Исследование проникающей способности квантовых точек InP/ZnSe/ZnS 650 в переднюю камеру глаза при топическом применении. Экспериментальное исследование

В связи с проблемой формирования устойчивых к антибактериальным препаратам штаммов патогенной микрофлоры в последние время активно проводятся исследования, посвященные применению наночастиц, а именно квантовых точек. Квантовые точки могут быть использованы в качестве антиинфекционного агента, средства для визуализации внутриглазных структур, доставки лекарственных препаратов, а также средства для электрической стимуляции сетчатки. Успешное применение квантовых точек в качестве антиинфекционного агента обусловливает необходимость исследования их проникающей способности в переднюю камеру. Целью работы явилось экспериментальное исследование проникающей способности КТ InP/ZnSe/ZnS 650 в переднюю камеру глаза при топическом применении. Объектом исследования явились квантовые точки InP/ZnSe/ZnS 650. Исследование проводилось на лабораторных кроликах (6), которых разделили случайным образом по парам на группы. У кроликов № 1 и 2 глаза оставались интактными, № 3 и 4 — на роговицу правого глаза помещали бандажную мягкую контактную линзу, у № 5 и 6 производили деэпителизацию роговицы правого глаза. Всем подопытным кроликам в течение дня 6-кратно производили инстилляцию 10 % раствора квантовых точек InP/ZnSe/ZnS 650, а по завершении — забор 0,2 мл влаги из передней камеры правого глаза. Левые глаза у всех особей являлись контрольной группой. Идентификацию квантовых точек в передней камере выполняли с помощью высокочувствительного спектрофотометра UV-3600 (Shimadzu). Проведенное экспериментальное исследование способности квантовых точек InP/ZnSe/ZnS 650 при топическом применении проникать в интраокулярную полость заявленными методами детектирования не позволило их обнаружить во влаге передней камеры даже в минимальной концентрации.

1. Maiti S, Paul S, Mondol R, Ray S, Sa B. Nanovesicular formulation of brimonidine tartrate for the management of glaucoma: in vitro and in vivo evaluation. AAPS PharmSciTech. 2011 Jun;12(2):755–763. doi: 10.1208/s12249-011-9643-9.

2. Reimondez-Troitiño S, Csaba N, Alonso MJ, de la Fuente M. Nanotherapies for the treatment of ocular diseases. Eur J Pharm Biopharm. 2015 Sep;95(Pt B):279–293. doi: 10.1016/j.ejpb.2015.02.019.

3. Mantelli F, Argüeso P. Functions of ocular surface mucins in health and disease. Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2008 Oct;8(5):477–483. doi: 10.1097/ACI.0b013e32830e6b04.

4. Agrahari V, Mandal A, Agrahari V, Trinh HM, Joseph M, Ray A, Hadji H, Mitra R, Pal D, Mitra AK. A comprehensive insight on ocular pharmacokinetics. Drug Deliv Transl Res. 2016 Dec;6(6):735–754. doi: 10.1007/s13346-016-0339-2.

5. Wels M, Roels D, Raemdonck K, De Smedt SC, Sauvage F. Challenges and strategies for the delivery of biologics to the cornea. J Control Release. 2021 May 10;333:560–578. doi: 10.1016/j.jconrel.2021.04.008.

6. Mark R. Prausnitz, Jeremy S. Noonan. Permeability of cornea, sclera, and conjunctiva: A literature analysis for drug delivery to the eye. Journal of Pharmaceutical Sciences. 1988;87(12):1479–1488, doi:10.1021/js9802594.

7. Weng J, Song X, Li L, Qian H, Chen K, Xu X, Cao C, Ren J. Highly luminescent CdTe quantum dots prepared in aqueous phase as an alternative fluorescent probe for cell imaging. Talanta. 2006 Sep 15;70(2):397–402. doi: 10.1016/j.talanta.2006.02.064.

8. Zhao P, He K, Han Y, Zhang Z, Yu M, Wang H, Huang Y, Nie Z, Yao S. Near-infrared dual-emission quantum dots-gold nanoclusters nanohybrid via co-template synthesis for ratiometric fluorescent detection and bioimaging of ascorbic acid in vitro and in vivo. Anal Chem. 2015 Oct 6;87(19):9998–10005. doi: 10.1021/acs.analchem.5b02614.

9. Li H, Li K, Dai Y, Xu X, Cao X, Zeng Q, He H, Pang L, Liang J, Chen X, Zhan Y. In vivo near infrared fluorescence imaging and dynamic quantification of pancreatic metastatic tumors using folic acid conjugated biodegradable mesoporous silica nanoparticles. Nanomedicine. 2018 Aug;14(6):1867–1877. doi: 10.1016/j.nano.2018.04.018.

10. Khanal S, Millar TJ. Nanoscale phase dynamics of the normal tear film. Nanomedicine. 2010 Dec;6(6):707–713. doi: 10.1016/j.nano.2010.06.002.

11. Keller KE, Bradley JM, Vranka JA, Acott TS. Segmental versican expression in the trabecular meshwork and involvement in outflow facility. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2011 Jul 7;52(8):5049–5057. doi: 10.1167/iovs.10-6948.

12. Ho JH, Ma WH, Tseng TC, Chen YF, Chen MH, Lee OK. Isolation and characterization of multi-potent stem cells from human orbital fat tissues. Tissue Eng Part A. 2011 Jan;17(1–2):255–266. doi: 10.1089/ten.TEA.2010.0106.

13. De Hoon I, Barras A, Swebocki T, Vanmeerhaeghe B, Bogaert B, Muntean C, Abderrahmani A, Boukherroub R, De Smedt S, Sauvage F, Szunerits S. Influence of the Size and Charge of Carbon Quantum Dots on Their Corneal Penetration and Permeation Enhancing Properties. ACS Appl Mater Interfaces. 2023;15(3):3760–3771. doi: 10.1021/acsami.2c18598.

14. Jian HJ, Wu RS, Lin TY, Li YJ, Lin HJ, Harroun SG, Lai JY, Huang CC. Super-Cationic Carbon Quantum Dots Synthesized from Spermidine as an Eye Drop Formulation for Topical Treatment of Bacterial Keratitis. ACS Nano. 2017;11(7):6703–6716. doi: 10.1021/acsnano.7b01023.

15. Шиловских О.В., Пономарев В.О., Казайкин В.Н., Ткаченко К.А. Бактериальный кератит. Часть 2. Актуальные аспекты лечения. Офтальмология. 2023;20(1):24–32. https://doi.org/10.18008/1816-5095-2023-1-24-32.

16. Пономарев 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 650 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: 10.18008/1816-5095-2021-4-876-884.

17. Zhang J, Wang J, Yan T, Peng Y, Xu D, Deng D. InP/ZnSe/ZnS quantum dots with strong dual emissions: visible excitonic emission and near-infrared surface defect emission and their application in in vitro and in vivo bioimaging. J. Mater. Chem. B. 2017;5(41):8152–8160. doi: 10.1039/c7tb02324c.

18. Cabrera-Aguas M, Khoo P, Watson SL. Infectious keratitis: A review. Clin Exp Ophthalmol. 2022 Jul;50(5):543–562. doi: 10.1111/ceo.14113

19. Ting DS, Shan Ho C, Deshmukh R, et al. Infectious keratitis: an update on epidemiology, causative microorganisms, risk factors, and antimicrobial resistance. Nature (Eye). 2021;35:1084–1101. doi: 10.1038/s41433-020-01339-3.

20. Сипливый В.А., Дронов А.И., Конь Е.В., Евтушенко Д.В. Антибиотики и антибактериальная терапия в хирургии. Киев: Ферзь-ТА; 2006. C. 94–99.

21. Aramă V. Topical antibiotic therapy in eye infections — myths and certainties in the era of bacterial resistance to antibiotics. Rom J Ophthalmol. 2020 JulSep;64(3):245–260

22. Сафонова Т.Н., Новиков И.А., Боев В.И., Гладкова О.В. Модификация лечебной силикон-гидрогелевой мягкой контактной линзы. РМЖ. Клиническая офтальмология. 2016;16(3):117–120.

23. Воронцова Т.Н., Попов В.Ю., Тугеева Э.Э., Шапорова В.Я. Минимальная подавляющая концентрация антибактериальных препаратов — показатель эффективности антибиотикотерапии. Современные технологии в офтальмологии. 2014;4:26.

24. Healy DP, Holland EJ, Nordlund ML, Dunn S, Chow C, Lindstrom RL, Hardten D, Davis E. Concentrations of levofloxacin, ofloxacin, and ciprofloxacin in human corneal stromal tissue and aqueous humor after topical administration. Cornea. 2004 Apr;23(3):255–263. doi: 10.1097/00003226-200404000-00007.

25. Бойко Э.В., Фокина Д.В., Рейтузов В.А. Алекперов С.И. Сравнение различных методов доставки левофлоксацина в переднюю камеру глаза. Офтальмологические ведомости. 2013;6(2):25–29.

26. Гайсина Г.Я., Азнабаев М.Т., Азаматова Г.А., Мударисова Р.Х., Бадыкова Л.А., Сабиров О.К. Изучение концентрации моксифлоксацина во влаге передней камеры. Медицинский вестник Башкиркостана. 2016;11(1):116–118.

27. Cagini C, Piccinelli F, Lupidi M, Messina M, Cerquaglia A, Manes S, Fiore T, Pellegrino RM. Ocular penetration of topical antibiotics: study on the penetration of chloramphenicol, tobramycin and netilmicin into the anterior chamber after topical administration. Clin Exp Ophthalmol. 2013 Sep-Oct;41(7):644–647. doi: 10.1111/ceo.12087.

28. Егоров Е.А, Алексеев В.Н., Астахов Ю.С., Бржевский В.В., Бровкина А.Ф., Душин Н.В., Егоров А.Е., Егорова Г.Б., Ермакова Н.А., Кочергин С.А., Мошетова Л.К., Нероев В.В., Нестеров А.П., Полунин Г.С., Рыбакова Е.Г., Скатков С.А., Ставицкая Т.В., Танковский В.Э, Устинова Е.И. Рациональная фармакотерапия в офтальмологии. Руководство для практикующих врачей. М.: Литтерра, 2004. 33 c.

29. Шульгина Н.А., Догадова Л.П., Мельников В.Я., Негода В.И. Аминогликозиды и их рациональное использование при воспалительных заболеваниях глазного яблока. РМЖ. Клиническая офтальмология. 2012;1:36–38.

30. Blondeau JM. New concepts in antimicrobial susceptibility testing: the mutant prevention concentration and mutant selection window approach. Vet Dermatol. 2009 Oct;20(5–6):383–396. doi: 10.1111/j.1365-3164.2009.00856.

31. Savchenko SS, Weinstein IA. Inhomogeneous Broadening of the Exciton Band in Optical Absorption Spectra of InP/ZnS Nanocrystals. Nanomaterials (Basel). 2019 May 9;9(5):716. doi: 10.3390/nano9050716.

32. Gaponenko SV. Optical Properties of Semiconductor Nanocrystals. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 1998: 245. doi: 10.1017/CBO9780511524141.

33. Wu W, Aiello M, Zhou T, Berliner A, Banerjee P, Zhou S. In-situ immobilization of quantum dots in polysaccharide-based nanogels for integration of optical pH-sensing, tumor cell imaging, and drug delivery. Biomaterials. 2010 Apr;31(11):3023–3031. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.01.011.