Чип с ванкомицином ингибирует рост стафилококка в модели кожной инфекции

Для лечения инфекций кожи и мягких тканей, вызванных метициллинрезистентным Staphylococcus aureus (MRSA), часто используют внутривенные инъекции гликопептидного антибиотика ванкомицина. Эффективность ванкомицина при таком подходе может быть снижена из-за недостаточной локальной концентрации антибиотика. Нанесение же ванкомицина на кожу не имеет смысла из-за его большой молекулярной массы: крупная молекула не может проникнуть в кожу. Ученые из Швеции и Дании разработали чип с микроиглами для трансдермальной доставки препарата.

Чип состоит из нерастворимой полиметилметакрилатной подложки и растворимых в воде микроигл, сделанных из поливинилового спирта (ПВС) и несущих полезную нагрузку (краситель, препарат и др.). Нагрузка добавляется к ПВС на этапе изготовления микроигл. Размер чипа — примерно 10х10 см, на одном чипе размещается 100 микроигл. Ученые проверили, как влияют разные концентрации препарата на морфологию микроигл и их способность прокалывать парафильм (его используют как аналог кожи). Максимально допустимая нагрузка составила 100 мкг ванкомицина на чип. Дальнейшие эксперименты со свиной и человеческой кожей показали, что микроиглы достаточно крепкие, чтобы доставить препарат в глубокие слои кожи.

Кинетику высвобождения ванкомицина из микроигл и его миграции определили ex vivo на свиной коже в вертикальной диффузионной ячейке Франца. Эпидермис образца кожи был обращен наружу, дерма же соприкасалась с фосфатно-солевым буфером в специальной камере. Чип помещался на эпидермис на 10 минут или на 24 часа. Концентрация ванкомицина в буфере измерялась с помощью жидкостной хроматографии высокого давления. Длительность применения чипа почти не влияла на проникновение ванкомицина через кожу, при этом десяти минут было достаточно для максимально возможного при заданном дизайне микроигл высвобождения препарата.

В эксперименте in vitro чипы с различной нагрузкой ванкомицина помещали на агаризованную среду, засеянную ассоциированным с кожей штаммом MRSA. Зоны ингибирования бактерии образовывались уже через пять минут после применения чипов, при этом размер зоны коррелировал с величиной ванкомициновой нагрузки. Это означает, что ванкомицин, высвободившийся из микроигл, сохраняет антибактериальную активность.

Наконец, ученые проверили чипы на ex vivo модели кожной инфекции. Суспензию MRSA вводили в образец свиной кожи, инкубировали в течение 1–20 часов, затем накладывали чип (нагрузка ванкомицина 100 мкг) дважды на 10 минут с интервалом в три часа, инкубировали кожу в течение ночи, гомогенизировали ее, высевали гомогенат на питательную среду и подсчитывали КОЕ. Эффективность чипа зависела от времени, прошедшего от заражения до начала лечения: чем больше был интервал, тем больше бактерий выживало. Ученые связывают это с тем, что бактерии при длительной инкубации формируют биопленки. Однако даже при 20-часовой инфекции ингибирующий эффект чипа был статистически значимым.

Ученые сделали вывод, что чипы с ванкомицином сдерживают рост MRSA, но не устраняют стафилококк полностью. Их можно применять перед медицинским вмешательством или для терапии на ранних стадиях инфекции.