Протимікробна активність структурно-метаболітних комплексів L. rhamnosus GG і S. boulardii щодо S. aureus AТСС 25923, E. coli ATCC 25922, Р. аеruginosa ATCC 27853

 The aim of the work – to determine the sensitivity of reference strains to structural-metabolic complexes of both Lactobacillus rhamnosus GG alone and in combination with Saccharomyces boulardii to justify the possibility of developing antimicrobial drugs with polyfunctional activity.Materials and methods. Proprietary structural-metabolic complexes of lactobacteria and lactobacteria with saccharomycetes were obtained without the use of culture media. Minimum inhibitory concentrations (MICs) and minimum bactericidal concentrations (MBCs) were determined by the serial dilution micromethod in a culture medium in a 96-well plate. To estimate the MIC, the optical density of the samples was spectrophotometrically measured using a Lisa ScanTM EM analyzer (Erba Mannheim, Czech Republic), and broth was plated on a solid culture medium for the MBC estimation. The concentrations of the test substances ranged from 1.10 to 0.02 mg/ml by the total protein. The test cultures were reference strains of S. aureus ATCC 25923, E. coli ATCC 25922, P. aeroginosa ATCC 27853.Results. The antimicrobial effect was found to be in direct proportion to the exposure time, concentration and activity of structural-metabolic complexes of lactobacteria and lactobacteria with saccharomycetes. The MBC of lactobacteria filtrates for S. aureus ATCC 25923, E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 27853 was 0.27 mg/ml by protein, and lactobacteria and saccharomycetes – 0.21 mg/ml by protein. The structural-metabolitic complex of Lactobacillus with a concentration of 0.14 mg/ml by protein also presented bactericidal effect on the culture of P. aeruginosa ATCC 27853. The lowest tested concentrations of the studied Lactobacillus rhamnosus GG (0.03 mg/ml by protein) filtrates and combinations with Saccharomyces boulardii (0.02 mg/ml by protein) caused a decrease in the optical density of the reference strains of S. aureus ATCC 25923, E. coli ATCC 25922, P. aeruginosa ATCC 27853 by 77.16–82.30 %, 51.25 – 52.78 %, 31.43–31.58 % (P ≤ 0.01), respectively. The MICs values corresponded to the MBCs.Conclusions. As a result of the studies, the sensitivity of S. aureus ATCC 25923, E. coli ATCC 25922, and P. aeruginosa ATCC 27853strains to both structural-metabolic complexes of lactobacteria and saccharomycetes was determined. The obtained minimum inhibitory/bactericidal concentrations of the studied filtrates of L. rhamnosus GG and S. boulardii will be useful in the development of promising antimicrobial agents for alternative or add-on therapies of diseases having various origins. Цель работы – определить чувствительность референтных штаммов к структурно-метаболитным комплексам отдельно Lactobacillus rhamnosus GG и в комбинации с Saccharomyces boulardii для обоснования возможности создания противомикробных препаратов с полифункциональной активностью.Материалы и методы. Структурно-метаболитные комплексы лактобактерий и лактобактерий и сахаромицетов получали авторским способом без использования питательных сред. Минимальные ингибирующие концентрации (МИК) и минимальные бактерицидные концентрации (МБцК) определяли микрометодом серийных разведений в жидкой питательной среде в 96-луночном планшете. Для установления МИК спектрофотометрически измеряли оптическую плотность образцов с помощью анализатора «Lisa Scanтм EM» (Erba Mannheim, Чешская Республика), а для МБцК делали высев на твердую питательную среду. Концентрации исследуемых веществ находились в диапазоне от 1,10 до 0,02 мг/мл по общему белку. Тест-культурами были референтные штаммы S. aureus AТСС 25923, E. coli ATCC 25922, Р. аеruginosa ATCC 27853.Результаты. Установлена прямопропорциональная зависимость противомикробного эффекта от продолжительности экспозиции, концентрации и активности структурно-метаболитных комплексов лактобактерий и лактобактерий и сахаромицетов. Минимальная бактерицидная концентрация фильтратов лактобактерий для S. aureus AТСС 25923, E. coli ATCC 25922, Р. аеruginosa ATCC 27853 составила 0,27 мг/мл белка, а лактобактерий и сахаромицетов – 0,21 мг/мл белка. Структурно-метаболитный комплекс Lactobacillus с концентрацией 0,14 мг/мл белка также бактерицидно действовал на культуру Р. аеruginosa ATCC 27853. Наименьшие испытуемые концентрации исследуемых фильтратов Lactobacillus rhamnosus GG (0,03 мг/мл белка) и комбинации с Saccharomyces boulardii (0,02 мг/мл белка) вызывали снижение оптической плотности референтных штаммов S. aureus AТСС 25923, E. coli ATCC 25922, Р. аеruginosa ATCC 27853 на 77,16–82,30 %, 51,25–52,78 %, 31,43–31,58 % (р ≤ 0,01) соответственно. Минимальные бактерицидные концентрации соответствовали минимальным ингибирующим концентрациям.Выводы. В результате исследований определена чувствительность штаммов S. aureus AТСС 25923, E. coli ATCC 25922, Р. аеruginosa ATCC 27853 к обоим структурно-метаболитным комплексам лактобактерий и сахаромицетов. Полученные минимальные ингибирующие/бактерицидные концентрации исследуемых фильтратов L. rhamnosus GG и S. boulardii пригодятся при создании перспективных противомикробных препаратов для альтернативной или дополнительной терапии при заболеваниях различного генеза.Мета роботи – визначити чутливість референтних штамів до структурно-метаболітних комплексів окремо Lactobacillus rhamnosus GG і в комбінації з Saccharomyces boulardii  для обґрунтування можливості створення протимікробних препаратів із поліфункціональною активністю.Матеріали та методи. Структурно-метаболітні комплекси лактобактерій і лактобактерій і сахароміцетів одержували авторським способом без використання живильних середовищ. Мінімальні інгібувальні концентрації (МІК) і мінімальні бактерицидні концентрації (МБцК) визначали мікрометодом серійних розведень у рідкому живильному середовищі в 96-лунковому планшеті. Для встановлення МІК спектрофотометрично вимірювали оптичну щільність зразків за допомогою аналізатора «Lisa Scanтм EM» (Erba Mannheim, Чеська Республіка), а для МБцК робили висів на тверде живильне середовище. Концентрації досліджуваних речовин перебували в діапазоні від 1,10 до 0,02 мг/мл за загальним білком. Тест-культурами були референтні штами S. aureus AТСС 25923, E. coli ATCC 25922, Р. аеruginosa ATCC 27853.Результати. Встановлена прямопропорційна залежність протимікробного ефекту від тривалості експозиції, концентрації та активності структурно-метаболітних комплексів лактобактерій, лактобактерій і сахароміцетів. Мінімальна бактерицидна концентрація фільтратів лактобактерій для S. aureus AТСС 25923, E. coli ATCC 25922, Р. аеruginosa ATCC 27853 становила 0,27 мг/мл білка, а лактобактерій і сахароміцетів – 0,21 мг/мл білка. Структурно-метаболітний комплекс Lactobacillus із концентрацією 0,14 мг/мл білка також бактерицидно діяв на культуру Р. аеruginosa ATCC 27853. Найменші випробувані концентрації дослідних фільтратів Lactobacillus rhamnosus GG (0,03 мг/мл білка) та комбінації з Saccharomyces boulardii (0,02 мг/мл білка) викликали зниження оптичної щільності референтних штамів S. aureus AТСС 25923, E. coli ATCC 25922, Р. аеruginosa ATCC 27853 на 77,16–82,30 %, 51,25–52,78 %, 31,43–31,58 % (р ≤ 0,01) відповідно. Мінімальні бактерицидні концентрації відповідали мінімальним інгібувальним концентраціям.Висновки. У результаті досліджень визначили чутливість штамів S. aureus AТСС 25923, E. coli ATCC 25922, Р. аеruginosa ATCC 27853 до обох структурно-метаболітних комплексів лактобактерій і сахароміцетів. Отримані мінімальні інгібувальні/бактерицидні концентрації дослідних фільтратів L. rhamnosus GG і S. boulardii стануть у нагоді для створення перспективних протимікробних препаратів для альтернативної або додаткової терапії при захворюваннях різного генезу

Комбінований вплив метаболітного комплексу Lactobacillus rhamnosus GG і Saccharomyces boulardii та амікацину на інфіковані рани в моделях in vivo

 The aim of the work – to study in vivo the effectiveness of the simultaneous and alternate use of the Lactobacillus rhamnosus GG and Saccharomyces boulardii metabolite complex with an antibacterial preparation in a guinea pig model of skin wound infected with a multiresistant Pseudomonas aruginosa strain to validate prospects for its application in the development of add-on preparations to antibiotic therapy.Materials and methods. The metabolite complex of lactobacteria and saccharomycetes was obtained by culturing cells of probiotic microorganisms in their own ultrasonic disintegrates (MLS). The following were applied to wounds infected with the multiresistant strain of P. aeruginosa twice daily: 0.9 % sodium chloride solution (control group, К), amikacin – AB (group L I), simultaneously AB with MLS (group L II), alternately AB and MLS (group L III). The dynamics of planimetric indicators of wounds (sizing, calculation of the healing area, healing rate, healing rate coefficient, reparative effect) was carried out on days 1, 5, 8 and 11. Antimicrobial activity was evaluated by bacteriological examination of a material from wound samples with identification and determination of the number of colony forming units (CFU) of the pathogen.Results. The combined anti-pseudomonas activity of amikacin and the L. rhamnosus GG and S. boulardii metabolite complex was established. Decreased CFU of P. aeruginosa and acceleration of reparative processes in wounds were observed in groups L I, L II, L III compared to K on days 5 and 8 (P < 0.05). The greater effectiveness of the first proposed alternate method of using AB and MLS was proved in contrast with their simultaneous application. The wound surface areas in L III group were smaller relative to L II (1.8 and 5.0 times, P = 0.03), and L I (2.8 and 9.0 times, P = 0.04) on days 5 and 8, respectively. The increase in synergistic antimicrobial activity due to the new approach of alternate effect was probably due to an increase in antibiotic susceptibility of the test cultures.Conclusions. The presented in the work results of the pronounced synergistic effect of combined using amikacin and the metabolite complex of Lactobacillus rhamnosus GG and Saccharomyces boulardii confirm its promise for practical medicine and the pharmaceutical industry. The data obtained open the potential for developing add-on preparations to antibiotic therapy based on metabolite complexes for the treatment of infected wounds. Цель работы – на модели ран кожи морских свинок, инфицированных полирезистентным штаммом Pseudomonas аеruginosa, изучить in vivo эффективность одновременного и последовательного применения метаболитного комплекса Lactobacillus rhamnosus GG и Saccharomyces boulardii с антибактериальным препаратом для обоснования перспективности его использования для разработки «препаратов сопровождения» к антибиотикам.Материалы и методы. Метаболитный комплекс лактобактерий и сахаромицетов получен культивированием клеток пробиотических микроорганизмов в собственных ультразвуковых дезинтегратах (MLS). Ежедневно дважды на инфицированные полирезистентным штаммом P. aeruginosa раны наносили 0,9 % раствор натрия хлорида (контрольная группа, К), амикацин – АБ (группа Л І), АБ одновременно с MLS (группа Л II), АБ поочередно с MLS (группа Л III). Динамику планиметрических показателей ран (определение размеров, расчет площади заживления, скорости заживления, коэффициента скорости заживления, репаративного эффекта) оценивали на 1, 5, 8 и 11 сутки. Противомикробную активность оценивали по бактериологическому исследованию материала с образцов ран с идентификацией и определением количества колониеобразующих единиц (КОЕ) возбудителя.Результаты. Установлена комбинированная противопсевдомонадная активность амикацина и метаболитного комплекса L. rhamnosus GG и S. boulardii. Снижение КОЕ P. aeruginosa и ускорение репаративных процессов ран наблюдали в группах Л I, Л II, Л III относительно К на 5 и 8 сутки (р < 0,05). Доказана большая эффективность предложенного последовательного способа применения АБ и MLS, чем одномоментного. Площади поверхностей ран в группе Л III были меньше относительно Л II (в 1,8 и 5,0 раза, р = 0,03), Л I (в 2,8 и 9,0 раза, р = 0,04) на 5 и 8 сутки соответственно. Повышение синергической противомикробной активности благодаря новому подходу последовательного воздействия обусловлено, вероятно, увеличением чувствительности тест-культур к антибиотикам.Выводы. Представленные результаты исследования о выраженном синергическом эффекте при комбинированном применении АБ и MLS доказывают его перспективность для практической медицины и фармацевтической промышленности, а также открывают возможность создания на основе метаболитных комплексов «препаратов сопровождения» к антибиотикам для лечения инфицированных ран. Мета роботи – на моделі ран шкіри мурчаків, інфікованих полірезистентним штамом Pseudomonas аеruginosa, вивчити in vivo ефективність одночасного та послідовного застосування метаболітного комплексу Lactobacillus rhamnosus GG і Saccharomyces boulardii з антибактеріальним препаратом для обґрунтування перспективності його використання для розроблення «препаратів супроводження» до антибіотиків.Матеріали та методи. Метаболітний комплекс лактобактерій і сахароміцетів отримали культивуванням клітин пробіотичних мікроорганізмів у власних ультразвукових дезінтегратах (MLS). На інфіковані полірезистентним штамом P. aeruginosa рани щоденно двічі на добу наносили 0,9 % розчин натрію хлориду (контрольна група, К), амікацин – АБ (група Л І), АБ одночасно з MLS (група Л II), АБ почергово з MLS (група Л III). Динаміку планіметричних показників ран (визначення розмірів, розрахунок площі загоєння, швидкості загоєння, коефіцієнта швидкості загоєння, репаративного ефекту) оцінювали на 1, 5, 8 і 11 добу. Протимікробну активність оцінювали за бактеріологічним дослідженням матеріалу зі зразків ран з ідентифікацією та визначенням кількості колонійутворювальних одиниць (КУО) збудника.Результати. Встановлена комбінована протипсевдомонадна активність амікацину та метаболітного комплексу L. rhamnosus GG і S. boulardii. Зниження КУО P. aeruginosa й прискорення репаративних процесів ран спостерігали у групах Л I, Л II, Л III щодо К на 5 і 8 добу (р < 0,05). Доведена більша ефективність запропонованого послідовного способу застосування АБ і MLS, ніж одночасного. Площі поверхонь ран у групі Л III були меншими щодо Л II (в 1,8 і 5,0 раза, р = 0,03), Л I (у 2,8 і 9,0 раза, р = 0,04) на 5 і 8 добу відповідно. Підвищення синергічної протимікробної активності завдяки новому підходу послідовного впливу зумовлене, ймовірно, збільшенням чутливості тест-культур до антибіотиків.Висновки. Наведені результати дослідження щодо вираженого синергічного ефекту в разі комбінованого застосування АБ і MLS доводять його перспективність для практичної медицини та фармацевтичної промисловості, а також дають можливість створення на основі метаболітних комплексів «препаратів супроводження» до антибіотиків для лікування інфікованих ран

Exchange-driven intravalley mixing of excitons in monolayer transition metal dichalcogenides

© 2018, The Author(s), under exclusive licence to Springer Nature Limited. Monolayer transition metal dichalcogenides (TMDCs) are promising two-dimensional (2D) semiconductors for application in optoelectronics. Their optical properties are dominated by two series of photo-excited exciton states—A (XA) and B (XB) 1,2 —that are derived from direct interband transitions near the band extrema. These exciton states have large binding energies and strong optical absorption 3–6 , and form an ideal system to investigate many-body effects in low dimensions. Because spin–orbit coupling causes a large splitting between bands of opposite spins, XA and XB are usually treated as spin-polarized Ising excitons, each arising from interactions within a specific set of states induced by interband transitions between pairs of either spin-up or spin-down bands (TA or TB). Here, by using monolayer MoS 2 as a prototypical system and solving the first-principles Bethe–Salpeter equations, we demonstrate a strong intravalley exchange interaction between TA and TB, indicating that XA and XB are mixed states instead of pure Ising excitons. Using 2D electronic spectroscopy, we observe that an optical excitation of the lower-energy TA induces a population of the higher-energy TB, manifesting the intravalley exchange interaction. This work elucidates the dynamics of exciton formation in monolayer TMDCs, and sheds light on many-body effects in 2D materials