Glas methylen yn erbyn bioffilmiau: beth mae astudiaethau labordy sy'n defnyddio actifadu gan olau yn ei fesur

Nid torf o gelloedd yn arnofio mewn hylif yw bioffilm. Strwythur ydyw: celloedd wedi glynu wrth arwyneb, wedi'u gwreiddio mewn matrics o bolysacaridau, proteinau a DNA allgellog y maent yn ei greu eu hunain, gyda graddiannau ocsigen a maetholion o'r tu allan i'r tu mewn. Y strwythur hwnnw yw'r rheswm y gall cyfansoddyn sy'n lladd bacteria mewn daliant mewn munudau fethu yn erbyn yr un organebau wedi'u tyfu fel ffilm. Rhaid dehongli unrhyw honiad am las methylen a bioffilmiau yng nghyd-destun y strwythur hwnnw, oherwydd y matrics sy'n pennu faint o liw sy'n cyrraedd y celloedd a faint o olau sy'n cyrraedd y lliw.

Mae'r adolygiad hwn yn ymdrin â thair ffynhonnell yn union. Mae un yn darparu cefndir. Mae dwy yn arbrofion labordy. Cadw'r rolau hynny ar wahân yw'r dull cyfan, ac mae'n atal y camgymeriad mwyaf cyffredin yn y maes hwn, sef dyfynnu canlyniad o ddysgl fel petai'n dystiolaeth ar gyfer trin haint mewn person.

Cemeg, nid lladd, yw pwnc y ffynhonnell gefndir

Yr hynaf o'r tair yw adolygiad naratif o ddatblygiad ffotosensiteiddwyr ffenothiasiniwm a gyhoeddwyd yn 2005. Mae'n olrhain glas methylen o liw yn y 19eg ganrif i gyfansoddyn arweiniol ar gyfer therapi ffotodynamig canser ac, yn ddiweddarach, cemotherapi gwrthficrobaidd ffotodynamig. Ei gyfraniad yw disgrifiad o'r berthynas rhwng strwythur a gweithgarwch: mae methyleiddio'r cromoffor yn cynyddu lipoffiligedd, cynnyrch ocsigen sengled a grym ffotofacterleiddiol, gan arafu'r rhydwythiad i'r ffurf lewco lai gweithredol. Mae hefyd yn datgan problem y maes yn glir. Defnyddiai'r rhan fwyaf o adroddiadau liwiau masnachol safonol, heb lawer o waith datblygu deilliadau.

Defnyddiwch yr adolygiad hwnnw ar gyfer adran fecanwaith eich model meddwl: mae golau yn cyffroi'r lliw, mae'r cyflwr tripled yn rhyngweithio ag ocsigen drwy drosglwyddiad egni Math II i greu ocsigen sengled neu drwy drosglwyddiad electronau Math I i greu radicalau, a'r ymosodiad amlffactor hwnnw yw'r rheswm nad yw mecanweithiau ymwrthedd confensiynol yn trosglwyddo'n dda i ladd ffotodynamig. Peidiwch â'i ddyfynnu ar gyfer gostyngiad log. Ni fesurodd yr un. Mae'r ffotocemeg ehangach y tu ôl i'r mecanwaith hwnnw wedi'i hamlinellu yn y casgliad tystiolaeth ar therapi ffotodynamig, ac mae'r rheolau tonfedd sy'n pennu a all lamp benodol ei ysgogi yn cael sylw yn sut mae glas methylen yn amsugno golau coch.

Dau arbrawf bioffilm, dau gysyniad gwahanol o ganlyniad

Mae'r ddau bapur arbrofol yn profi gweithred ffotodynamig glas methylen ar fioffilmiau'r geg ar 660 nm, ac nid oes fawr ddim arall yn gyffredin rhyngddynt. Cymunedau gwahanol, oedrannau gwahanol, fformwleiddiadau lliw gwahanol, dosau golau gwahanol, ac yn anad dim pwyntiau terfyn gwahanol. Y gwahaniaeth hwnnw yw pwynt yr erthygl hon, a dyna hefyd yw pwnc yr adnodd cymharu gwreiddiol isod.

Y cyntaf yw astudiaeth in vitro o fioffilm aeddfed amlrywogaeth isgingifol a gyhoeddwyd yn 2024. Tyfwyd tri deg tri o rywogaethau gyda'i gilydd ar binnau polystyren mewn Dyfais Bioffilm Calgary, gan eu bwydo'n anaerobig, newid y cyfrwng ar ôl 72 awr a pharhau â'r twf hyd at 7 diwrnod enwol. Y driniaeth oedd glas methylen rhydd ar 0.01 y cant gyda LED coch 660 nm ar tua 330 mW fesul cm sgwâr am 5 munud ar bellter o 2 mm, sydd, o luosi'r gwerthoedd, yn rhoi tua 99 J fesul cm sgwâr. Mae'r cynllun yn un ffactoraidd clir â phedair braich: rheolydd heb driniaeth, lliw heb olau, golau heb liw, a lliw ynghyd â golau.

Yr ail yw astudiaeth in vitro o fioffilm y geg sy'n cynnwys cytrefwyr cynnar a gyhoeddwyd yn 2021. Tyfwyd pedair rhywogaeth Streptococcus gyda'i gilydd am 24 awr mewn platiau 96 ffynnon gyda 1 y cant o swcros. Y ffotosensiteiddiwr oedd glas methylen wedi'i gysylltu â nanoronynnau beta-cyclodextrin ar 4.65 micromolar, fformwleiddiad cludo a fwriadwyd i gario lliw drwy rwystrau bioffilm. Roedd y ddwy ffynhonnell golau yn goch ar 660 nm gyda chyfnodau amlygiad o 90 eiliad, ond roedd y dosau'n wahanol iawn: 320 J fesul cm sgwâr ar gyfer y fraich laser ac 8.1 J fesul cm sgwâr ar gyfer y fraich LED. Roedd y rheolyddion yn cynnwys lliw heb olau, laser yn unig, LED yn unig, rheolydd negyddol halwynog, a chlorhecsidin 0.2 y cant fel meincnod gwrthficrobaidd.

Mae cymuned anaerobig 7 diwrnod oed o 33 o rywogaethau a ffilm 24 awr oed o 4 rhywogaeth o gytrefwyr cynnar yn systemau mesur gwahanol. Ni ellir cyfrifo cyfartaledd y rhifau sy'n dilyn.

Beth a fesurodd pob astudiaeth mewn gwirionedd

Yn yr astudiaeth o'r bioffilm aeddfed, y pwyntiau terfyn oedd gweithgarwch metabolaidd drwy rydwythiad TTC a ddarllenwyd ar 485 nm, a helaethrwydd bacteriol drwy hybrideiddio DNA-DNA bwrdd siec yn erbyn chwiliedyddion ar gyfer y 33 o rywogaethau, gyda therfyn canfod yn agos at 10,000 o gelloedd. Ni chafwyd cyfrifiadau hyfyw drwy feithrin ar blatiau, mesur biomas â fioled grisial, delweddu celloedd byw a marw, na dilyniant i asesu aildyfiant. Gostyngodd LED yn unig weithgarwch metabolaidd tua 50 y cant o gymharu â grwpiau heb LED, a gostyngodd lliw ynghyd â LED ef tua 55 y cant. Roedd lliw yn unig yn yr un grŵp ystadegol â'r rheolydd heb driniaeth. O ran cyfrifiadau deilliedig o DNA, roedd lliw yn unig, LED yn unig, a lliw ynghyd â LED oll yn sylweddol is na'r rheolydd, heb wahaniaeth arwyddocaol rhwng y tri. Mae'r awduron yn datgan y canlyniad yn uniongyrchol: ni ddinistriodd y triniaethau'r bioffilm polymicrobaidd sefydledig oedd wedi glynu wrth yr arwyneb, ac mae angen tarfu'n fecanyddol ar drefniadaeth bioffilm periodontol aeddfed, gyda ffotodynameg yn ychwanegiad at hynny ar y mwyaf.

Yn yr astudiaeth o gytrefwyr cynnar, y pwynt terfyn oedd micro-organebau hyfyw a adferwyd ar gyfryngau meithrin detholus, wedi'u mynegi ar raddfa logarithmig. Nid oedd y grŵp lliw heb olau yn wahanol i'r grŵp halwynog. Gostyngodd y ddau grŵp wedi'u ffotoactifadu, laser ynghyd â lliw wedi'i amgáu a LED ynghyd â lliw wedi'i amgáu, gyfrifiadau hyfyw hyd at tua 4 log o gymharu â'r rheolydd negyddol, sef gostyngiad o ffactor o 10,000 neu 99.99 y cant ar y mesur hwnnw, ac nid oedd y naill na'r llall yn wahanol yn ystadegol i glorhecsidin. Ni adroddwyd gwerthoedd golau yn unig a thywyllwch yn unig fel rhifau log ar wahân y gellid ymddiried ynddynt, felly'r crynodeb gonest yw'r un y mae'r papur yn ei gefnogi: y lliw wedi'i amgáu a'i ffotoactifadu a gynhyrchodd y gostyngiad, nid oedd lliw yn y tywyllwch yn gwneud hynny, ac roedd maint y gostyngiad yn cyfateb i'r meincnod antiseptig yn y model ffilm ifanc hwn.

Ni fesurodd y naill bapur na'r llall aildyfiant ar ôl triniaeth, biomas gweddilliol, na strwythur y matrics. Nid yw gostyngiad CFU yn dweud dim am fatrics sy'n weddill. Nid yw gostyngiad metabolaidd yn dweud dim am oroeswyr. Ni all cyfrifiad DNA ddweud pa gelloedd sy'n fyw.

Cymharu profion a phwyntiau terfyn

Y tabl hwn yw adnodd cymharu'r erthygl hon. Darllenwch ar draws rhes i weld beth mae un astudiaeth yn ei brofi, a darllenwch i lawr colofn i weld pa gwestiynau nad yw'r naill astudiaeth na'r llall yn eu hateb.

Mae tri chyferbyniad yn haeddu pwyslais. Yn gyntaf, yn y model aeddfed mae'r fraich golau yn unig yn cyfrif am bron y cyfan o'r effaith fetabolaidd, felly nid yw'r ffigur 55 y cant yn fesur o ladd drwy weithred y lliw. Yn ail, yn y model ifanc mae'r fformwleiddiad yn anweithredol yn y tywyllwch a dim ond gyda golau y mae'r effaith yn ymddangos, sef arwydd nodweddiadol ffotoactifadu. Yn drydydd, mae gostyngiad o 80 y cant mewn cyfrifiadau deilliedig o DNA yn agos yn fathemategol at 0.7 log dim ond pe bai'r newidyn yn gyfrifiadau hyfyw, nad ydyw, felly ni ddylid byth ei ddyfynnu fel gostyngiad log mewn celloedd hyfyw a achoswyd drwy eu lladd. Mae cyd-destun cysylltiedig ar fioffilmiau deintyddol wedi'i gasglu yn ymchwil i fioffilmiau'r geg a deintyddiaeth, ac mae'r dull cyffredinol o wahanu modelau, llwybrau a phwyntiau terfyn rhwng astudiaethau wedi'i fanylu yn y canllaw dulliau labordy.

Pam mae angen rheolau dehongli penodol ar astudiaethau bioffilm

Mae pedwar newidyn yn pennu a yw canlyniad bioffilm gyda glas methylen yn golygu unrhyw beth y tu hwnt i'w blât ei hun.

Oedran y bioffilm a'r matrics sy'n dod gyntaf. Mae ffilmiau hŷn yn fwy trwchus, yn fwy croesgysylltiedig, ac yn anoddach i liw dreiddio iddynt, ac mae awduron 2021 yn enwi treiddiad a lledaeniad gwael golau drwy fioffilm trefnedig fel y prif gyfyngiadau. Mae strategaethau cludo fel amgáu mewn cyclodextrin yn ymdrechion i fynd i'r afael â'r union gyfyngiad hwnnw, a dyna pam mae fformwleiddiad yn newidyn arbrofol yn hytrach na manylyn.

Rhifyddeg y dos sy'n dod yn ail. Mae gwerthoedd fflwens yma'n amrywio o ffactor o bron ddeugain, o 8.1 i 320 J fesul cm sgwâr ar yr un donfedd, ac mae arbelydriad yn amrywio o 90 mW i sawl W fesul cm sgwâr. Nid yw'r un donfedd yn golygu'r un amlygiad, ac nid yw'r naill astudiaeth na'r llall yn amrywio'r dos yn ddigon systematig i ddiffinio cromlin.

Rheolyddion sy'n dod yn drydydd. Ni all astudiaeth heb fraich lliw yn y tywyllwch ddiystyru gwenwyndra cynhenid, ac ni all astudiaeth heb fraich golau yn unig briodoli unrhyw beth i ffotoactifadu. Mae'r ddau bapur yn cynnwys y ddwy, sy'n glod iddynt, ac mae'r papur ar y ffilm aeddfed yn dangos pam mae'r fraich golau yn unig yn bwysig: hebddi, byddai'r canlyniad metabolaidd yn cael ei ddehongli fel effaith y lliw.

Pwyntiau terfyn sy'n dod yn bedwerydd. Mae hyfywedd, metaboledd, helaethrwydd DNA, biomas, strwythur ac aildyfiant yn chwe honiad gwahanol. Nid oes yr un papur yma'n mesur mwy na dau. Mae aildyfiant yn benodol yn absennol ym mhob achos, felly nid yw parhad yr effaith wedi'i fesur, yn hytrach na'i fod wedi'i ddangos.

Beth nad yw hyn yn ei sefydlu am drin haint

Nid oes yr un o'r paratoadau hyn yn cynnwys cylchrediad, celloedd imiwnedd, llif poer, trosiant hylif y rhych gingifol, na glanhau mecanyddol i dynnu gweddillion. Nid yw crynodiad lliw mewn ffynnon yn grynodiad mewn meinwe ar ôl unrhyw lwybr rhoi mewn pobl. Nid yw un amlygiad o 5 munud neu 90 eiliad i ffilm labordy ifanc, neu hyd yn oed un aeddfed, yn gwrs o therapi. Mae awduron yr astudiaeth ffilm aeddfed yn dweud hyn eu hunain drwy gyflwyno ffotodynameg fel ychwanegiad posibl at dynnu mecanyddol yn hytrach nag fel dull dileu annibynnol.

Mae'r crynodeb cywir yn gyfyng ac yn gadarn. Gall glas methylen wedi'i ffotoactifadu atal metaboledd a lleihau helaethrwydd deilliedig o DNA mewn cymuned labordy aeddfed o'r geg heb ei dinistrio, gyda golau yn unig yn gwneud y rhan fwyaf o'r gwaith metabolaidd yn y trefniant hwnnw. Gall lliw a gludir gan cyclodextrin ac sydd wedi'i ffotoactifadu leihau cyfrifiadau hyfyw o sawl gradd o faint mewn ffilm streptococol ifanc yn y labordy, i raddau sy'n gymaradwy â chlorhecsidin yn yr un model. Mae p'un a yw'r naill arsylwad neu'r llall yn trosglwyddo i haint mewn person yn dibynnu ar gludo, mynediad golau, ocsigen, anatomeg a phwyntiau terfyn clinigol nad oedd yr arbrofion hyn erioed wedi'u cynllunio i'w mesur.