Камруков Александр Семенович - кандидат технических наук, доцент, заведующий отделом НИИ энергетического машиностроения,
105005, Москва, 2-я Бауманская ул. , д. 5, стр. 1
Alexander S. Kamrukov - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of Department, Research Institute of Power Engineering,
bldg. 1, 5, 2nd Baumanskaya Str., 105005, Moscow
Черненькая Татьяна Витальевна - кандидат медицинских наук, заведующая научной лабораторией клинической микробиологии,
129090, Москва, Б. Сухаревская площадь, д. 3
Tatyana V. Chernenkaya Candidate of Medical Sciences, Head, Scientific Laboratory of Clinical Microbiology,
3, B. Sukharevskaya Sq., 129090, Moscow
Володин Лев Юрьевич - ведущий инженер НИИ энергетического машиностроения,
105005, Москва, 2-я Бауманская ул. , д. 5, стр. 1
Lev Yu. Volodin - Leading Engineer, Research Institute of Power Engineering,
bldg. 1, 5, 2nd Baumanskaya Str., 105005, Moscow
Петриков Сергей Сергеевич - член-корр. РАН, доктор медицинских наук, профессор, директор,
129090, Москва, Б. Сухаревская площадь, д. 3
Sergey S. Petrikov - Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Medical Sciences, Professor, Director,
3, B. Sukharevskaya Sq., 129090, Moscow
Попугаев Константин Александрович - доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора,
129090, Москва, Б. Сухаревская площадь, д. 3
Konstantin A. Popugaev - Doctor of Medical Sciences, Professor, Deputy Director,
3, B. Sukharevskaya Sq., 129090, Moscow
Багров Валерий Владимирович - кандидат технических наук, заместитель директора НИИ энергетического машиностроения,
105005, Москва, 2-я Бауманская ул. , д. 5, стр. 1
Valery V. Bagrov - Candidate of Technical Sciences, Deputy Director, Research Institute of Power Engineering,
bldg. 1, 5, 2nd Baumanskaya Str., 105005, Moscow
Бухтияров Игорь Валентинович - член-корр. РАН, доктор медицинских наук, профессор, директор,
105275, Москва, пр-т Буденного, д. 31
Igor V. Bukhtiyarov - Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Medical Sciences, Professor, Director,
31 Budyonny Ave., 105275, Moscow
Зибарев Евгений Владимирович - кандидат медицинских наук, заместитель директора,
105275, Москва, пр-т Буденного, д. 31
Evgeny V. Zibarev - Candidate of Medical Sciences, Deputy Director,
31 Budyonny Ave., 105275, Moscow
Семенов Кирилл Андреевич - ведущий инженер НИИ энергетического машиностроения,
105005, Москва, 2-я Бауманская ул. , д. 5, стр. 1
Крылов Владимир Иванович - кандидат технических наук, директор НИИ энергетического машиностроения,
105005, Москва, 2-я Бауманская ул. , д. 5, стр. 1
Актуальность. В настоящее время применение ультрафиолетового (УФ) излучения для дезинфекции объектов и терапии инфекционных заболеваний рассматривается как перспективная альтернатива химическим биоцидным средствам и антибиотикам. Коротковолновые светоизлучающие диоды в спектральном диапазоне 200–280 нм и 280–315 нм являются сравнительно новым типом источников УФ излучения и потенциально способны удовлетворить требованиям актуальных медицинских технологий. Однако их возможности для лечения ран и инфекционных заболеваний на сегодняшний день практически не исследованы, что определяет актуальность экспериментов, направленных на изучение биоцидных и терапевтических свойств коротковолновых УФ светодиодов.
Цель исследования. Оценить бактерицидную эффективность излучения светодиода с длиной волны 272 нм (272 нм светодиод) в отношении госпитальных штаммов бактерий Klebsiella pneumoniae, характеризующихся множественной лекарственной устойчивостью.
Материал и методы. Исследования выполнены с использованием экспериментального образца светодиодного аппарата УФ облучения с максимумом излучения при длине волны 272 нм и суммарной электрической мощностью 10 Вт. Доза УФ излучения (энергетическая экспозиция), достигаемая за один сеанс облучения (12 секунд) на расстоянии 10 см от облучателя, составляла 8 мДж/см2 . В экспериментах использовали госпитальный штамм бактерии Klebsiella pneumoniae, выделенный из крови больного. Штамм характеризовался множественной лекарственной устойчивостью. Суспензию суточной культуры K. pneumoniae с концентрацией 108 КОЕ/мл в объеме 100 мкл переносили в чашку Петри диаметром 9 см с мясопептонным агаром и равномерно распределяли по поверхности диаметром 8 см. Чашки Петри облучали с расстояния 10 см от облучателя. Изменение дозы УФ облучения от 4 до 80 мДж/см2 осуществляли варьированием продолжительности облучения. После облучения экспериментальные и контрольные (без облучения) чашки Петри помещали в термостат при 37°С на 24 часа, а затем проводили подсчет выросших колоний. Всего проведено 60 экспериментов.
Результаты. В результате исследований показано, что светодиодный аппарат на основе пяти 272 нм светодиодов обеспечивает глубокое и оперативное обеззараживание поверхности от госпитальных штаммов бактерий K. pneumoniae, характеризующихся множественной лекарственной устойчивостью. Доза УФ излучения, равная 8 мДж/см2 , снижает контаминацию поверхности бактериями K. pneumoniae более чем в миллион раз (эффективность обеззараживания более 99,9999%). При дозах менее 10 мДж/см2 эффективность 272 нм светодиодного аппарата в отношении инактивации бактерий K. pneumoniae на 3–4 порядка выше бактерицидной эффективности ртутных ламп.
Вывод. Показана перспективность применения ультрафиолетовых аппаратов на основе светодиодов с максимумом излучения на длине волны 272 нм в системах оперативного обеззараживания массивно контаминированных поверхностей, потенциально включая и раневые поверхности.
Relevance. Currently, the use of ultraviolet (UV) radiation for the disinfection of objects and the treatment for infectious diseases is considered as a promising alternative to chemical biocides and antibiotics. Shortwave — UV-C and UV-B -light emitting diodes (LED) are a relatively new type of UV radiation sources and potentially able to meet the requirements of current medical technologies. However, their possibilities for the treatment of wounds and infectious diseases have not been practically researched to date, which determines the relevance of experiments aimed at studying the biocidal and therapeutic properties of shortwavelength UV LEDs.
Purpose. OF STUDY To evaluate the bactericidal efficacy of 272 nm LED radiation against hospital strains of Klebsiella pneumoniae bacteria characterized by multidrug resistance.
Materials and Methods. The studies were carried out with an experimental sample of the LED apparatus for UV irradiation. In the irradiator of the device, 5 LEDs are installed with a maximum radiation at a wavelength of 272 nm and a total electrical power of 10 watts. The UV radiation dose achieved in one irradiation session (12 seconds) at a distance of 10 cm from the irradiator was 8 mJ/cm2 . In the experiments, a hospital strain of the bacterium Klebsiella pneumoniae, isolated from the patient’s blood, was used. The strain was characterized by multidrug resistance. A daily culture suspension of K. pneumoniae with a concentration of 108 CFU/ml in a volume of 100 µl was transferred into a Petri dish with a diameter of 9 cm with meat-peptone agar and evenly distributed over a surface with a diameter of 8 cm. Petri dishes were irradiated from a distance of 10 cm from the irradiator. The change in the dose of UV irradiation from 4 to 80 mJ/cm2 was carried out by varying the exposure time. Studies were carried out in 4 repetitions at each dose. After irradiation, the experimental and control (without irradiation) Petri dishes were placed in a thermostat at 37ºC for 24 hours, then the grown colonies were counted. A total of 60 experiments were carried out.
Results. As a result of the research, it was shown that the LED device based on five 272 nm diodes provides deep and prompt disinfection of the surface from hospital strains of K. pneumoniae bacteria characterized by multidrug resistance. A dose of UV radiation of 8 mJ/cm2 reduces surface contamination with K. pneumoniae bacteria by more than a million times (decontamination efficiency over 99.9999%). At doses less than 10 mJ/cm2 , the efficiency of the 272 nm LED device in terms of inactivation of K. pneumoniae bacteria is 3–4 times higher than the bactericidal efficiency of mercury lamps.
Conclusion.The prospects of using UV devices based on LEDs with a maximum radiation at a wavelength of 272 nm in systems for the operational disinfection of massively contaminated surfaces, potentially including wound surfaces, have been shown.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.