Antimicrobial activity of novel curcumin-based photosensitizer in liposomal form against Staphylococcus aureus strain: in vitro study
Authors: Чаусская И.Ю. , Дробышев А.Ю. , Никогосова Д.Э. , Царев В.Н. , Подпорин М.С. , Амриева М.С. , Кириленко В.В. , Куличенко А.М. , Саберов Р.З. 
Published: July 2024

Во многих областях медицины применяется метод фотодинамической терапии (ФДТ). Он основан на доставке фотосенсибилизаторов (ФС) в патологические клетки и облучении их светом с длиной волны в диапазоне максимального поглощения ФС, что приводит к избирательной клеточной гибели. Актуальным остается вопрос создания таких форм ФС, которые обеспечат его максимально эффективную доставку внутрь клеток. Нами разработана новая липосомная форма ФС на основе куркуминоидов, повышающая их биодоступность. Исследована противомикробная активность липосомной формы ФС с концентрацией куркумина 1% (I группа) и 2% (II группа) в отношении S. aureus после воздействия излучения с длиной волны 445 нм. Измеряли степень фотообесцвечивания клеточной культуры, измеряли оптическую плотность микробной смеси после облучения в ходе 48-часового культивирования. Степень фотообесцвечивания для образцов II группы превысила пороговое значение в 50% и достигла 54,2±0,4%, что достоверно больше 30,2±0,2% образца I группы. При культивировании чистой культуры оптическая плотность микробной взвеси в точке развития α (10-й час) составила 4,33 ед. McF, в точке развития β (12-й час) — 5,06 ед. McF. При культивировании образца I группы оптическая плотность микробной взвеси в точке развития α (10-й час) составила 3,54 ед. McF, в точке развития β (12-й час) — 4,76 ед. McF. Для II группы оптическая плотность микробной взвеси в точке развития α (12-й час) составила 3,4 ед. McF, в точке развития β (14-й час) — 4,0 ед. McF, что статистически значимо ниже, чем в I группе. Фотоактивация лазерным излучением ФС липосомной формы 2% куркумина ведет к более выраженному снижению интенсивности роста микроорганизмов, чем при применении ФС с 1% куркумина. Воздействие излучения на ФС с 2% куркумина запускает более активные процессы гибели микробных клеток. Новая липосомная форма ФС с куркумином показала свою перспективность для дальнейшего изучения и внедрения в стоматологическую клиническую практику.

Photodynamic therapy (PDT) is applied in many medical fields. It is based on photosensitizer (PS) delivery within pathological cells and subsequent irradiation of appropriate laser leading to selective cell death. The creation of such forms of photosensitizers providing most efficient PS delivery into the cell is still relevant. The novel liposomal form which increases the bioavailability of curcumin-based photosensitizer is developed. . Antimicrobial activity of PS in liposomal form with curcumin at a concentration of 1% (group I) and 2% (group II) after 445 nm laser exposure against S. aureus strain has been analyzed during the research. The degree of photobleaching of the cell culture was assessed, and the optical density of the microbial mixture was measured after irradiation during 48-hour cultivation. . The photobleaching level of group II exceeded the threshold of 50% and reached 54.2±0.4%, which is significantly more than 30.2±0.2% for the sample of group I. When cultivating a pure culture the optical density of the microbial suspension at the development point α (10th hour) was 4.3±0.3 MFU, at the development point β (12th hour) — 5±0.3 MFU. When cultivating a sample of group I the optical density of the microbial suspension at the development point α (10th hour) was 3.54 MFU, at the development point β (12th hour) — 4.76 MFU. For group II the optical density of the microbial suspension at the development point α (12th hour) was 3.4 MFU, at the development point β (14th hour) — 4.0 MFU, which is statistically significantly lower than in group I. . Photoactivation of PS with 2% curcumin in liposomes by laser radiation leads to a more pronounced decrease in the intensity of microorganism growth compared to PS with 1% curcumin. The effect of laser on PS with 2% curcumin triggers more active processes of microbial cell death. The novel liposomal form of PS with curcumin has shown its promise for further investigation and implementation in dental clinical practice.