bacteriophages and their controlled release in the wound.
Materials and methods. Technical polyurethane foam (OOO Sintez OKA, Dzerzhinsk, Nizhny Novgorod Region) was used in the study. The modification of polyurethane foam plates was carried out by oxidative polymerization of catecholamine derivatives. Physicochemical properties were determined by comparing the absorption capacity by mass and volume, porosity, and droplet imbibition time. To assess the potential of the material as a platform for delivering bacteriophages to the clinical site of interest and ensuring uniform release, Kruvchinsky dialysis through a semipermeable membrane was used. Bacteriophage titer was determined using the Appelman method.
Results. A comparative assessment of the physicochemical properties of standard and modified polyurethane foam, including porosity, absorption capacity, and hydrophilicity, was conducted. The viability of immobilized bacteriophages and their release kinetics were studied using Kruvchinsky dialysis. The results showed that the modification significantly improves the hydrophilic properties of the material (droplet imbibition time is reduced from 53 minutes to 4.3 seconds) and ensures the preservation of bacteriophage lytic activity for 8 hours. Appelman titration demonstrated that the modified polyurethane foam maintains the viability of bacteriophages at dilutions up to 10⁻⁵, compared to 10⁻³ for conventional polyurethane foam. The developed coating can be used to treat infected wounds, providing controlled release of bacteriophages and maintaining therapeutic concentrations in the area of clinical interest.
Conclusions. The modified polyurethane foam represents a promising platform for creating biomimetic wound dressings capable of effectively delivering bacteriophages to the site of infection and maintaining their therapeutic concentrations. The developed material may find application in the treatment of infected wounds, particularly those caused by antibiotic-resistant staphylococcal strains.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.