Для цитирования:
Тучина Е. С., Шарабарина Т. В., Савельев Г. К., Лихов А. Р., Краснов . С., Жердева В. В., Хлебцов Б. Н., Тучин В. В. Индоцианиновый зеленый при антимикробном воздействии инфракрасного (808 нм) лазерного излучения // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2026. Т. 26, вып. 3. С. 319-333. DOI: 10.18500/1816-9775-2026-26-3-319-333, EDN: NWPZYE
Индоцианиновый зеленый при антимикробном воздействии инфракрасного (808 нм) лазерного излучения
Проведено сравнительное исследование антимикробной фотоактивности индоцианинового зеленого (ICG) на различных носителях (в фосфатном буфере, в комплексе с бычьим сывороточным альбумином (BSA), на наночастицах диоксида кремния (SiO₂), на сополимерных матрицах) при лазерном облучении 808 нм на модели Staphylococcus aureus 209 P. Актуальность работы обусловлена ростом антибиотикорезистентности и необходимостью разработки эффективных альтернативных методов антимикробной терапии. В ходе экспериментов бактериальные суспензии инкубировали с исследуемыми образцами в течение 30 мин, затем облучали лазером 808 нм при плотностях мощности 50, 100 (5–30 мин) и 400 мВт/см² (2–12 мин). Выживаемость оценивали по оптической плотности контрольных и облученных суспензий. Установлено, что комплексы ICG-BSA обеспечивают максимальное снижение выживаемости бактерий – до 37% при 50 мВт/см² и до 24% при 100 мВт/см² через 30 мин облучения, что в 1,9 и 2,1 раза эффективнее контрольного облучения в PBS соответственно. Нагрев суспензий в присутствии ICG-BSA достигал 13,0°С при 100 мВт/см², что на 2,3°С выше контроля. Конъюгат SiO₂-ICG при 100 мВт/см² уступал свободному ICG (выживаемость 62% против 54%), что связано с агрегацией красителя на поверхности частиц. Наименее эффективной оказалась иммобилизация ICG в сополимерных матрицах (выживаемость 65% против 56% для раствора на поверхности). Таким образом, альбумин является наиболее эффективным изученным носителем, усиливающим фотоактивность ICG за счет стабилизации мономерной формы и синергии фотодинамического и фототермического механизмов. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации протоколов антимикробной фототерапии и разработки новых модификаций фотосенсибилизаторов.
-
Cai Y., Chai T., Nguyen W., Liu J., Xiao E., Ran X., Ran Y., Du D., Chen W., Chen X. Phototherapy in cancer treatment: Strategies and challenges // Signal Transduction and Targeted Therapy. 2025. Vol. 10. Art. 115. https://doi.org/10.1038/s41392-025-02140-y
-
Shirata C., Kaneko J., Inagaki Y., Kokudo T., Sato M., Kiritani S., Akamatsu N., Arita J., Sakamoto Y., Hasegawa K., Kokudo N. Near-infrared photothermal/photodynamic therapy with indocyanine green induces apoptosis of hepatocellular carcinoma cells through oxidative stress // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Art. 13958. https://doi.org/10.1038/s41598-017-14401-0
-
Tanev M. Z., Tomov G. T., Georgiev K. G., Georgieva E. D., Petkova-Parlapanska K. V., Nikolova G. D., Karamalakova Y. D. Evaluation of indocyanine green antimicrobial photodynamic therapy in radical species elimination: An in vitro study // Folia Medica. 2024. Vol. 66, № 6. P. 876–883. https://doi.org/10.3897/folmed.66.e135281
-
Tabakoglu H. O., Aydoğan T. K. Optimizing near infrared laser irradiation and photosensitizer accumulation period for indocyanine green-mediated photodynamic therapy in breast cancer xenografts: A focus on treatment and characterization // Lasers in Medical Science. 2024. Vol. 39, № 1. Art. 252. https://doi.org/10.1007/s10103-024-04202-z
-
Roy C. U., Kamath D., Rao P., Shenoy M. S., Shenoy R. Indocyanine green based antimicrobial photodynamic therapy as an adjunct to non-surgical periodontal treatment in periodontal maintenance patients: A clinico-microbiological study // F1000Research. 2024. Vol. 12. Art. 949. https://doi.org/10.12688/f1000research.133230.2
-
Alander J. T., Kaartinen I., Laakso A., Pätilä T., Spillmann T., Tuchin V. V., Venermo M., Välisuo P. A Review of Indocyanine Green Fluorescent Imaging in Surgery // International Journal of Biomedical Imaging. 2012. Vol. 2012. Art. 940585. https://doi.org/10.1155/2012/940585
-
Genina E. A., Bashkatov A. N., Simonenko G. V., Odoevskaya O. D., Tuchin V. V., Altshuler G. B. Low-Intensity ICG-Laser Phototherapy of Acne Vulgaris: A Pilot Study // Journal of Biomedical Optics. 2004. Vol. 9, № 4. P. 828–834. https://doi.org/10.1117/1.1756920
-
Szpunar M., Aebisher D., Wal A. Changes in absorption spectra of indocyanine green after visible light exposure and cold dark storage // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2025. Vol. 336. Art. 126048. https://doi.org/10.1016/j.saa.2025.126048
-
Roy J., Tiwari D., Saha S., Vankayala R., Vuppaladadium S. S. R., Joshi A., Banerjee I. Effect of bovine serum albumin (BSA) variants on the photophysical and biological properties of a NIR-responsive BSA–indocyanine green complex // Materials Advances. 2025. Vol. 6. P. 1621–1634. https://doi.org/10.1039/D5MA00066A
-
Roy J., Saha S., Shukla M., Bhattacharyya S., Vankayala R., Banerjee I. BSA-ICG-Cu(II) complex as an NIR-responsive multifunctional platform for wound healing: Deciphering therapeutic action in vitro // RSC Advances. 2025. Vol. 15, № 21. P. 16540–16554. https://doi.org/10.1039/d5ra00155
-
Xu Y., Zhou W., Xiao L., Lan Q., Li M., Liu Y., Song L., Li L. Bacitracin-Engineered BSA/ICG Nanocomplex with Enhanced Photothermal and Photodynamic Antibacterial Activity // ACS Omega. 2022. Vol. 7, № 38. P. 33821–33829. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c02470
-
Генина Э. А., Башкатов А. Н., Кочубей В. И., Тучин В. В., Альтшулер Г. Б. In vivo исследование взаимодействия индоцианина зеленого с эпидермисом человека // Письма в Журнал технической физики. 2001. Т. 27, вып. 14. С. 63–67.
-
Jang H. J., Song M. G., Park C. R., Youn H., Lee Y.-S., Cheon G. J., Kang K. W. Imaging of Indocyanine Green–Human Serum Albumin (ICG–HSA) Complex in Secreted Protein Acidic and Rich in Cysteine (SPARC)-Expressing Glioblastoma // International Journal of Molecular Sciences. 2023. Vol. 24, № 1. Art. 850. https://doi.org/10.3390/ijms24010850
-
Xie Q., Gao F., Ran X., Zhao X., Yang M., Jiang K., Mao T., Yang J., Li K., Wu H. Application of indocyanine green–human serum albumin complex in fluorescence image-guided laparoscopic anatomical liver resection: Study protocol for a randomized controlled trial // Trials. 2024. Vol. 25. Art. 847. https://doi.org/10.1186/s13063-024-08695-5
-
Li Y., Dai C., Hua Z., Xia L., Ding Y., Wang Q., Gie M. L. M., Bouvet M., Cai H. A human serum albumin–indocyanine green complex offers improved tumor identification in fluorescence-guided surgery // Translational Cancer Research. 2024. Vol. 13, № 1. P. 437–452. https://doi.org/10.21037/tcr-23-2338
-
Šilė R., Mačiulskienė-Visockienė V., Šadzevičienė R., Pacauskienė I. M. Novel Approaches of Indocyanine Green and aPDT in the Treatment of Periodontitis: A Narrative Review // Surgeries. 2025. Vol. 6, № 3. Art. 77. https://doi.org/10.3390/surgeries6030077
-
Guo L., Zhou Y., Ding J., Xiong J., Zhu L., Amuti S., Zhang C., Du Z., Zhang X., Dong B., Alifu N. A near-infrared triggered multi-functional indocyanine green nanocomposite with NO gas release function inducing improved photothermal therapy // Journal of Colloid and Interface Science. 2025. Vol. 679, pt B. P. 307–323. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.10.071
-
Qi C., Tan G., Hu H., Zhang Y., Chen J., Zhang Q., Tu J. Prussian blue-decorated indocyanine green-loaded mesoporous silica nanohybrid for synergistic photothermal-photodynamic-chemodynamic therapy against methicillin-resistant Staphylococcus aureus // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2024. Vol. 241. Art. 114065. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2024.114065
-
Wan Y., Yu S. H. Polyelectrolyte Controlled Large-Scale Synthesis of Hollow Silica Spheres with Tunable Sizes and Wall Thicknesses // The Journal of Physical Chemistry C. 2008. Vol. 112, № 10. P. 3641–3647.
-
Zherdeva V. V., Likhov A. R., Saidvaliev U. A., Fixler D., Demin D., Volodina V. N., Apukhtina U. A., Pawar S., Atuar B., Tuchin V. V. Enhanced Fluorescence Imaging of Implants Based on Polyester Copolymers in Combination With MRI // Journal of Biophotonics. 2025. Vol. 18, № 12. Art. e202400147. https://doi.org/10.1002/jbio.202400147
-
Хлебцов Б. Н., Буров А. М. Синтез монодисперсных силикатных частиц методом контролируемого доращивания // Коллоидный журнал. 2023. Т. 85, № 3. С. 376–389. https://doi.org/10.31857/S0023291223600293
-
Пат. RU 2832295 C1. Способ неинвазивного мониторинга биодеградации полимерного скаффолда / А. Р. Лихов, Д. Ю. Демин, В. Н. Володина, И. Г. Меерович, В. В. Жердева. Заявл. 17.01.2024. Опубл. 23.12.2024.
-
Лихов А. Р., Демин Д. Ю., Володина В. Н. Визуализация имплантов на основе полиэфирных сополимеров методом МРТ // Научный аспект. 2023. Т. 12, № 4. С. 1511–1521.
-
Tuchina E. S., Tuchin V. V., Khlebtsov B. N., Khlebtsov N. G. Phototoxic effect of conjugates of plasmon-resonance nanoparticles with indocyanine green dye on Staphylococcus aureus induced by IR laser radiation // Quantum Electronics. 2011. Vol. 41, № 4. P. 354–359. https://doi.org/10.1070/QE2011v041n04ABEH014595
-
Хлебцов Б. Н. Функциональные наночастицы: синтез и практические применения // Коллоидный журнал. 2023. Т. 85, № 4. С. 399–402. https://doi.org/10.31857/S0023291223600426
-
Yus C., Alejo T., Quílez C., Irusta S., Velasco D., Arruebo M., Sebastian V. Development of a hybrid CuS-ICG polymeric photosensitive vector and its application in antibacterial photodynamic therapy // International Journal of Pharmaceutics. 2024. Vol. 667. Art. 124951. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2024.124951