Оценка офтальмотоксического воздействия квантовых точек и биоконъюгатов на их основе в аспекте перспектив лечения резистентных эндофтальмитов. Экспериментальное исследование (1-й этап)

Одним из самых грозных осложнений хирургии в офтальмологии остаются эндофтальмиты, приводящие к значительным функциональным и анатомическим изменениям. «Золотым стандартом» лечения данной патологии является проведение интравитреальных инъекций антибиотиков, но с учетом количества и вида возбудителей, роста антибиотикорезистентности остается актуальным поиск альтернативных способов лечения эндофтальмита. Интерес для исследований в этом направлении представляют коллоидные квантовые точки, представляющие собой полупроводниковые кристаллы нанометрового размера с моделируемыми оптическими и электронными свойствами за счет изменения их объема, состава и поверхностных соединений. В данной статье представлен процесс синтеза квантовых точек и биоконъюгатов на их основе для оценки офтальмотоксичности с перспективой дальнейшего применения в лечении эндофтальмитов. Исследование было разделено на 4 этапа начиная от определения необходимого технического задания с целью выбора подходящего вида квантовых точек с учетом физико-химических характеристик (этап 1), синтеза квантовых точек (этап 2), подготовки и титрования раствора квантовых точек различной концентрации для имплантации в витреальную полость (этап 3). Заключительный этап состоял в оценке токсического эффекта раствора квантовых точек в чистом виде, а также совместно с антибиотиками (цефтазидим и ванкомицин) при интравитреальном введении на экспериментальной модели. В результате проведенного исследования были синтезированы квантовые точки, а также получен раствор на их основе для введения в витреальную полость. На основании тестирования животной модели (кроликов) определена безопасная доза раствора, а также возможность использования совместно с антибиотиками.

1. Barry P., Cordoves L., Gardner S. ESCRS Guidelines for Prevention and Treatment of Endopthalmitis Following Cataract Surgery. Co Dublin: Temple House, Temple Road, Blackrock. 2013:1–22.

2. Sim H.E. Kang M.J. Kim J.S. Intravitreal Voriconazole for Treatment of Bilateral Endogenous Candida Chorioretinitis. Case Rep Ophthalmol. 2020;11:402–410. DOI: https://doi.org/10.1159/000508912

3. AlBloushi A., Almousa A., Alkheraiji N. Postpartum Endogenous Candida Endophthalmitis. 2019;26(2):110–113. DOI: 10.4103/meajo.MEAJO_284_18

4. Babalola O. E. Intravitreal linezolid in the management of vancomycin-resistant enterococcal endophthalmitis. Am J Ophthalmol Case Rep. 2020;20:100974. DOI: 10.1016/j.ajoc.2020.100974

5. Dave V., Pathengay A., Nishant K. Clinical presentations, risk factors and outcomes of ceftazidime-resistant Gram-negative endophthalmitis. Clinical and Experimental Ophthalmology. 2016;45(3):2–7. DOI: 10.1111/ceo.12833

6. Терещенко А.В., Трифаненкова И.Г., Окунева М.В. Грибковый эндофтальмит. Офтальмохирургия. 2019;2:70–75. DOI: 10.25276/0235-4160-2019-2-70-75

7. Read A.F., Woods R.J. Antibiotic resistance management. Evol. Med. Public Health. 2014;14(1):147. DOI: 10.1093/emph/eou024

8. Tedersoo L., Sanchez-Ramirez S., Koljalg U. High-level classification of the Fungi and a tool for evolutionary ecological analyses. Fungal Diversity. 2018;90:135–159. DOI: 10.1007/s13225-018-0401-0

9. Rao N.A., Hidayat A.A. Endogenous mycotic endophthalmitis: variations in clinical and histopathologic changes in candidiasis compared with aspergillosis. Am. J. Ophthalmol. 2001;3(2):244–251. DOI: 10.1016/s0002-9394(01)00968-0

10. No authors listed. The antibiotic alarm. Nature. 2013;495(7440):14. DOI: 10.1038/495141a

11. Viswanathan V.K. Off-label abuse of antibiotics by bacteria. Gut. Microbes. 2014;5(1):3–4. DOI: 10.4161 / gmic.28027

12. Schimel A.M., Miller D., Flynn H.W., Jr Endophthalmitis isolates and antibiotic susceptibilities: a 10-year review of culture-proven cases. Am J Ophthalmol 2013;156:50–52. DOI: 10.1016/j.ajo.2013.01.027

13. Gentile R.C., Shukla S., Shah M. Microbiological spectrum and antibiotic sensitivity in endophthalmitis: a 25-year review. Ophthalmology. 2014;121:1634–1642. DOI:10.1016/j.ophtha.2014.02.001

14. Sheng Y., Sun W., Gu Y. Endophthalmitis after cataract surgery in China, 1995–2009. J Cataract Refract Surg. 2011;37:1715–1722. DOI: 10.1016/j.jcrs.2011.06.019

15. Wong T.Y., Chee S.P. The epidemiology of acute endophthalmitis after cataract surgery in an Asian population. Ophthalmology. 2004;111:699–705. DOI: 10.1016/j.ophtha.2003.07.014

16. Alivisatos A.P. Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots. Science. 1996;271:933–937. DOI: 10.1126/science.271.5251.933

17. Weller H. Quantum size colloids: From size-dependent properties of discrete particles to self-organized superstructures. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 1998;3:194–199. DOI: 10.1016/S1359-0294(98)80013-7

18. Weng J., Song X., Li L. Highly luminescent CdTe quantum dots prepared in aqueous phase as an alternative fluorescent probe for cell imaging. Talanta. 2006;70:397–402. DOI: 10.1016/j.talanta.2006.02.064

19. Courtney C.M., Goodman S.M., Nagy T.A., Levy M., Bhusal P., Madinger N.E. Potentiating antibiotics in drug-resistant clinical isolates via stimuliactivated superoxide generation. Sci. Adv. 2017;3(10):1–10. DOI: 10.1126/sciadv.170177

20. Courtney 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/nmat4542

21. Wang J., Long Y., Zhang Y. Preparation of Highly Luminescent CdTe/CdS Core/Shell Quantum Dots. Chem. Phys. Chem. 2009;10:680–685. DOI: https://doi.org/10.1002/cphc.200800672

22. Jo J.H., Jo D.Y., Lee S.H. InP-Based Quantum Dots Having an InP Core, Composition-Gradient ZnSeS Inner Shell, and ZnS Outer Shell with Sharp, Bright Emissivity, and Blue Absorptivity for Display Devices. ACS Applied Nano Materials. 2020;3(2):1972–1980. DOI: 10.1021/acsanm.0c00008

23. Pong B.K., Trout B.L., LeeLangmuir J. Y. Modified Ligand-Exchange for Efficient Solubilization of CdSe/ZnS Quantum Dots in Water: A Procedure Guided by Computational Studies. 2008;24(10):5270–5276. DOI: 10.1021/la703431j

24. Sarwat S., Stapleton F., Willcox M. Quantum dots in Ophthalmology: A literature review. Current Eye Research. 2019;1037–1046. DOI: 10.1080/02713683.2019.1660793/