УДК: 615.281
DOI: https://doi.org/10.52540/2074-9457.2023.4.54
В. Ю. Цепелев, И. А. Лазарева, Д. Р. Яковлева
СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ДОСТАВКИ АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫХ СРЕДСТВ
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Курск, Российская Федерация
Микроорганизмы являются неотъемлемой частью жизни человека, однако большинство из них вследствие чрезмерной колонизации или распространения способно вызывать патологические изменения в органах. С целью ингибирования роста и размножения бактерий были разработаны антибактериальные препараты. В современном мире антибиотики получили широкое распространение и применяются при большинстве инфекционных заболеваний. Стоит отметить, что у антибактериальных препаратов, как и у других лекарственных средств, возможен риск развития нежелательных реакций, что ограничивает применение препаратов данной группы у беременных, пожилых людей и детей. В случае длительного и необоснованного применения антибактериальных средств происходит адаптация микроорганизмов к определенному антибиотику и впоследствии формируется устойчивость, или явление антибиотикорезистентности. Если разобрать этапы фармакокинетики антибактериальных средств, можно прийти к выводу, что большая доля антибактериального препарата разрушается во время прохождения через ЖКТ. Данный фактор является одним из условий развития резистентности, так как доза антибиотика будет ниже оптимальной. Поэтому с целью снижения случаев антибиотикорезистентности разработан ряд методов, обеспечивающих доставку антибактериального препарата в исходном варианте с изначально подобранной дозировкой. В настоящее время системы доставки антибактериальных препаратов находятся на этапе разработки, однако несмотря на это уже сейчас представлено достаточное количество вариантов доставки.
Ключевые слова: антибиотики, антибиотикорезистентность, инкапсулирование, системы доставки антибиотиков.
SUMMARY
V. Yu. Tsepelev, I. A. Lazareva, D. R. Yakovleva
MODERN METHODS OF ANTIBACTERIAL AGENTS DELIVERY
Microorganisms are an integral part of the human life but most of them, due to excessive colonization or spread, can cause pathological changes in organs. In order to inhibit the growth and multiplication of bacteria, antibacterial drugs have been developed. In modern world, antibiotics have become widespread and are used most against infectious diseases. It is worth noting that antibacterial drugs, as well as other drugs, may have a risk of side effects development, which limits the use of drugs in the given group in pregnant women, the elderly and children. In case of prolonged and unreasonable use of antibacterial agents there is microorganism adaptation to a certain antibiotic and, subsequently, resistance or a phenomenon of antibiotic resistance is formed. If we analyze the stages of antibacterial agents pharmacokinetics, we can conclude that a larger proportion of an antibacterial drug is destroyed during its passage through the gastrointestinal tract. This factor is one of the conditions for the resistance development since the dose of an antibiotic will be lower than the optimal one. Therefore, in order to reduce the cases of antibiotic resistance a number of methods have been developed to ensure the delivery of an antibacterial drug in its original version with an initially selected dosage. Currently, delivery systems for antibacterial drugs are under development, however, despite this, a sufficient number of delivery options have already been presented.
Keywords: antibiotics, antibiotic resistance, encapsulation, antibiotic delivery systems.
ЛИТЕРАТУРА
1. Bioinspired drug delivery strategies for repurposing conventional antibiotics against intracellular infections / S. Subramaniam [et al.] // Advanced drug delivery reviews. – 2021. – Vol. 177. – P. 1–23.
2. Drug delivery strategies for antibiofilm therapy / V. Choi [et al.] // Nature reviews. Microbiology. – 2023. – Vol. 21, N 9. – P. 555–572.
3. Nanoparticle-based local antimicrobial drug delivery / W. Gao [et al.] // Advanced drug delivery reviews. – 2018. – Vol. 127. – P. 46–57.
4. Birk, S. E. Polymeric nano – and microparticulate drug delivery systems for treatment of biofilms / S. E. Birk, A. Boisen, L. H. Nielsen // Advanced drug delivery reviews. – 2021. – Vol. 174. – P. 30–52.
5. Nanomaterials for delivering antibiotics in the therapy of pneumonia / J. Tang [et al.]. // Intern. j. of molecular sciences. – 2022. – Vol. 23, N 24. – P. 1–24.
6. Nanofibers based antibacterial drug design, delivery and applications / K. Ulubayram [et al.] // Current pharmaceutical design. – 2015. – Vol. 21, N 15. – P. 1930–1943.
7. Chitosan derivatives and their application in biomedicine / W. Wang [et al.] // Intern. j. of molecular sciences. – 2020. – Vol. 21, N 2. – P. 1–26.
8. Chitosan - based drug delivery systems: From synthesis strategy to osteomyelitis treatment – A review / F. Tao [et al.] // Carbohydrate polymers. – 2021. – Vol. 251. – P. 1–15.
9. Defensins: The natural peptide antibiotic / X. Gao [et al.] // Advanced drug delivery reviews. – 2021. – Vol. 179. – P. 1–15.
10. Emerging antibacterial strategies with application of targeting drug delivery system and combined treatment / W. Zhang [et al.] // Intern. j. of nanomedicine. – 2021. – Vol. 16. – P. 6141–6156.
11. Pande, S. Liposomes for drug delivery: review of vesicular composition, factors affecting drug release and drug loading in liposomes / S. Pande // Artificial cells, nanomedicine, and biotechnology. – 2023. – Vol. 51, N 1. – P. 428–440.
12. Targeted Drug Delivery Systems for Eliminating Intracellular Bacteria / W. Feng [et al.] // Macromolecular bioscience. – 2023. – Vol. 23, N 1. – P. 1–19.
13. Smith, M. Implantable drug delivery systems for the treatment of osteomyelitis / M. Smith, M. Roberts, R. Al-Kassas // Drug development and industr. pharmacy. – 2022. – Vol. 48, N 10. – P. 511–527.
14. Uskokovic, V. Nanostructured platforms for the sustained and local delivery of antibiotics in the treatment of osteomyelitis / V. Uskokovic // Crit. reviews in therapeutic drug carrier systems. – 2015. – Vol. 32, N 1. – P. 1–59.
15. Vojoudi, E. Application of electrospun nanofiber as drug delivery systems: a review / E. Vojoudi, H. Babaloo // Pharmaceutical nanotechnology. – 2023. – Vol. 11, N 1. – P. 10–24.
16. Hollow nanomaterials in advanced drug delivery systems: from single– to multiple shells / Z. Li [et al.] // Advanced materials. – 2023. – Vol. 35, N 12. – P. 1–26.
17. Antimicrobial peptides towards clinical application: delivery and formulation / C. Wang [et al.] // Advanced drug delivery reviews. – 2021. – Vol. 175. – P. 1–17.
18. Boczar, D. Cyclodextrin inclusion complexes with antibiotics and antibacterial agents as drug-delivery systems. A pharmaceutical perspective / D. Boczar, K. Michalska // Pharmaceutics. – 2022. – Vol. 14, N 7. – P. 1–17.
19. Advanced delivery systems for peptide antibiotics / A. Cesaro [et al.] // Advanced drug delivery reviews. – 2023. – Vol. 196. – P. 1–18.
20. Drug delivery approaches for enhanced antibiofilm therapy / T. Wang [et al.] // J. of controlled release. – 2023. – Vol. 353. – P. 350–365.
21. Оценка реакции тканей лабораторных животных на внутримышечное введение оболочек микрокапсул на основе полимеров альгината натрия, гуаровой камеди, поливинилпирролидона как носителя лекарственных веществ для лечения и профилактики хирургических заболеваний / В. А. Липатов [и др.] // Верхневолжский мед. журн. – 2015. – Т. 13, № 1. – С. 22–26.
22. Выбор полимеров для микрокапсулирования по результатам оценки реакции тканей лабораторных животных на их внутримышечное введение / В. А. Липатов [и др.] // Здоровье и образование в XXI веке. – 2016. – Т. 18, № 1. – С. 145–147.
23. Денисов, А. А. Обзор современных методов производства импрегнированных шовных материалов / А. А. Денисов, Д. Е. Гуртовой // Innova. – 2020. – № 4. – С. 8–11.
REFERENCES
1. Subramaniam S, Loyce P, Thomas N, Prestidge CA. Bioinspired drug delivery strategies for repurposing conventional antibiotics against intracellular infections. Adv Drug Deliv Rev. 2021;177:1–23. doi: 10.1016/j.addr.2021.113948
2. Choi V, Rohn JL, Stoodley P, Carugo D, Stride E. Drug delivery strategies for antibiofilm therapy. Nat Rev Microbiol. 2023;21(9):555–72. doi: 10.1038/s41579-023-00905-2
3. Gao W, Chen Y, Zhang Y, Zhang Q, Zhang L. Nanoparticle-based local antimicrobial drug delivery. Adv Drug Deliv Rev. 2018;127:46–57. doi: 10.1016/j.addr.2017.09.015
4. Birk SE, Boisen A, Nielsen LH. Polymeric nano - and microparticulate drug delivery systems for treatment of biofilms. Adv Drug Deliv Rev. 2021;174:30–52. doi: 10.1016/j.addr.2021.04.005
5. Tang J, Ouyang Q, Li Y, Zhang P, Jin W, Qu S et al. Nanomaterials for delivering antibiotics in the therapy of pneumonia. Int J Mol Sci. 2022;23(24):1–24. doi: 10.3390/ijms232415738
6. Ulubayram K, Calamak S, Shahbazi R, Eroglu I. Nanofibers based antibacterial drug design, delivery and applications. Curr Pharm Des. 2015;21(15):1930–43. doi: 10.2174/1381612821666150302151804
7. Wang W, Meng Q, Li Q, Liu J, Zhou M, Jin Z et al. Chitosan derivatives and their application in biomedicine. Intern J Mol Sci. 2020;21(2):1–26. doi: 10.3390/ijms21020487
8. Tao F, Ma S, Tao H, Lin L, Luo Y, Zheng J et al. Chitosan – based drug delivery systems: From synthesis strategy to osteomyelitis treatment – A review. Carbohydr Polym. 2021;251:1–15. doi: 10.1016/j.carbpol.2020.117063
9. Gao X, Ding J, Liao C, Xu J, Liu X, Lu W. Defensins: The natural peptide antibiotic. Adv Drug Deliv Rev. 2021;179:1–15. doi: 10.1016/j.addr.2021.114008
10. Zhang W, Wang Y, Miao S, Liu Y, Hu Y 3 rd et al. Emerging antibacterial strategies with application of targeting drug delivery system and combined treatment. Int J Nanomedicine. 2021;16:6141–56. doi: 10.2147/IJN.S311248
11. Pande S. Liposomes for drug delivery: review of vesicular composition, factors affecting drug release and drug loading in liposomes. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2023;51(1):428–40. doi: 10.1080/21691401.2023.2247036
12. Feng W, Chitto M, Moriarty TF, Li G, Wang X. Targeted Drug Delivery Systems for Eliminating Intracellular Bacteria. Macromol Biosci. 2023;23(1):1–19. doi: 10.1002/mabi.202200311
13. Smith M, Roberts M, Al-Kassas R. Implantable drug delivery systems for the treatment of osteomyelitis. Drug Dev Ind Pharm. 2022;48(10):511–27. doi: 10.1080/03639045.2022.2135729
14. Uskokovic V. Nanostructured platforms for the sustained and local delivery of antibiotics in the treatment of osteomyelitis. Crit Rev Ther Drug Carrier Syst. 2015;32(1):1–59. doi: 10.1615/critrevtherdrugcarriersyst.2014010920
15. Vojoudi E, Babaloo H. Application of electrospun nanofiber as drug delivery systems: a review. Pharm Nanotechnol. 2023;11(1):10–24. doi: 10.2174/2211738510666220928161957
16. Li Z, Xu K, Qin L, Zhao D, Yang N, Wang D et al. Hollow nanomaterials in advanced drug delivery systems: from single- to multiple shells. Adv Mater. 2023;35(12):1–26. doi: 10.1002/adma.202203890
17. Wang C, Hong T, Cui P, Wang J, Xia J. Antimicrobial peptides towards clinical application: delivery and formulation. Adv Drug Deliv Rev. 2021;175:1–17. doi: 10.1016/j.addr. 2021.05.028
18. Boczar D, Michalska K. Cyclodextrin inclusion complexes with antibiotics and antibacterial agents as drug-delivery systems. A pharmaceutical perspective. Pharmaceutics. 2022;14(7):1–17. doi: 10.3390/pharmaceutics14071389
19. Cesaro A, Lin S, Pardi N, Fuente-
Nunez C. Advanced delivery systems for peptide antibiotics. Adv Drug Deliv Rev. 2023;196:1–18. doi: 10.1016/j.addr.2023.114733
20. Wang T, Cornel EJ, Li C, Du J. Drug delivery approaches for enhanced antibiofilm therapy. J. Control Release. 2023;353:350–65. doi: 10.1016/j.jconrel.2022.12.002
21. Lipatov VA, Grekhneva EV, Mezentseva IV, Erokhina IuI, Voronkova EI, Serikov AIu i dr. Evaluation of the tissue response of laboratory animals to intramuscular injection of microcapsule shells based on polymers of sodium alginate, guar gum, and polyvinylpyrrolidone as a carrier of medicinal substances for the treatment and prevention of surgical diseases. Verkhnevolzhskii med zhurn. 2015;13(1):22–6. (In Russ.)
22. Lipatov VA, Grekhneva EV, Voronkova EI, Mezentseva IV, Erokhina IuI, Serikov AIu i dr. Selection of polymers for microencapsulation based on the results of assessing the reaction of tissues of laboratory animals to their intramuscular administration. Zdorov'e i obrazovanie v XXI veke. 2016;18(1):145–7. (In Russ.)
23. Denisov AA, Gurtovoi DE. Review of modern methods for the production of impregnated suture materials. Innova. 2020;(4):8–11. doi: 10.21626/innova/2020.4/02. (In Russ.)
Адрес для корреспонденции»
Российская Федерация, 305041,
Курская область, г. Курск, ул. К. Маркса, д.3,
Курский государственный
медицинский университет,
кафедра фармакологии,
тел. +7 (4712) 58-77-66,
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.,
Цепелев В. Ю.
Поступила 25.09.2023 г.