Новый подход к фотодинамической терапии моделированного абсцесса у лабораторных животных

Тучина Е.С., Мусаелян А.Г., Генин В.Д., Напшева А.М., Алипов В.В., Гюльханданян Г.В., Тучин В.В.

Ссылка для цитирования:

Тучина Е.С., Мусаелян А.Г., Генин В.Д., Напшева А.М., Алипов В.В., Гюльханданян Г.В., Тучин В.В. Новый подход к фотодинамической терапии моделированного абсцесса у лабораторных животных // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 8. С. 84–100. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-08-84-100

Tuchina E.S., Musaelyan A.G., Genin V.D., Napsheva A.M., Alipov V.V., Gyulkhandanyan G.V., Tuchin V.V. A new approach to photodynamic therapy of model abscess in laboratory animals [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 8. P. 84–100. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-08-84-100

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Впервые использована технология оптического просветления кожи для повышения эффективности антимикробной фотодинамической терапии моделированных гнойных абсцессов у лабораторных животных. Цель работы — комплексный анализ изменений, происходящих в организме лабораторных животных с моделированным гнойным абсцессом, при проведении антимикробной фотодинамической терапии при использовании светодиодного синего (428 нм) излучения, пиридилпорфирина и технологии оптического просветления биотканей. Методы. Оригинальный метод моделирования подкожного гнойного абсцесса, метод фотодинамического воздействия с использованием светодиодного источника излучения (428 нм, 7,7 мВт/см²) и 0,1% цинк-мезо-тетракис [3-N-бутил пиридил] порфирина, метод спектроскопии диффузного отражения для мониторинга оптических параметров кожи в области воздействия, ультразвуковое исследование объёмов полости абсцесса, гистологические методы. Основные результаты. Доказано, что обработка кожи лабораторных животных над областью абсцесса оптическим просветляющим агентом (глицерин (70%), ДМСО (5%) и вода (25%)) повышает проникающую способность светодиодного излучения и усиливает эффективность антимикробной фотодинамической терапии на 24–80%, приводит к снижению бактериальной нагрузки с 8 до 0,5 lgКОЕ/мл и сокращению объёма полости моделированного абсцесса на 1,8 см³. Практическая значимость. Исследование демонстрирует высокую эффективность антимикробной фотодинамической терапии при реализации технологии оптического просветления биотканей в лечении моделированных подкожных гнойных абсцессов и открывает новые перспективы в разработке малотравматичных методов лечения гнойных осложнений.

Ключевые слова:

антимикробная фотодинамическая терапия, синее светодиодное излучение, 428 нм, гнойный абсцесс, оптическое просветление биотканей, оптические просветляющие агенты

Благодарность:

исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ, проект № 25-24-00370 от 28.12.2024 г.

Коды OCIS: 170.5180, 170.3660, 170.6510, 170.1610

Список источников:

Gottlieb M., Schmitz G., Peksa G.D. Comparison of the loop technique with incision and drainage for skin and soft tissue abscesses: A systematic review and meta-analysis // Acad Emerg Med. 2021. V. 28. № 3. P. 346–354. DOI: 10.1111/acem.14151
Gillet Y., Lorrot M., Minodier P., Ouziel A., Haas H., Cohen R. Antimicrobial treatment of skin and soft tissue infections // Infectious Diseases Now. 2023. V. 53. № 8. EN 104787. DOI: 10.1016/j.idnow.2023.104787
Alam S. Antimicrobial photodynamic therapy (APDT), an approach to fightback against antibiotic resistance: A short review // Stamford Journal of Microbiology. 2023. V. 13. P. 30–37. DOI: 0.3329/sjm.v13i1.70412
Hamblin M.R., Wen X., Zhou B. Photobiomodulation and phototherapy in skin diseases // Front Med (Lausanne). 2024. V. 10. EN 1357286. DOI: 10.3389/fmed.2023.1357286
Baran T.M., Sharma A.K. Photodynamic therapy of an abdominal abscess at the time of percutaneous drainage // Cardiovasc Intervent Radiol. 2023. V. 46. P. 1292–1294. DOI: 10.1007/s00270-023-03504-z
Li Z., Hannan M.N., Sharma A.K., Baran T.M. Treatment planning for photodynamic therapy of abscess cavities using patient-specific optical properties measured prior to illumination // Phys Med Biol. 2024. V. 69. № 5. EN 055031. DOI: 10.1088/1361-6560/ad2635
Ferrer-Espada R., Liu X., Goh X.S., Dai T. Antimicrobial blue light inactivation of polymicrobial biofilms // Frontiers in Microbiology. 2019. V. 10. EN 721. DOI: 10.3389/fmicb.2019.00721
Tuchin V.V., Genina E.A., Tuchina E.S., Svetlakova A.V., Svenskaya Y.I. Optical clearing of tissues: issues of antimicrobial phototherapy and drug delivery // Advanced Drug Delivery Reviews. 2022. V. 180. EN 114037. P. 1–122. DOI: 10.1016/j.addr.2021.114037
Gyulkhandanyan A.G., Paronyan M.H., Ghazaryan K.R., Parkhats M.V., Dzhagarov B.M., Korchenova M.V., Lazareva E.N., Tuchina E.S., Gyulkhandanyan G.V., Tuchin V.V. Meso-substituted cationic 3-and 4-N-Pyridylporphyrins and their Zn(II) derivatives for antibacterial photodynamic therapy // J. Innov. Opt. Health Sci. 2022. V. 15. EN 2142007. DOI: 10.1142/S1793545821420074
Тучина Е.С., Каневский М.В., Алипов В.В., Мусаелян А.Г., Полиданов М.А., Ефимова Е.С., Грицай У.О., Гаджиева Э.Э., Корченова М.В. Способ оценки эффективности фотодинамической терапии гнойных абсцессов // Патент РФ № RU 2819366 C1. 2024. Tuchina E.S., Kanevsky M.V., Alipov V.V., Musaelyan A.G., Polidanov M.A., Efimova E.S., Gritsai U.O., Gadzhieva E.E., Korchenova M.V. Method for assessing the effectiveness of photodynamic therapy of purulent abscesses // RF Patent № RU 2819366 C1. 2024.
Dolotov L.E., Sinichkin Yu. P., Tuchin V.V., Utz S.R., Altshuler G.B., Yaroslavsky I.V. Design and evaluation of a novel portable erythema-melanin-meter // Lasers Surg. Med. 2004. V. 34. № 2. P. 127–135. DOI: 10.1002/lsm.10233
Утц С.Р., Тучин В.В., Галкина Е.М. Динамика некоторых биофизических параметров кожи человека в процессе оптического просветления при воздействии гиперосмотических агентов // Вестник дерматологии и венерологии. 2015. Т. 91. № 4. С. 60–68. DOI: 10.25208/0042-4609-2015-91-4-60-68 Utz S.R., Tuchin V.V., Galkina E.M. The dynamics of some human skin biophysical parameters in the process of optical clearing after hyperosmotic solutions topical application // Vestnik dermatologii i venerologii. 2015. V. 91. № 4. P. 60–68. DOI: 10.25208/0042-4609-2015-91-4-60-68
Feather J.W., Hajizadeh-Saffar M., Leslie G., Dawson J.B. A portable scanning reflectance spectrophotometer using visible wavelengths for the rapid measurement of skin pigments // Phys. Med. Biol. 1989. V. 34. № 7. P. 807–820. DOI: 10.1088/0031-9155/34/7/002
Yakimov B.P., Davydov D.A., Fadeev V.V., Budylin G.S., Shirshin E.A. Comparative analysis of the methods for quantitative determination of water content in skin from diffuse reflectance spectroscopy data // Quantum Electron. 2020. V. 50. № 1. P. 41–46. DOI: 10.1070/QEL17212
Bashkatov A.N., Genina E.A., Kochubey V.I., Tuchin V.V. Optical properties of the subcutaneous adipose tissue in the spectral range 400–2500 nm // Opt. Spectrosc. 2005. V. 99. P. 836–842. DOI: 10.1134/1.2135863
Filatova S.A., Shcherbakov I.A., Tsvetkov V.B. Optical properties of animal tissues in the wavelength range from 350 to 2600 nm // J. Biomed. Opt. 2017. V. 22. № 3. EN 035009. DOI: 10.1117/1.JBO.22.3.035009
Saki N., Ahramiyanpour N., Heiran A., Alipour S., Parvizi M.M. Efficacy of topical dimethyl sulfoxide (DMSO) 50% solution vs tretinoin 0.5% cream in treatment of patients with primary macular amyloidosis: A split-side single-blinded randomized clinical trial // Dermatologic Therapy. 2020. V. 33. EN 13305. DOI: 10.1111/dth.13305
Reynolds P.S. A guide to sample size for animal‐based studies. Hoboken: Wiley, 2023. 282 p.
Yu D., Brown E.B., Huxlin K.R., Knox W.H. Tissue effects of intra-tissue refractive index shaping (IRIS): insights from two-photon autofluorescence and second harmonic generation microscopy // Biomed. Opt. Express. 2019. V. 10. P. 855–867. DOI: 10.1364/BOE.10.000855
Chu Y., Xu X.-Q., Wang Y. Ultradeep photothermal therapy strategies // The Journal of Physical Chemistry Letters. 2022. V. 13. № 41. P. 9564–9572. DOI: 10.1021/acs.jpclett.2c02642