Gorm meitiléine i gcoinne bithscannán: cad a thomhaiseann staidéir saotharlainne ar ghníomhachtú le solas

Ní slua ceall atá ar snámh i leacht é bithscannán. Is struchtúr é: cealla atá greamaithe de dhromchla, leabaithe i maitrís a dhéanann siad féin as polaisiúicrídí, próitéiní agus DNA eischeallach, agus grádáin ocsaigine agus cothaitheach ann ón taobh amuigh go dtí an taobh istigh. Is é an struchtúr sin an fáth ar féidir le comhdhúil a mharaíonn baictéir ar fionraí laistigh de nóiméid teip ar na horgánaigh chéanna nuair a fhástar mar scannán iad. Ní mór aon éileamh faoi ghorm meitiléine agus bithscannáin a léamh i bhfianaise an struchtúir sin, mar is í an mhaitrís a chinneann cé mhéad den ruaim a shroicheann na cealla agus cé mhéad den solas a shroicheann an ruaim.

Clúdaíonn an t-athbhreithniú seo trí fhoinse go díreach. Soláthraíonn ceann acu cúlra. Is turgnaimh saotharlainne an dá cheann eile. Is é bunphrionsabal an chur chuige na róil sin a choinneáil ar leithligh. Seachnaíonn sé sin an botún is coitianta san ábhar seo: toradh ó mhias saotharlainne a lua amhail is gur fianaise é ar ionfhabhtú a chóireáil i nduine.

Baineann an fhoinse chúlra le ceimic, ní le marú

Is í an fhoinse is sine den triúr ná athbhreithniú insinte ar fhorbairt fóta-íogróirí feinitiaisiniam a foilsíodh in 2005. Rianaíonn sé gorm meitiléine ó ruaim sa 19ú haois go comhdhúil cheannródaíoch le haghaidh teiripe fhótaidinimiciúil ailse, agus níos déanaí le haghaidh ceimiteiripe fhrithmhiocróbach fhótaidinimiciúil. Is cuntas ar an ngaol idir struchtúr agus gníomhaíocht a chuireann sé ar fáil: méadaíonn meitiliú an chrómafóir an lipifileacht, toradh ocsaigine singléid agus an chumhacht fhótaibhaictéaricídach, agus moillíonn sé an dí-ocsaídiú go dtí an fhoirm leuco nach bhfuil chomh gníomhach céanna. Luaitear fadhb an réimse go soiléir ann freisin. Bhain formhór na dtuairiscí úsáid as ruaimeanna tráchtála caighdeánacha, agus is beag forbairt a rinneadh ar dhíorthaigh.

Úsáid an t-athbhreithniú sin don chuid den tsamhail mheabhrach atá agat a bhaineann leis an meicníocht: sceitheann solas an ruaim; idirghníomhaíonn an staid thripléid le hocsaigin trí aistriú fuinnimh de Chineál II chun ocsaigin singléid a chruthú, nó trí aistriú leictreon de Chineál I chun fréamhacha a chruthú. Is í an ionsaí ilfhachtórach sin an fáth nach n-aistríonn gnáthmheicníochtaí friotaíochta go maith chuig marú fótaidinimiciúil. Ná luaigh é mar fhoinse do laghdú logartamach. Níor thomhais sé aon laghdú den sórt sin. Tá an fhótacheimic níos leithne atá taobh thiar den mheicníocht sin leagtha amach sa bhailiúchán fianaise ar theiripe fhótaidinimiciúil, agus clúdaítear na rialacha tonnfhaid a chinneann an féidir le lampa ar leith í a thiomáint in conas a ionsúnn gorm meitiléine solas dearg.

Dhá thurgnamh ar bhithscannáin, dhá chineál toraidh éagsúla

Déanann an dá pháipéar thurgnamhacha tástáil ar ghníomhaíocht fhótaidinimiciúil gorm meitiléine ar bhithscannáin bhéil ag 660 nm, agus is beag eile atá i bpáirt acu. Pobail éagsúla, aoiseanna éagsúla, foirmlithe ruaime éagsúla, dáileoga solais éagsúla, agus thar aon ní eile, críochphointí éagsúla. Is í an difríocht sin croí an ailt seo, agus is í ábhar na comparáide bunaidh thíos í freisin.

Is é an chéad cheann ná staidéar in vitro ar bhithscannán aibí il-speiceas faoi bhun na ngumaí a foilsíodh in 2024. Fásadh tríocha trí speiceas le chéile ar phionnaí polaistiréine i nGléas Bithscannáin Calgary, agus cothaíodh iad i ndálaí anaeróbacha. Athraíodh an meán tar éis 72 uair an chloig agus leanadh den fhás go dtí tréimhse ainmniúil 7 lá. Ba í an chóireáil ná gorm meitiléine saor ag 0.01 faoin gcéad le LED dearg 660 nm ag thart ar 330 mW in aghaidh an cm chearnaigh ar feadh 5 nóiméad, ag fad 2 mm. Nuair a iolraítear na luachanna sin, faightear thart ar 99 J in aghaidh an cm chearnaigh. Tá dearadh fachtóireach soiléir ann le ceithre ghrúpa: rialú gan chóireáil, ruaim gan solas, solas gan ruaim, agus ruaim móide solas.

Is é an dara ceann ná staidéar in vitro ar bhithscannán béil de choilíneoirí luatha a foilsíodh in 2021. Fásadh ceithre speiceas Streptococcus le chéile ar feadh 24 uair an chloig i bplátaí 96 tobar le siúcrós 1 faoin gcéad. Ba é an fóta-íogróir ná gorm meitiléine ceangailte le nanacháithníní béite-cioglai-deistrine ag 4.65 micreamólar, foirmliú seachadta a bhí ceaptha an ruaim a iompar trí bhacainní an bhithscannáin. Bhí an dá fhoinse solais dearg ag 660 nm, le nochtadh 90 soicind, ach bhí difríocht mhór idir na dáileoga: 320 J in aghaidh an cm chearnaigh don ghrúpa léasair agus 8.1 J in aghaidh an cm chearnaigh don ghrúpa LED. Áiríodh sna rialuithe ruaim gan solas, léasar amháin, LED amháin, tuaslagán salainn mar rialú diúltach, agus clóirheicsidín 0.2 faoin gcéad mar thagarmharc frithmhiocróbach.

Is córais tomhais éagsúla iad pobal anaeróbach 33 speiceas atá 7 lá d'aois agus scannán de 4 speiceas coilíneoirí luatha atá 24 uair an chloig d'aois. Ní féidir meán a ríomh ó na huimhreacha a leanann.

Cad a thomhais gach staidéar i ndáiríre

Sa staidéar ar an mbithscannán aibí, ba iad na críochphointí ná gníomhaíocht mheitibileach trí dhí-ocsaídiú TTC, arna léamh ag 485 nm, agus flúirse baictéar trí hibridiú DNA-DNA i bpatrún táiplise le tóireadóirí do na 33 speiceas, le teorainn braite gar do 10,000 cill. Ní dhearnadh plátáil le haghaidh comhairimh inmharthana, tomhas bithmhaise le corcair chriostail, íomháú ceall beo agus marbh, ná obair leantach ar athfhás. Laghdaigh LED amháin an ghníomhaíocht mheitibileach thart ar 50 faoin gcéad i gcomparáid leis na grúpaí gan LED, agus laghdaigh ruaim móide LED í thart ar 55 faoin gcéad. Bhí an ruaim amháin sa ghrúpa staitistiúil céanna leis an rialú gan chóireáil. Maidir leis na comhairimh a díorthaíodh ó DNA, bhí an ruaim amháin, LED amháin agus ruaim móide LED go léir i bhfad faoi bhun an rialaithe ó thaobh staitistice de, gan difríocht shuntasach idir an triúr. Luaigh na húdair an iarmhairt go díreach: níor scrios na cóireálacha an bithscannán il-mhiocróbach seanbhunaithe a bhí greamaithe den dromchla, agus ní mór bithscannán aibí peireadóntach a dhíchóimeáil go meicniúil, agus gníomhaíocht fhótaidinimiciúil mar aguisín ar a mhéad.

Sa staidéar ar choilíneoirí luatha, ba é an críochphointe ná miocrorgánaigh inmharthana a aisghabhadh ar mheáin saothraithe roghnacha, arna léiriú ar scála logartamach. Ní raibh difríocht idir an grúpa ruaime gan solas agus an tuaslagán salainn. Laghdaigh an dá ghrúpa fhótaghníomhachtaithe, léasar móide ruaim imchochlaithe agus LED móide ruaim imchochlaithe, na comhairimh inmharthana suas le thart ar 4 log i gcomparáid leis an rialú diúltach. Is ionann sin agus laghdú 10,000 oiread nó 99.99 faoin gcéad ar an tomhas sin, agus ní raibh difríocht staitistiúil idir ceachtar acu agus clóirheicsidín. Níor tuairiscíodh luachanna an tsolais amháin agus na ruaime sa dorchadas amháin mar uimhreacha log ar leith a bhféadfaí brath orthu. Dá bhrí sin, is í an achoimre ionraic an ceann a dtacaíonn an páipéar leis: ba í an ruaim imchochlaithe fhótaghníomhachtaithe ba chúis leis an laghdú; níorbh í an ruaim sa dorchadas ba chúis leis; agus bhí méid an laghdaithe ar aon dul leis an tagarmharc antaiseipteach sa tsamhail seo de scannán óg.

Níor thomhais ceachtar páipéar athfhás tar éis cóireála, bithmhais iarmharach ná struchtúr na maitríse. Ní insíonn laghdú CFU aon rud faoin maitrís atá fágtha. Ní insíonn titim mheitibileach aon rud faoi na horgánaigh a mhaireann. Ní féidir le comhaireamh DNA a rá cé atá beo.

Comparáid idir measúnachtaí agus críochphointí

Is í an tábla seo áis chomparáide an ailt. Léigh trasna ró chun a fheiceáil cad a chruthaíonn staidéar amháin, agus léigh síos colún chun a fheiceáil cé na ceisteanna nach bhfreagraíonn ceachtar staidéar.

Tá trí chodarsnacht ar fiú béim a leagan orthu. Ar an gcéad dul síos, sa tsamhail aibí, is é an grúpa solais amháin is cúis le beagnach an éifeacht mheitibileach ar fad, mar sin ní marú trí ghníomh na ruaime é an figiúr 55 faoin gcéad. Ar an dara dul síos, sa tsamhail óg, tá an foirmliú sa dorchadas támh agus ní thagann an éifeacht chun cinn ach amháin le solas, rud atá ina chomhartha den fhótaghníomhachtú. Ar an tríú dul síos, ní bheadh titim 80 faoin gcéad i gcomhairimh a díorthaíodh ó DNA gar do 0.7 log go matamaiticiúil ach amháin dá mba chomhairimh inmharthana an athróg. Ní hiad, mar sin níor cheart í a lua riamh mar mharú logartamach. Tá comhthéacs gaolmhar faoi bhithscannáin fhiaclóireachta bailithe i dtaighde ar bhithscannáin bhéil agus ar fhiaclóireacht, agus tá mionsonraí ar an modh ginearálta chun samhlacha, bealaí agus críochphointí a dheighilt thar staidéir sa treoir ar mhodhanna saotharlainne.

Cén fáth a dteastaíonn a rialacha léitheoireachta féin ó staidéir ar bhithscannáin

Cinneann ceithre athróg an bhfuil brí ar bith ag toradh ar ghorm meitiléine agus bithscannáin lasmuigh dá phláta féin.

Tagann aois an bhithscannáin agus an mhaitrís ar dtús. Tá scannáin níos sine níos tibhe, níos crosnasctha agus níos deacra don ruaim dul isteach iontu. Ainmníonn údair 2021 treá agus drochiomadú solais trí bhithscannán eagraithe mar na príomhshrianta. Is iarrachtaí iad straitéisí iompróra, amhail imchochlú i gcioglai-deistrin, dul i ngleic leis an srian sin go díreach. Sin é an fáth gur athróg thurgnamhach é an foirmliú seachas mionsonra.

Tagann ríomh na dáileoige sa dara háit. Tá difríocht beagnach daichead oiread idir na luachanna flúinse anseo, ó 8.1 go 320 J in aghaidh an cm chearnaigh ag an tonnfhad céanna, agus tá an t-ionradaíocht idir 90 mW agus roinnt W in aghaidh an cm chearnaigh. Ní hionann an tonnfhad céanna agus an nochtadh céanna, agus ní athraíonn ceachtar staidéar an dáileog ar bhealach sách córasach chun cuar a shainiú.

Tagann na rialuithe sa tríú háit. Ní féidir le staidéar gan grúpa ruaime sa dorchadas tocsaineacht intreach a chur as an áireamh, agus ní féidir le staidéar gan grúpa solais amháin aon toradh a chur i leith an fhótaghníomhachtaithe. Tá an dá cheann sa dá pháipéar, rud atá le moladh iontu. Léiríonn an páipéar ar an scannán aibí cén fáth a bhfuil tábhacht leis an ngrúpa solais amháin: murach é, léifí an toradh meitibileach mar éifeacht na ruaime.

Tagann na críochphointí sa cheathrú háit. Is sé éileamh éagsúla iad inmharthanacht, meitibileacht, flúirse DNA, bithmhais, struchtúr agus athfhás. Ní thomhaiseann aon pháipéar anseo níos mó ná dhá cheann acu. Tá athfhás, go háirithe, in easnamh i ngach ceann, mar sin níor tomhaiseadh marthanacht na héifeachta seachas í a bheith léirithe.

Cad nach mbunaíonn sé seo faoi chóireáil ionfhabhtaithe

Níl imshruthú, cealla imdhíonachta, sreabhadh seile, athnuachan sreabháin scoilte na ngumaí ná díbridiú meicniúil in aon cheann de na hullmhóidí seo. Ní hionann tiúchan ruaime i dtobar agus tiúchan i bhfíochán tar éis í a thabhairt do dhuine trí bhealach ar bith. Ní cúrsa teiripe é nochtadh aonair 5 nóiméad nó 90 soicind ar scannán saotharlainne óg nó fiú aibí. Deir údair an pháipéir ar an scannán aibí é sin iad féin trí ghníomhaíocht fhótaidinimiciúil a chur i láthair mar aguisín féideartha le baint mheicniúil seachas mar mhodh neamhspleách díothaithe.

Tá an achoimre cheart cúng agus seasmhach. Is féidir le gorm meitiléine fótaghníomhachtaithe meitibileacht agus flúirse a díorthaítear ó DNA a chur faoi chois i bpobal béil aibí saotharlainne gan é a scriosadh, agus is é an solas amháin a dhéanann formhór na hoibre meitibilí sa leagan amach sin. Is féidir le ruaim fhótaghníomhachtaithe arna hiompar ag cioglai-deistrin comhairimh inmharthana a laghdú de réir orduithe méide i scannán óg streipteacocúil saotharlainne, go leibhéal atá inchomparáide le clóirheicsidín sa tsamhail chéanna. Braitheann an mbaineann ceachtar breathnóireacht le hionfhabhtú i nduine ar sheachadadh, rochtain solais, ocsaigin, anatamaíocht agus críochphointí cliniciúla nár ceapadh na turgnaimh seo riamh lena dtomhas.