Grein
Antimikrobiell gransking í metylenbláum: bakteriur, soppar og ljósvirkjan
Tveir lesarar síggja orðini antimikrobiell virkni hjá metylenbláum og ímynda sær ymisk ting. Annar ímyndar sær ein bláan løg, sum eitrar mikrobur við beinleiðis sambandi. Hin ímyndar sær eina mannagongd, har litevni saman við reyðum ljósi oyðir tær. Báðar myndirnar rúma einum parti av sannleikanum. Eingin teirra er ein fullfíggjað lýsing, og tað er, tá ið tær verða blandaðar saman, at flestu pástandir á netinum fara skeivir.
Hetta yvirlitið snýr seg um henda munin. Metylenblátt hevur avmarkaða eiturvirkni í myrkri við nóg høgari konsentratión. Við reyðum ljósi verður tað ein ljóssensibilisator: tað tekur upp eina foton, kemur í eina reaktiva triplet-støðu og setur gongd á oksidativa evnafrøði, sum skaðar nógv mál samstundis. Hendan ljósvirkjaða tilgongdin hevur sítt egna heiti, antimikrobiell fotodynamisk viðgerð, og sínar egnu treytir. Konsentratiónin einsamøll lýsir hana ikki. Aldulongd, ljósdosa, inkubatión, súrevni og organisman avgera úrslitið.
Tær báðar drápstilgongdirnar
Hugsa fyrst um tilgongdina í myrkri. Metylenblátt er eitt positivt løtt fenotiazinium-litevni. Tað knýtir seg at teimum løgunum, sum umlykja mikrobur, fer í ymiskan mun inn í kyknur og tekur lut í redox- og bindingartilgongdum. Ongar fotonir eru við. Dráp fer fram, men bert við konsentratiónum, sum eru sera ymiskar eftir organismu, og mekanisman hevur ikki eitt einstakt, greitt mál.
Fotodynamiska tilgongdin leggur ljós afturat. Reyðar fotonir við aldulongdum um 630 til 680 nm liggja í absorptiónsbandinum hjá litevninum, har monomerurin hevur absorptiónstopp nær 664 nm. Upptøkan flytur litevnið í eina stuttlivda singlet-støðu og síðan í eina longri livandi triplet-støðu. Haðani fylgja tveir bólkar av reaktiónum. Í evnafrøði av Type I flytur triplet-støðan eina elektron til eitt substrat og setur gongd á radikaltilgongdir, sum fevna um superoxid og hydroxyl-reaktivar eindir. Í evnafrøði av Type II flytur hon orku beinleiðis til súrevni í grundstøðu og myndar singlet-súrevni. Báðar tilgongdir kunnu fara fram samstundis, og tað er ov einfalt at kalla litevnið eitt reint singlet-súrevnisevni. Eitt yvirlit yvir sambandið millum bygnað og virkni hjá fenotiazinium-ljóssensibilisatorum vísir hetta beinleiðis: hjá skyldum litevnum fylgdi fototoksiska virknin móti bakterium ikki úrtøkuni av singlet-súrevni einsamallari, tí upptøka, staðseting og reduktión til óvirknu leukoformin høvdu eins stóran týdning og ljósfysikkin. Ljósevnafrøðin aftan fyri aldulongdarregluna verður greidd í tilhoyrandi yvirlitinum um litevni saman við reyðum ljósi.
Singlet-súrevni er avgerandi fyri ein gagnligan eginleika. Tað reagerar við nógvum lívfrøðiligum molekylum samstundis, so álopið hevur fleiri tættir heldur enn at vera rættað móti einum einstøkum enzymi ella bindingarproteini. Ein grundleggjandi lýsing av fotodynamiskari antimikrobiellari kemoterapi legði hetta fram sum orsøkina til, at vanlig resistensmynstur hava lítlan týdning: eyka penicillinbindandi protein ella ein muterað topoisomerasa steðgar ikki eini bylgju av reaktivum súrevni. Hetta samsvaraði við royndir móti meticillinresistentum Staphylococcus aureus og vancomycinresistentum enterokokkum, sum talvan niðanfyri vísir. Tað merkir ikki, at resistensur er ómøguligur, bert at hann virkar øðrvísi. Efflux-pumpur og antioxidativar verjur kunnu framvegis broyta neyðugu dosuna, serliga hjá soppum.
Talva yvir organismur og kanningarmodell
Hendan talvan er høvuðsinnihaldið í greinini. Hvørt virði er bundið at einari ávísari royndarmannagongd: sama litevni, onnur ljósdosa ella inkubatión, annað tal. Les ikki MBC, MLC og MIC sum um tey merkja tað sama. MBC og MLC merkja her, at eingin yvirlivir við víðari dyrking, meðan MIC merkir tálming av vøkstri. Ljóstreytirnar eru tilskilaðar fyri hvørja røð.
| Organisma og modell | Úrslit í myrkri | Úrslit við ljósi | Treytir |
|---|---|---|---|
| S. aureus NCTC 6571, planktonisk suspensión | MBC 5 uM | MBC 5 uM | Talva úr yvirliti, hvítt ljós 12 J per cm2 |
| S. aureus NCTC 6571, planktonisk suspensión | MLC 2.5 uM | MLC 1 uM | Upprunalig royndarmannagongd frá 1997, 1.7 mW per cm2 í 1 tíma, um 6.3 J per cm2, inokulum nær 10^6 CFU per mL, fráboðað í upprunaligu kanningini av fotobaktericidari virkni hjá fenotiazinium |
| MRSA EMRSA-15, planktonisk | MBC 80 uM | MBC 20 uM | Talva úr yvirliti, um 12 J per cm2, fýraføld øking í viðkvæmi |
| MRSA EMRSA-16, planktonisk | MBC 40 uM | MBC 10 uM | Sama royndarmannagongd sum omanfyri |
| E. coli NCTC 9001, planktonisk | MBC 500 uM | MBC 100 uM | Sama royndarmannagongd, fimmføld øking í viðkvæmi |
| P. aeruginosa NCTC 10622, planktonisk | MBC 500 uM | MBC 25 uM | Sama royndarmannagongd, tjúguføld øking í viðkvæmi |
| E. faecalis NCTC 775, planktonisk | MLC 100 uM | MLC 100 uM | Royndarmannagongd frá 1997 við 6.3 J per cm2, eingin betring fyri henda stovnin og hesa dosuna |
| Vancomycinresistent E. faecium, planktonisk | MBC 400 uM | MBC 400 uM | Talva úr yvirliti, eingin betring við upprunaliga litevninum, meðan meira vatnskýggjandi metylerað derivat góvu betring, sambært kanningini av vancomycinresistentum enterokokkum |
| Candida albicans, planktonisk | MIC oman fyri 12.79 ug per mL | MIC 12.79, 6.39 og 1.59 ug per mL við 5, 10 og 15 J per cm2 | 30 minuttir av undankubering í myrkri, reyð LED 600 til 650 nm við toppi á 635 nm, sambært eini kanning av sambandi millum dosu og respons hjá soppatálmandi fotodynamiskari virkni hjá metylenbláum |
| C. albicans YEM14 samanborið við ein stovn við yvurtjáning av efflux-pumpum, CFU-dráp | Ikki viðkomandi | Um 5 log dráp hjá upprunastovninum, nærum einki dráp hjá stovninum við yvurtjáning av CDR1/CDR2 | 100 uM litevni, 30 minuttir av inkubatión, 660 nm við 60 J per cm2, sambært eini kanning av ávirkanini hjá efflux-pumpum á ljósvirkjað dráp við metylenbláum |
| Trichophyton rubrum, hyfur samanbornar við gró | Ikki viðkomandi | MIC hjá hyfum um 6.3 ug per mL, hjá gróum um 2.0 ug per mL; full tálming av CFU kravdi 5 ug per mL saman við 100 J per cm2 hjá hyfum samanborið við 1.25 ug per mL saman við 40 J per cm2 hjá gróum | Fotodynamisk royndarmannagongd við 635 nm, sambært eini kanning av viðkvæmi á ymiskum menningarstigum hjá dermatofyttum |
| Búgvin biofilmur undir tannkjøtsrondini við 33 sløgum, Calgary-tól, dagur 6 | MB einsamalt gav meira enn 80 prosent lækking í samlaða talinum | MB saman við 660 nm LED gav um 55 prosent lækking í metaboliskari virkni, onga víðfevnda broyting í samansetingini av mikrobusamfelagnum | 0.01 prosent litevni (100 ug per mL), 660 nm við um 330 mW per cm2 í 5 minuttir, anaerobur vøkstur, sambært eini in vitro-kanning av biofilmi úr munni við fleiri sløgum |
Trý mynstur eru eyðsýnd. Í fyrsta lagi doyggja grampositivir stafylokokkar við lágum mikromolerum konsentratiónum, meðan gramnegativar stavbakteriur hava tørv á umleið hundrað ferðir so nógvum litevni í myrkri, tí ytra himnan hjá gramnegativum bakterium avmarkar upptøkuna. Ljós minkar um munin, men beinir ikki fyri honum. Í øðrum lagi er soppatálmandi virkni hjá metylenbláum verulig, men treytað: dráp á Candida við metylenbláum økist nógv við ljósdosuni, og ein einstøk broyting í fenotypu, til dømis yvurtjáning av efflux-pumpum, kann beina fyri einum 5 log drápi við somu dosu. Í triðja lagi ber búgvin biofilmur seg øðrvísi at enn suspensiónir, og tað er í hesum høpi, at røðin um biofilm úr munni hoyrir heima.
Bakteriur: hvar ljós hjálpir mest, og hvar tað ikki hjálpir
Stafylokokkar eru tað viðkvæma dømið. Enntá virðini í yvirlitstalvuni fyri epidemiskan MRSA eru á sama stigi sum ella lægri enn virðini fyri vancomycin, ið varð brúkt til samanberingar, tá ið ljós verður lagt afturat. Dimetylerað derivat kláraðu seg enn betur, tí metylering økti lipofilitetin og úrtøkuna av singlet-súrevni, samstundis sum hon mótvirkaði reduktión til leukoformin. Hesin evnafrøðiligi smáluturin hevur týdning: hann vísir, at dráp er eitt úrslit av flutningi til málið saman við ljósfysikki, ikki av ljósfysikki einsamøllum.
Gramnegativar organismur lýsa tann partin, sum snýr seg um flutning til málið. Pseudomonas kravdi 500 uM í myrkri og 25 uM við ljósi, ein tjúguføld betring, men virðið við ljósi er framvegis væl oman fyri økið hjá stafylokokkum. Positiva løðingin hjálpir litevninum at nærkast ytru himnuni, men gjøgnumtreinging er framvegis avmarkandi. Samansetingar, inkubatiónstíð og val av derivati broyta hesi tøl meira enn at brúka sama litevni aftur við hægri dosu.
Enterokokkar vísa, hví varsemi er neyðugt. Við eldru royndarmannagongdunum vísti E. faecalis als ongan fyrimun av ljósi, og vancomycinresistent E. faecium kravdi eitt annað molekyl heldur enn meira ljós. Tann, sum vísir til eitt einstakt MBC-virði hjá metylenbláum sum ein almennan antibakteriellan konstant, mislesur bókmentirnar. Eingin slíkur konstantur er til. Bert virði, sum eru bundin at stovni, miðli, inokulumi, inkubatión, aldulongd og fluensi. Hvussu hesi virði kunnu lesast uttan at villleiða seg sjálvan, verður viðgjørt í vegleiðingini um tulking av drápskurvum.
Soppar: viðkvæmir, men menningarstig og pumpur avgera
Soppakyknuveggir úr glukanum, mannanum og kitini geva eina aðra upptøkuavbjóðing enn bakteriur, og soppar hava eisini virknar verjur. Úrslitið um efflux hjá Candida omanfyri er greiðasta dømið: sama litevni, sama ljós og sami miðil, men stovnurin við yvurtjáning yvirlivdi, meðan upprunastovnurin misti um 99.999 prosent av teimum eindunum, sum kunnu mynda koloniir. Dermatofyttar leggja eitt menningarstig afturat. Gró doyggja nógv lættari enn hyfur, so ein royndarmannagongd, sum beinir fyri gróum, kann framvegis lata hyfubrot vera lívfør við somu dosu.
Tí krevja frágreiðingar um soppatálmandi virkni hjá metylenbláum sama neyvleika í ljóstreytunum sum frágreiðingar um bakteriur. Klinisku fotodynamisku kanningarnar av neglum og húð brúktu 1 til 2 prosent litevni saman við máldum reyðum ljósi við ásettum fluensum og eftirfylging. Tær skiltu eisini millum kliniskt útsjónd og mykologiska staðfesting av, at soppurin var burtur. Tær royndirnar verða viðgjørdar í samandráttinum av próvtilfarinum um fotodynamiska viðgerð av soppi í neglum og húð. At dúppa tynt litevni á eitt skaðað øki í rúmljósi endurskapar litin, men sleppur sjálvari mannagongdini.
Biofilmkanningin: eitt modell úr munni við 33 sløgum
Kanningin frá 2024 av biofilmi úr munni við fleiri sløgum eigur at fáa ans, tí hon roynir tað torføra førið heldur enn tað lætta. Tríati og trý sløg úr munni, harímillum Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium og streptokokkar úr munni, vuksu anaerobt til ein búgvin biofilm á degi 6. Viðgerðin var 0.01 prosent litevni saman við 660 nm LED í 5 minuttir við høgum ljósstyrki á flatanum. Bæði litevni einsamalt og ljós einsamalt minkaðu munandi um samlaða talið, og samansetingin minkaði um metabolisku virknina við umleið helvtini. Kortini broyttist samansetingin av mikrobusamfelagnum ikki, og biofilmurin varð ikki steriliseraður.
Hetta er ein verulig ávirkan við einari greiðari avmarking. Tað stuðlar fotodynamiskari viðgerð sum eini staðbundnari ískoytisviðgerð í einum reinsaðum tannkjøtslumma, ikki sum einum skolievni, ið einsamalt viðger staðfesta periodontitis. Hetta leiðir okkum til almenna munin millum starvsstovuroyndir og viðgerð.
Hví dráp í starvsstovuni ikki er tað sama sum viðgerð
Ein planktonisk MBC-roynd útsetur eins kyknur fyri eins litevni og eins ljósi í einum miðli við súrevni. Eitt skaðað øki bjóðar ongar av hesum treytum. Matrixið seinkar upptøkuni, støður líknandi teimum hjá persister-kyknum tola oksidatión, blóð og væta úr vevnaði taka upp ljós, skap og lega hjá vevnaðinum skapa skuggar, og súrevnisfátækir lummar veikja evnafrøði av Type II, tí singlet-súrevni eftir skilmarkingini krevur molekylerligt súrevni. Blandaðar infektiónir hava fleiri sløg við ymiskari upptøku og viðkvæmi, so eitt virði fyri ein tilvísingarstovn kann ikki umboða alt staðið.
Dømið úr munni ger munin ítøkiligan. At minka um Porphyromonas ella streptokokkar í einari skál, ella at tálma einum dyrkaðum biofilmi við helvtini, staðfestir ikki, at eitt blátt skolievni viðger periodontitis, lekir eina endodontiska infektión ella beinir fyri bakteriemi. Klinisk viðgerð av periodontitis byggir á mekaniska órógvan og burturbeining av biofilminum saman við handfaring av anatomiini í tannkjøtslummanum. Ljósgrundað viðgerð verður kannað sum ein staðbundin ískoytisviðgerð. Konsentratiónin av litevni, sum drepur í einum royndarbrunni, hevur einki fast samband við konsentratiónina, sum røkkur bakterium undir tannkjøtsrondini, og rúmljós er ikki ein dosa við 660 nm. Dosering, trygd og mørk fyri samvirkan við aðra viðgerð við allari nýtslu í munni hoyra undir ein kliniskan fakpersón, sum lýst í tilvísingarritinum um trygd og samvirkan.
Hvat hetta próvtilfarið ikki er
Tað er ikki grundarlag fyri einum pástandi um sóttreinsing í heiminum. Bakteriudrepandi talvur brúka ásettar stovnar, miðlar, kontakttíðir, spektrur og fluensar. Tær siga einki um køksyvirflatur, kravdar kontakttíðir í lívrunnum skitti ella myndugleikakrøv til sóttreinsing.
Tað er heldur ikki ein erstatningur fyri systemisk antibiotika. Vanlig fotodynamisk virkni krevur litevni, upptikið ljós og súrevni á sama staði samstundis. Ljós røkkur ikki djúpt liggjandi ella spjaddum støðum á sama hátt sum eitt heilivágsevni, ið verður svølgt, røkkur blóðinum. Bókmentirnar seta hesa tilgongd í samband við atkomuligar staðbundnar infektiónir ella ískoytisviðgerð, júst sum Wainwright frá byrjan lýsti staðbundna sóttreinsing.
Ein rættvís samanfatan er smalari og framvegis áhugaverd. Metylenblátt hevur avmarkaða antimikrobiella virkni í myrkri, og reytt ljós ger eina nógv størri fotodynamiska ávirkan møguliga hjá nógvum bakterium og soppum. Munurin millum ljós og myrkur kann vera stórur, til dømis 500 til 25 uM hjá Pseudomonas og 80 til 20 uM hjá epidemiskum MRSA, samstundis sum lærurík dømi um vantandi virkni síggjast hjá enterokokkum og Candida við virknum efflux-pumpum. Flutningur til málið, fysiologiin hjá biofilminum og súrevni avgera í eins stóran mun og tilskilaða konsentratiónin av litevni, um úrslitini kunnu flytast til viðgerð. Lat hesar treytir vera sjónligar, so hava tølini týdning. Tak tær burtur, so siga tølini einki.