Проекты

Исследование эффективности фотодинамической терапии с использованием природных фотосенсибилизаторов и коллоидного раствора наночастиц золота

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Биохимия»

Направление работы: Биохимия
Авторы работы: МБОУ "Гимназия № 64" города Липецка
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину», 11–13 апреля 2019 года

Цель

Сравнение биологического эффекта комплексного раствора фотосенсибилизатора, спиртовой настойки чаги и раствора наночастиц золота, полученных методом лазерной абляции, а также изучение особенностей  их фотодинамического эффекта на бактериальную микрофлору.

Описание

Одной из наиболее актуальных проблем современности является антибиотикорезистентность. Наиболее устойчивыми являются грамотрицательные бактерии. Возможно ли разрушить бактериальную клетку без воздействия антибиотика? Действительно, это возможно сделать фотохимической реакцией, в основе которой лежит выделение активных форм кислорода и свободных радикалов протекающей в результате воздействия лазера определенной длины волны на ткани или микроорганизмы, избирательно накапливающие фотосенсибилизатор. Этот процесс лежит в основе фотодинамической терапии.

Вытяжки из гриба чаги возможно использовать в качестве природного фотосенсибилизатора.

Задачи

1. Приготовить коллоидный раствор наночастиц золота методом лазерной абляции.

2. Провести анализ полученных наночастиц с помощью различных видов микроскопии.

3. Приготовить комплексный фотосенсибилизатор.

4. Осуществить забор и посев бактериальной суспензии на питательные среды.

5. Выполнить облучение лазером чашек Петри с колониями бактерий.

6. Провести сравнительный анализ полученного бактерицидного эффекта.

7. Приготовить спиртовую настойку чаги, оценить возможность применения в качестве фотосенсибилизатора.

Лазерная абляция – метод удаления вещества с поверхности лазерным импульсом. Фотосенсибилизатор (ФС) — это вещество, способное поглощать световые лучи и использовать поглощенную световую энергию для осуществления фотохимической реакции, которая без фотосенсибилизатора не проходит.

Фотодинамическая терапия (ФДТ) — метод лечения онкологических заболеваний, некоторых заболеваний кожи или инфекционных заболеваний, основанный на применении светочувствительных веществ - фотосенсибилизаторов (в том числе красителей), и, как правило, видимого света определённой длины волны.

Преимущества фотодинамической терапии: носит локальный характер, не имеет системного воздействия на нормальную микрофлору и не приводит         к возникновению устойчивости    микроорганизмов.

В ходе работы был получен коллоидный раствор наночастиц золота, из которых приготовили комплексный фотосенсибилизатор.

На следующем этапе были выращены колонии бактерий Helicobacter pylori на питательной среде. Время выращивания составило пять дней.

Следующим этапом было проведение антибактериальной фотодинамической терапии.

Анализ литературы показал, что помимо различных органических соединений в состав гриба чаги входит вещество коррин, которое может выступать в качестве фотосенсибилизатора. Были проведены опыты со спиртовой настойкой чаги в качестве природного фотосенсибилизатора.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Лазер

• Микроскоп

• Чашки Петри

• Питательные среды

• Гриб чага

• Раствор радахлорина

Результаты

В ходе работы были получены следующие результаты.

Проведено исследование по определению возможности применения комплексного фотосенсибилизатора (радахлорин + наночастицы золота) и спиртовой настойки чаги в фотодинамической терапии. Получены наночастицы золота методом лазерной абляции с помощью сканирующего зондового микроскопа. Установлено, что средний размер составляет от 30 до 70 нм. Выполнен забор и выращивание колоний бактерий рода Helicobacter pylori. Приготовлен комплексный раствор фотосенсибилизатора, а также доказано его бактерицидное воздействие. Установлена возможность использования спиртового раствора чаги в качестве фотосенсибилизатора.

Перспективы использования результатов работы

Полученные результаты работы возможно использовать для дальнейшего создания комплексных фотосенсибилизаторов для избирательного воздействия на патологический очаг, создание природных, наиболее дешевых фотосенсибилизаторов, а также создание новых дезинфицирующих камер для обработки медицинских инструментов.

Сотрудничество с вузом при создании работы

ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет».

Награды/достижения

Региональный конкурс «Шаг в будущее» – победитель.

Конкурс проектных работ «Гениальные мысли» XIII Всероссийской интернет-олимпиады по нанотехнологиям «Нанотехнологии – прорыв в будущее!» - победитель.