ophthalmologyОфтальмологияOphthalmology in Russia1816-50952500-0845Ophthalmology10.18008/1816-5095-2023-1-157-164ophthalmology-2056Research ArticleКЛИНИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯCLINICAL & EXPERIMENTAL RESEARCHОценка антиинфекционной активности комплекса на основе квантовых точек InP/ZnSe/ZnS 660 и тобрамицина в отношении синегнойной инфекции роговицы. Экспериментальное исследованиеEvaluation of the Anti-Infectious Activity of the Complex Based on Quantum Dots InP / ZnSe / ZnS 650 and Tobramycin Against Pseudomonas Aeruginosa Infection of the Cornea. Experimental ResearchШиловскихО. В.ShilovskikhO. V.

Шиловских Олег Владимирович - кандидат медицинских наук, врач‑офтальмохирург, главный внештатный офтальмолог Свердловской области, генеральный директор 

 ул. Академика Бардина, 4а, Екатеринбург, 620149, Российская Федерация 

Shilovskikh Oleg V. - PhD, ophthalmic surgeon, chief freelance ophthalmologist of the Sverdlovsk region, General director

Academician Bardin str., 4A, Yekaterinburg, 620149, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0002-2353-9610ПономаревВ. О.PonomarevV. O.

Пономарев Вячеслав Олегович - кандидат медицинских наук, врач‑офтальмохирург, заместитель генерального директора по научно‑клинической работе 

 ул. Академика Бардина, 4а, Екатеринбург, 620149, Российская Федерация 

Ponomarev Vyacheslav O. - PhD, ophthalmic surgeon, deputy general director for scientific and clinical work

Academician Bardin str., 4A, Yekaterinburg, 620149, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0001-9569-5906КазайкинВ. Н.KazaykinV. N.

Казайкин Виктор Николаевич - доктор медицинских наук, врач‑офтальмохирург, ведущий научный сотрудник

 ул. Академика Бардина, 4а, Екатеринбург, 620149, Российская Федерация 

Kazaykin Viktor N. - MD, ophthalmic surgeon, leading researcher

Academician Bardin str., 4A, Yekaterinburg, 620149, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0001-8593-9364ТкаченкоК. А.TkachenkoK. A.

Ткаченко Константин Андреевич - врач‑офтальмолог

 ул. Академика Бардина, 4а, Екатеринбург, 620149, Российская Федерация 

Tkachenko Konstantin A. - ophthalmologist

Academician Bardin str., 4A, Yekaterinburg, 620149, Russian Federation 

kostyatka1996@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2529-3770ВохминцевА. С.VokhmintsevA. S.

Вохминцев Александр Сергеевич - кандидат физико‑математических наук, доцент

ул. Мира, 19, Екатеринбург,620002, Российская Федерация 

Vokhmintsev Alexander S. - PhD in Physics and Mathematics, Associate Professor

Mira str., 19, Yekaterinburg, 620002, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0002-5573-7128ВайнштейнИ. А.WeinsteinI. A.

Вайнштейн Илья Александрович - доктор физико‑математических наук, профессор, главный научный сотрудник 

ул. Мира, 19, Екатеринбург,620002, Российская Федерация 

Weinstein Ilya A. - Dr. of Physical and Mathematical Sciences, Professor, chief researcher

Mira str., 19, Yekaterinburg, 620002, Russian Federation 

РозановаС. М.RozanovaS. M.

Розанова Софья Марковна - кандидат биологических наук, доцент, заведующая лабораторией 

ул. 8 Марта, 78в, Екатеринбург, 620144, Российская Федерация 

Rozanova Sofia M. - PhD of Biological Sciences, Associate Professor, head of the laboratory

8 Marta str., 78‑V, Yekaterinburg, 620144, Russian Federation 

КырфМ. В.KirfM. V.

Кырф Марина Валерьевна - врач‑бактериолог 

ул. 8 Марта, 78в, Екатеринбург, 620144, Российская Федерация 

Kirf Marina V. - doctor‑bacteriologist

8 Marta str., 78‑V, Yekaterinburg, 620144, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0002-2349-8759МарышеваС. В.MaryshevaS. V.

Марышева Светлана Витальевна - кандидат ветеринарных наук, ветеринарный врач, главный врач

ул. Волгоградская, 86, оф. 12, Екатеринбург, 620146, Российская Федерация 

Marysheva Svetlana V. - PhD of Veterinary Sciences, veterinarian, chief physicianst

Volgogradskaya str., 86, of. 12, Yekaterinburg, 620146, Russian Federation 

АО «Екатеринбургский центр МНТК “Микрохирургия глаза”» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияEye Microsurgery Ekaterinburg CenterRussian FederationФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»РоссияUral Federal University named after the First President of Russia B. N. YeltsinRussian FederationГАУЗ СО «Клинико-диагноcтический центр»РоссияClinical and Diagnostic CenterRussian FederationООО «Зоосалон “Здоровье животных”»РоссияZoosalon “Animal Health”Russian Federation202306042023201157164Copyright © Шиловских О.В., Пономарев В.О., Казайкин В.Н., Ткаченко К.А., Вохминцев А.С., Вайнштейн И.А., Розанова С.М., Кырф М.В., Марышева С.В., 20232023Шиловских О.В., Пономарев В.О., Казайкин В.Н., Ткаченко К.А., Вохминцев А.С., Вайнштейн И.А., Розанова С.М., Кырф М.В., Марышева С.В.Shilovskikh O.V., Ponomarev V.O., Kazaykin V.N., Tkachenko K.A., Vokhmintsev A.S., Weinstein I.A., Rozanova S.M., Kirf M.V., Marysheva S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.ophthalmojournal.com/opht/article/view/2056

Микробные кератиты (МК) представляют собой гомогенную группу заболеваний, сопровождающихся потерей роговичного эпителия, стромальной лейкоцитарной инфильтрацией и/или деструктивным распадом тканей, возникающих при нарушении защитных механизмов глазной поверхности и требующих проведения незамедлительного комплекса лечебных мероприятий, включающих в себя прежде всего массивную этиотропную терапию, которая представлена, как правило, антибиотиками (АБ) широкого спектра действия и противовоспалительными препаратами. Одним из наиболее угрожающих возбудителей МК является P. Aeruginosa (PA) (синегнойная палочка). Множественная лекарственная устойчивость, высочайшая патогенность, многочисленные факторы вирулентности РА диктуют необходимость поиска новых высокоэффективных методов борьбы с МК, в этиологической структуре которых доминирует РА. Наиболее перспективным направлением в данной области является использование искусственных флуорофоров, в частности квантовых точек (КТ).Задачей данного исследования явилась оценка антиинфекционной активности комплекса на основе квантовых точек InP/ZnSe/ZnS 650 и тобрамицина в отношении синегнойной инфекции роговицы. В качестве объекта исследования служили лабораторные новозеландские кролики (№ 6) — 2 женские особи, 4 мужские, которым производили индукцию бактериального кератита путем введения внутрибольничного штамма P. Aeruginosa в структуры роговицы. В качестве противомикробных средств были использованы раствор тобрамицина 5 мл для эпибульбарного применения и биоконъюгат на основе КТ InP/ZnSe/ZnS 650 и тобрамицина. Кролики 1-й группы после манифестации клинической картины микробного кератита получали инстилляции капель тобрамицина в конъюнктивальный мешок каждые 2 часа на протяжении 3 дней с полным отсутствием положительной клинической динамики и последующим переходом с 4-го дня, с целью анатомической сохранности глазного яблока, на инстилляции комплекса КТ InP/ZnSe/ZnS 650 + тобрамицин. Кролики 2-й группы получали инстилляции комплекса КТ + тобрамицин и демонстрировали положительную динамику в отношении обратного развития симптомов со 2-го дня терапии. В качестве методов динамического наблюдения использовали фоторегистрацию переднего отрезка с окрашиванием флуоресцеином и оптическую когерентную томографию переднего отрезка глаза.Клинический эксперимент продемонстрировал высочайшую эффективность комплекса КТ InP/ZnSe/ZnS 650 + тобрамицин в отношении резистентной к монотерапии тобрамицином штамма синегнойной палочки.

Microbial keratitis (MK) is a homogeneous group of diseases accompanied by loss of the corneal epithelium, stromal leukocyte infiltration and/or destructive tissue breakdown, occurring when the protective mechanisms of the ocular surface are disturbed, which require an immediate set of therapeutic measures, including, first of all, massive etiotropic therapy, which is represented, as a rule, by broad-spectrum antibiotics (AB) and anti-inflammatory drugs. One of the most threatening MK pathogens is P. aeruginosa (PA) (Pseudomonas aeruginosa). Multiple drug resistance, the highest pathogenicity, numerous RA virulence factors dictate the need to search for new highly effective methods to combat MC, in the etiological structure of which RA dominates. The most promising direction in this area is the use of artificial fluorophores, in particular quantum dots (QDs). The objective of this study was to evaluate the anti-infectious activity of the complex based on InP/ZnSe/ZnS 650 quantum dots and Tobramycin against Pseudomonas aeruginosa infection of the cornea. As an object of study, laboratory New Zealand rabbits (No. 6) were studied — 2 females, 4 males, which were induced bacterial keratitis by introducing a nosocomial Ps strain. aeruginosa in the structure of the cornea. The following antimicrobial agents were used: Tobramycin solution 5 ml for epibulbar application and a bioconjugate based on QD InP/ZnSe/ZnS 650 and tobramycin. Laboratory animals were divided into 2 groups. Rabbits of the 1st group, after the manifestation of the clinical picture of microbial keratitis, received instillations of tobramycin drops into the conjunctival sac every 2 hours for 3 days with a complete absence of positive clinical dynamics and a subsequent transition from day 4 in order to anatomically preserve the eyeball to instillations of the CT InP/ZnSe/ZnS complex 650 + Tobramycin. Rabbits of the 2nd group received instillations of the CT + Tobramycin complex and showed positive dynamics in relation to the regression of symptoms from the 2nd day of therapy. As methods of dynamic observation, photoregistration of the anterior segment with fluorescein staining and optical coherence tomography of the anterior segment were used. A clinical experiment has demonstrated the highest efficiency of the InP/ZnSe/ZnS 650 + Tobramycin complex in relation to Pseudomonas aeruginosa strain resistant to Tobramycin monotherapy.

бактериальный кератитроговицаквантовые точкиантибиотикибиоконъюгатыэффективностьрезистентностьbacterial keratitiscorneaquantum dotsantibioticsbioconjugatesefficacyresistanceReferencesDemarco B., Chen K.W., Broz P. Cross talk between intracellular pathogens and cell death. Immunol. Rev. 2020;297:174–193. DOI: 10.1111/imr.12892Demarco B., Chen K.W., Broz P. Cross talk between intracellular pathogens and cell death. Immunol. Rev. 2020;297:174–193. DOI: 10.1111/imr.12892Goldberg J.B., Hancock R.E.W, Parales R.E., Loper J., and Cornelis P. Pseudomonas 2007. J Bacteriol. 2008;190(8):2649–2662. DOI: 10.1128/JB.01950-07Goldberg J.B., Hancock R.E.W, Parales R.E., Loper J., and Cornelis P. Pseudomonas 2007. J Bacteriol. 2008;190(8):2649–2662. DOI: 10.1128/JB.01950-07Mandell, Douglas, and Bennett’s Principles and Practice of Infectious Diseases, 219, 2686 2699.e3 https://www.jseptic.com/journal/JC220823.pdfMandell, Douglas, and Bennett’s Principles and Practice of Infectious Diseases, 219, 2686 2699.e3 https://www.jseptic.com/journal/JC220823.pdfKhersonsky O., Tawfik D.S. Comprehensive Natural Products II. Enzyme Promiscuity. Evolutionary and Mechanistic Aspects. 2010;8:47–88. DOI: 10.1016/B978-008045382-8.00155-6Khersonsky O., Tawfik D.S. Comprehensive Natural Products II. Enzyme Promiscuity. Evolutionary and Mechanistic Aspects. 2010;8:47–88. DOI: 10.1016/B978-008045382-8.00155-6Jurado Martín I., Sainz Mejías M., McClean S. Pseudomonas aeruginosa: An Audacious Pathogen with an Adaptable Arsenal of Virulence Factors. Int J Mol Sci. 2021 Mar 18;22(6):3128. DOI: 10.3390/ijms22063128.Jurado Martín I., Sainz Mejías M., McClean S. Pseudomonas aeruginosa: An Audacious Pathogen with an Adaptable Arsenal of Virulence Factors. Int J Mol Sci. 2021 Mar 18;22(6):3128. DOI: 10.3390/ijms22063128.Driscoll J.A., Brody S.L., Kollef M.H. The epidemiology, pathogenesis and treatment of Pseudomonas aeruginosa infections. Drugs. 2007;67(3):351–368. DOI: 10.2165/00003495-200767030-00003Driscoll J.A., Brody S.L., Kollef M.H. The epidemiology, pathogenesis and treatment of Pseudomonas aeruginosa infections. Drugs. 2007;67(3):351–368. DOI: 10.2165/00003495-200767030-00003Courtney C.M., Goodman S.M., Nagy T.A., Levy M., Bhusal P., Madinger N.E. Potentiating antibiotics in drug resistant clinical isolates via stimuli activated superoxide generation. Sci. Adv. 2017;3(10):1–10. DOI: 10.1126/sciadv.1701776Courtney C.M., Goodman S.M., Nagy T.A., Levy M., Bhusal P., Madinger N.E. Potentiating antibiotics in drug resistant clinical isolates via stimuli activated superoxide generation. Sci. Adv. 2017;3(10):1–10. DOI: 10.1126/sciadv.1701776Courtney C.M., Goodman S.M., McDaniel J.A., Madinger N.E., Chatterjee A., Nagpal P. Photoexcited quantum dots for killing multidrug resistant bacteria. Nat. Mater. 2016;15:529–534. DOI: 10.1038/nmat4542Courtney C.M., Goodman S.M., McDaniel J.A., Madinger N.E., Chatterjee A., Nagpal P. Photoexcited quantum dots for killing multidrug resistant bacteria. Nat. Mater. 2016;15:529–534. DOI: 10.1038/nmat4542Valko M., Leibfritz D., Moncol J. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2007;39:44–84. DOI: 10.1016/j.biocel.2006.07.001Valko M., Leibfritz D., Moncol J. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2007;39:44–84. DOI: 10.1016/j.biocel.2006.07.001Imlay J.A. The molecular mechanisms and physiological consequences of oxidative stress: lessons from a model bacterium. Nat. Rev. Microbiol. 2013;11:443–454. DOI: 10.1038/nrmicro3032Imlay J.A. The molecular mechanisms and physiological consequences of oxidative stress: lessons from a model bacterium. Nat. Rev. Microbiol. 2013;11:443–454. DOI: 10.1038/nrmicro3032Goodman M., Levy M., Fei Fei L. Designing Superoxide Generating Quantum Dots for Selective Light Activated Nanotherapy. Front. Chem. 2018;46(6):1–12. DOI: 10.3389/fchem.2018.00046Goodman M., Levy M., Fei Fei L. Designing Superoxide Generating Quantum Dots for Selective Light Activated Nanotherapy. Front. Chem. 2018;46(6):1–12. DOI: 10.3389/fchem.2018.00046Пономарев 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. DOI: 10.18008/1816-5095-2021-3-476-487Ponomarev V.O., Kazaykin V.N., Lizunov A.V. , Vokhmintsev A.S., Vainshtein I.A., Dezhurov S.V. Evaluation of the ophthalmotoxic effect of quantum dots and bioconjugates based on them in terms of the prospects for the treatment of resistant endophthalmitis. Experimental research (stage 1). Ophthalmology in Russia. 2021;18(3):476–487 (In Russ.). DOI: 10.18008/1816-5095-2021-3-476-487Пономарев 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. DOI: 10.18008/1816-5095-2021-4-876-884Ponomarev V.O., Kazaykin V.N., Lizunov A.V., Vokhmintsev A.S., Vainshtein I.A., Dezhurov S.V. Evaluation of the ophthalmotoxic effect of quantum dots and bioconjugates based on them in terms of the prospects for the treatment of resistant endophthalmitis. Experimental research. Part 2. (stage 1). Ophthalmology in Russia. 2021;18(4):876–884 (In Russ.). DOI: 10.18008/1816-5095-2021-4-876-884Savchenko S.S., Vokhmintsev A.S., Weinstein I.A. Activation energy distribution in thermal quenching of exciton and defect related photoluminescence of InP/ZnS quantum dots. J. Lumin. 2022; 242:118550. DOI: 10.1016/j.jlumin.2021.118550Savchenko S.S., Vokhmintsev A.S., Weinstein I.A. Activation energy distribution in thermal quenching of exciton and defect related photoluminescence of InP/ZnS quantum dots. J. Lumin. 2022; 242:118550. DOI: 10.1016/j.jlumin.2021.118550

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