Copper and Selenium Nanoparticles as a New Tool against Antibiotic-Resistant Pathogenic Microorganisms
Authors: Довнар Р.И. , Смотрин С.М. , Ануфрик С.С. , Анучин С.Н. , Довнар И.С. , Иоскевич Н.Н. 
Published: October 2022

Введение. Все более возрастающая антибиотикорезистентность патогенных микроорганизмов является тревожным знаком современной хирургии. Наличие устойчивости к антибиотикам удлиняет сроки госпитализации пациентов, увеличивает заболеваемость и смертность, повышает затраты на здравоохранение. Так, в Республике Беларусь ежегодные потери вследствие наличия антибактериальной резистентности микроорганизмов составляют от 93,5 до 131,5 млн белорусских рублей.Цель. Изучение количественных характеристик антибактериального действия наночастиц меди и селена по отношению к клиническим полиантибиотикорезистентным штаммам грамположительных и грамотрицательных бактерий.Материалы и методы. Противомикробное действие наночастиц меди и селена исследовалось на двух штаммах грамположительных бактерий – Staphylococcus aureus и Staphylococcus haemolyticus, а также пяти штаммах грамотрицательных бактерий – Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis и Pseudomonas aeruginosa. Антибактериальные свойства данных наночастиц изучались с помощью метода серийных разведений в жидкой питательной среде. В качестве способа синтеза наночастиц меди и селена был использован метод лазерной абляции в жидкости.Результаты. Проведенные исследования продемонстрировали, что наночастицы меди и селена обладают выраженным противомикробным действием по отношению к клиническим патогенным штаммам как грамположительных, так и грамотрицательных микроорганизмов. Учитывая наличие полиантибиотикорезистентности у данных штаммов, применение наночастиц исследованных элементов является перспективным направлением в хирургии, особенно в случае гнойных процессов, вызванных полирезистентной, смешанной или трудно поддающейся лечению микрофлорой.Выводы. Наночастицы меди и селена являются уникальным классом веществ, проявляющих выраженную антибактериальную эффективность в отношении полиантибиотикорезистентной микрофлоры, что показывает возможность их широкого применения в различных областях хирургии в будущем.

Introduction. Increasing antibiotic resistance of pathogenic microorganisms is an alarming sign of modern surgery. The presence of antibiotic resistance lengthens hospital stays, increases morbidity and mortality, and increases healthcare costs. Thus, in the Republic of Belarus, annual losses due to the presence of antibacterial resistance of microorganisms range from 93.5 to 131.5 million Belarusian rubles annually.Purpose. To study quantitative characteristics of antibacterial action of copper and selenium nanoparticles against clinical polyantibiotic-resistant strains of gram-positive and gram-negative bacteria.Materials and methods. The antimicrobial effect of copper and selenium nanoparticles was studied on two gram-positive strains: Staphylococcus aureus and Staphylococcus haemolyticus and five strains of gram-negative bacteria: Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, and Pseudomonas aeruginosa. The antibacterial properties of these nanoparticles were studied using the method of serial dilutions in a liquid nutrient medium. The laser ablation in liquid was used as a method of synthesizing copper and selenium nanoparticles.Results. The conducted studies have demonstrated that copper and selenium nanoparticles exhibit a pronounced antimicrobial effect against clinical pathogenic strains of both gram-positive and gram-negative microorganisms. Given the presence of polyantibiotic resistance in these strains, the use of nanoparticles of the studied elements is a promising direction in surgery, especially in case of purulent processes caused by multiresistant, mixed or difficult to treat microflora.Conclusions. Copper and selenium nanoparticles represent the unique class of substances exhibiting pronounced antibacterial efficacy against polyantibiotic-resistant microflora, which suggests the possibility of their wide application in various fields of surgery in the future.