Биофильмд үйлчлэх метилений хөх: гэрлээр идэвхжүүлсэн лабораторийн судалгаанууд юу хэмждэг вэ

Биофильм бол шингэнд хөвж буй бөөн эс биш. Энэ нь бүтэц юм: гадаргууд бэхлэгдсэн эсүүд өөрсдийн үүсгэсэн полисахарид, уураг, эсийн гаднах ДНХ-ээс тогтох матрикс дотор байрлаж, гаднаас дотогш хүчилтөрөгч, шим тэжээлийн агууламж нь өөрчлөгдөнө. Ийм бүтэцтэй учраас суспенз дэх бактерийг хэдхэн минутын дотор устгадаг нэгдэл хальс хэлбэрээр ургуулсан ижил бичил биетэнд үйлчлэхгүй байж болно. Метилений хөх ба биофильмийн тухай аливаа дүгнэлтийг энэ бүтцийг харгалзан унших хэрэгтэй. Учир нь эсүүдэд хэр хэмжээний будаг, будагт хэр хэмжээний гэрэл хүрэхийг матрикс тодорхойлдог.

Энэ тоймд яг гурван эх сурвалжийг авч үзнэ. Нэг нь суурь мэдээлэл, хоёр нь лабораторийн туршилт юм. Эдгээрийн үүргийг тусад нь авч үзэх нь энд хэрэглэсэн аргын гол зарчим бөгөөд энэ сэдэвт хамгийн түгээмэл гардаг алдаа болох лабораторийн саванд гарсан үр дүнг хүний халдварыг эмчлэх нотолгоо мэт эшлэхээс сэргийлнэ.

Суурь эх сурвалж нь устгах үйлчлэлийн бус, химийн тухай

Гурван эх сурвалжийн хамгийн эртнийх нь 2005 онд нийтлэгдсэн фенотиазинийн фотосенсибилизаторын хөгжлийн хүүрнэлт тойм юм. Энэ нь метилений хөхийг 19-р зууны будгаас хорт хавдрын фотодинамик эмчилгээний, хожим нь фотодинамик нянгийн эсрэг хими эмчилгээний тэргүүлэх нэгдэл болсон замналыг тайлбарладаг. Тоймын гол хувь нэмэр нь бүтэц–идэвхийн хамаарлыг харуулсан явдал юм: хромофорыг метилжүүлэхэд липофиль чанар, синглет хүчилтөрөгчийн гарц, гэрлийн нөлөөгөөр бактерийг устгах идэвх нэмэгдэхийн зэрэгцээ идэвх багатай лейко хэлбэрт ангижрах явц удааширдаг. Мөн энэ салбарын тулгамдсан асуудлыг тодорхой хэлсэн. Ихэнх судалгаанд худалдаанд байдаг стандарт будгуудыг ашигласан бөгөөд уламжлал нэгдлүүдийг хөгжүүлэх ажил харьцангуй бага байжээ.

Энэ тоймыг өөрийн ойлголтын загварын механизмын хэсэгт ашиглаарай: гэрэл будгийг өдөөж, триплет төлөв нь II төрлийн энерги шилжүүлэлтээр хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчилж синглет хүчилтөрөгч үүсгэнэ, эсвэл I төрлийн электрон шилжүүлэлтээр радикал үүсгэнэ. Ийм олон хүчин зүйлт үйлчлэлийн улмаас уламжлалт тэсвэржилтийн механизмууд фотодинамик устгалд төдийлөн хамгаалалт болдоггүй. Харин логарифмын бууралтыг нотлоход энэ тоймыг бүү эшлээрэй. Тийм үзүүлэлт огт хэмжээгүй. Уг механизмын суурь фотохимийг фотодинамик эмчилгээний нотолгооны эмхэтгэлд илүү өргөн хүрээнд тайлбарласан бөгөөд тодорхой гэрлийн үүсгүүр энэ үйлчлэлийг өдөөж чадах эсэхийг шийдэх долгионы уртын зарчмуудыг метилений хөх улаан гэрлийг хэрхэн шингээдэг тухай өгүүлэлд авч үзсэн.

Биофильмийн хоёр туршилт, үр дүнг тодорхойлох хоёр өөр үзүүлэлт

Туршилтын хоёр өгүүлэл хоёулаа амны хөндийн биофильмд метилений хөхийн фотодинамик үйлчлэлийг 660 nm долгионы уртад туршсан боловч бусад бараг бүх зүйлээрээ ялгаатай. Бичил биетний бүлгэмдэл, насжилт, будгийн найрлага, гэрлийн тун, хамгийн гол нь хэмжсэн эцсийн үзүүлэлтүүд нь өөр. Энэ ялгаа нь уг өгүүллийн гол санаа бөгөөд доорх харьцуулалтын хүснэгтийн үндэс юм.

Эхнийх нь 2024 онд нийтлэгдсэн буйлны доорх боловсорсон, олон зүйлт биофильмийн in vitro судалгаа юм. Гучин гурван зүйлийг Calgary Biofilm Device төхөөрөмжийн полистирол шонгууд дээр хамтад нь, агааргүй нөхцөлд тэжээл өгч ургуулсан. Тэжээлт орчныг 72 цагийн дараа сольж, ургуулалтыг нийт 7 хоног орчим үргэлжлүүлжээ. Үйлчлэлд зөөгчид холбогоогүй 0.01 хувийн метилений хөх болон 660 nm улаан LED ашигласан. Гэрлийг 2 mm зайнаас, нэг квадрат cm тутамд ойролцоогоор 330 mW чадлаар 5 минут тусгасан нь тооцоогоор нэг квадрат cm тутамд ойролцоогоор 99 J болно. Туршилт дөрвөн бүлэгтэй, хүчин зүйлсийг тодорхой ялгасан загвартай: үйлчлэлд оруулаагүй хяналт, гэрэлгүй будаг, будаггүй гэрэл, будаг ба гэрлийн хослол.

Хоёр дахь нь 2021 онд нийтлэгдсэн амны хөндийн анхдагч суурьшигчдын биофильмийн in vitro судалгаа юм. Streptococcus-ийн дөрвөн зүйлийг 1 хувийн сахарозтой 96 үүрт хавтанд 24 цаг хамтад нь ургуулсан. Фотосенсибилизатор нь бета-циклодекстриний нано бөөмстэй холбосон, 4.65 микромоляр концентрацтай метилений хөх байв. Энэ нь будгийг биофильмийн саадыг нэвтлэн хүргэхэд зориулсан найрлага юм. Гэрлийн хоёр үүсгүүр хоёулаа 660 nm улаан гэрлийг 90 секунд тусгасан ч тун нь эрс ялгаатай: лазерын бүлэгт нэг квадрат cm тутамд 320 J, LED-ийн бүлэгт нэг квадрат cm тутамд 8.1 J байжээ. Хяналтад гэрэлгүй будаг, зөвхөн лазер, зөвхөн LED, физиологийн давсны уусмалтай сөрөг хяналт, мөн нянгийн эсрэг жишиг болгон 0.2 хувийн хлоргексидин оруулсан.

7 хоногийн настай, 33 зүйлт агааргүй бүлгэмдэл болон 24 цагийн настай, анхдагч суурьшигч 4 зүйлт хальс нь хэмжилтийн өөр өөр систем юм. Дараах тоонуудыг хооронд нь дундажлах боломжгүй.

Судалгаа бүр яг юу хэмжсэн бэ

Боловсорсон биофильмийн судалгаанд хэмжсэн эцсийн үзүүлэлтүүд нь 485 nm дээр уншсан TTC-ийн ангижралтаар тодорхойлсон бодисын солилцооны идэвх болон 33 зүйлд зориулсан зонд ашигласан шатрын хөлөг маягийн ДНХ–ДНХ гибридизациар тодорхойлсон бактерийн тоо хэмжээ байв. Илрүүлэх хязгаар нь ойролцоогоор 10,000 эс байсан. Амьд бичил биетнийг өсгөвөрлөн тоолоогүй, талст нил ягаан будгаар биомасс хэмжээгүй, амьд ба үхсэн эсийг ялгах дүрслэл хийгээгүй, дахин ургалтыг хянаагүй. Зөвхөн LED хэрэглэсэн бүлгийн бодисын солилцооны идэвх LED хэрэглээгүй бүлгүүдтэй харьцуулахад ойролцоогоор 50 хувиар, будаг ба LED-ийг хослуулсан бүлэгт ойролцоогоор 55 хувиар буурсан. Зөвхөн будаг хэрэглэсэн бүлэг статистикийн хувьд үйлчлэлд оруулаагүй хяналтын бүлэгтэй ижил байв. ДНХ-д тулгуурлан тооцсон тоогоор зөвхөн будаг, зөвхөн LED, будаг ба LED-ийн хослол гэсэн гурван бүлэг бүгд хяналтаас статистикийн ач холбогдолтой бага байсан ч хоорондоо ач холбогдолтой ялгаагүй байв. Зохиогчид үүний үр дагаврыг шууд хэлсэн: эдгээр үйлчлэл нь тогтсон, гадаргууд бэхлэгдсэн олон бичил биетний биофильмыг устгаагүй бөгөөд боловсорсон пародонтын биофильмийн бүтцийг механикаар задлах шаардлагатай, фотодинамик үйлчлэлийг хамгийн ихдээ нэмэлт арга болгон ашиглаж болно.

Анхдагч суурьшигчдын судалгаанд хэмжсэн эцсийн үзүүлэлт нь сонгомол өсгөврийн орчинд ургуулан илрүүлсэн амьд бичил биетний тоо бөгөөд үүнийг логарифмын хуваариар илэрхийлсэн. Гэрэлгүй будаг хэрэглэсэн бүлэг физиологийн давсны уусмалтай бүлгээс ялгаагүй байв. Гэрлээр идэвхжүүлсэн хоёр бүлэг буюу лазер ба бүрхүүлд оруулсан будаг, LED ба бүрхүүлд оруулсан будгийн хослолууд амьд бичил биетний тоог сөрөг хяналттай харьцуулахад ойролцоогоор 4 log хүртэл бууруулсан. Энэ нь уг хэмжүүрээр 10,000 дахин буюу 99.99 хувийн бууралт бөгөөд аль аль нь хлоргексидинээс статистикийн хувьд ялгаагүй байв. Зөвхөн гэрэл болон гэрэлгүй нөхцөлийн утгуудыг тусдаа, найдвартай log тоо хэлбэрээр мэдээлээгүй. Тиймээс үндэслэлтэй хураангуй нь өгүүллийн дэмжиж буй хүрээнд байх ёстой: гэрлээр идэвхжүүлсэн, бүрхүүлд оруулсан будаг бууралтыг үүсгэсэн, гэрэлгүй будаг ийм нөлөөгүй байсан бөгөөд энэ залуу хальсны загварт бууралтын хэмжээ антисептикийн жишигтэй дүйсэн.

Аль ч өгүүлэлд үйлчлэлийн дараах дахин ургалт, үлдэгдэл биомасс, матриксын бүтцийг хэмжээгүй. CFU-ийн бууралт нь үлдсэн матриксын тухай юу ч хэлэхгүй. Бодисын солилцооны бууралт нь амьд үлдсэн эсүүдийн тухай юу ч хэлэхгүй. ДНХ-д суурилсан тоо нь аль эс амьд байгааг тогтоож чадахгүй.

Шинжилгээний арга ба эцсийн үзүүлэлтийн харьцуулалт

Энэ хүснэгт нь өгүүллийн харьцуулалтын гол материал юм. Нэг мөрийг хөндлөн уншиж тухайн судалгаа юуг нотолж байгааг, нэг баганыг дагуу уншиж аль асуултад хоёр судалгааны аль нь ч хариулаагүйг хараарай.

Гурван ялгааг онцлох хэрэгтэй. Нэгдүгээрт, боловсорсон загварт зөвхөн гэрэл хэрэглэсэн бүлэг бодисын солилцоонд үзүүлсэн нөлөөний бараг бүх хэсгийг тайлбарлаж байгаа тул 55 хувийн үзүүлэлт нь будгийн үйлчлэлээр устгасан хэмжээ биш. Хоёрдугаарт, залуу загварт гэрэлгүй найрлага нөлөөгүй бөгөөд нөлөө зөвхөн гэрэлтэй үед илэрсэн нь гэрлээр идэвхжүүлэлтийн шинж юм. Гуравдугаарт, ДНХ-д тулгуурлан тооцсон тоо 80 хувиар буурах нь зөвхөн хэмжсэн хувьсагч нь амьд бичил биетний тоо байсан тохиолдолд математик утгаараа ойролцоогоор 0.7 log болно. Гэвч энд тийм биш учраас үүнийг устгалын логарифмын хэмжээ гэж хэзээ ч эшилж болохгүй. Шүдний биофильмтэй холбоотой мэдээллийг амны хөндийн биофильм ба шүдний судалгааны хэсэгт нэгтгэсэн бөгөөд судалгаануудын загвар, хэрэглэх зам, эцсийн үзүүлэлтийг тусад нь ялган авч үзэх ерөнхий аргыг лабораторийн аргуудын гарын авлагад дэлгэрүүлсэн.

Биофильмийн судалгааг яагаад тусгай зарчмаар унших хэрэгтэй вэ

Метилений хөхийн биофильмд үзүүлсэн үр дүн тухайн туршилтын хавтангаас цааш ямар нэг утгатай эсэхийг дөрвөн хувьсагч тодорхойлно.

Эхнийх нь биофильмийн насжилт ба матрикс. Хөгшин хальс зузаан, хөндлөн холбоос ихтэй тул будаг нэвтрэхэд илүү хэцүү байдаг. 2021 оны өгүүллийн зохиогчид бүтэцжсэн биофильмд будаг нэвтрэх болон гэрэл тархах чадвар муу байхыг гол хязгаарлалт гэж нэрлэсэн. Циклодекстриний бүрхүүлд оруулах зэрэг зөөгчийн аргууд нь яг энэ хязгаарлалтыг даван туулах оролдлого учраас найрлага нь зүгээр нэг жижиг дэлгэрэнгүй зүйл биш, туршилтын хувьсагч юм.

Хоёр дахь нь тунгийн тооцоо. Энд ижил долгионы уртад нэгж талбайд өгөх гэрлийн энерги нэг квадрат cm тутамд 8.1-ээс 320 J хүртэл, бараг дөч дахин ялгаатай бөгөөд нэгж талбайд тусах чадал нэг квадрат cm тутамд 90 mW-аас хэд хэдэн W хүртэл хэлбэлзэнэ. Ижил долгионы урт нь ижил гэрлийн өртөлт гэсэн үг биш. Аль ч судалгаа тунг хангалттай системтэй өөрчлөөгүй тул хамаарлын муруй тогтоох боломжгүй.

Гурав дахь нь хяналтууд. Гэрэлгүй будгийн бүлэггүй судалгаа будгийн өөрийн хортой нөлөөг үгүйсгэж чадахгүй. Зөвхөн гэрлийн бүлэггүй судалгаа аливаа нөлөөг гэрлээр идэвхжүүлэлттэй холбон тайлбарлаж чадахгүй. Хоёр өгүүлэл хоёулаа энэ хоёр хяналтыг оруулсан нь давуу тал юм. Боловсорсон хальсны өгүүлэл зөвхөн гэрлийн бүлэг яагаад чухлыг харуулдаг: үүнгүйгээр бодисын солилцооны үр дүнг будгийн нөлөө гэж ойлгох байсан.

Дөрөв дэх нь эцсийн үзүүлэлтүүд. Амьдрах чадвар, бодисын солилцоо, ДНХ-ийн хэмжээ, биомасс, бүтэц, дахин ургалт нь зургаан өөр дүгнэлт юм. Энд авч үзсэн аль ч өгүүлэл хоёроос олон үзүүлэлт хэмжээгүй. Ялангуяа дахин ургалтыг аль алинд нь судлаагүй тул нөлөө хадгалагдах эсэх нь нотлогдоогүй, хэмжигдээгүй хэвээр байна.

Эдгээр судалгаа халдвар эмчлэх талаар юуг тогтоогоогүй вэ

Эдгээр туршилтын загварын алинд нь ч цусны эргэлт, дархлааны эсүүд, шүлсний урсгал, буйлны ховилын шингэний солилцоо, механик цэвэрлэгээ байхгүй. Туршилтын үүр дэх будгийн концентраци нь хүний биед ямар нэг замаар хэрэглэсний дараах эдийн концентраци биш. Лабораторийн залуу, эсвэл бүр боловсорсон хальсанд нэг удаа 5 минут буюу 90 секунд гэрэл тусгах нь эмчилгээний курс биш. Боловсорсон хальсны судалгааны зохиогчид ч фотодинамик үйлчлэлийг дангаар нь бүрэн устгах арга бус, механик аргаар зайлуулахын боломжит нэмэлт гэж тодорхойлсон.

Зөв хураангуй нь хязгаарлагдмал хүрээтэй боловч үндэслэлтэй. Гэрлээр идэвхжүүлсэн метилений хөх лабораторид ургуулсан амны хөндийн боловсорсон бүлгэмдлийг устгахгүйгээр бодисын солилцоо болон ДНХ-д тулгуурлан тооцсон тоо хэмжээг бууруулж чадна. Гэхдээ тэр туршилтын нөхцөлд бодисын солилцоонд үзүүлсэн нөлөөний ихэнхийг зөвхөн гэрэл үүсгэсэн. Циклодекстринээр зөөвөрлөсөн, гэрлээр идэвхжүүлсэн будаг лабораторийн залуу стрептококкийн хальс дахь амьд бичил биетний тоог хэд хэдэн аравтын зэрэгт бууруулж, ижил загварт хлоргексидинтэй дүйцэх хэмжээнд хүргэж чадна. Эдгээр ажиглалтын аль нэгийг хүний халдварт шилжүүлэн хэрэглэх боломжтой эсэх нь хүргэлт, гэрлийн хүртээмж, хүчилтөрөгч, анатомийн онцлог болон эмнэлзүйн эцсийн үзүүлэлтүүдээс хамаарна. Эдгээр туршилтыг тийм үзүүлэлтүүдийг хэмжихээр анхнаасаа төлөвлөөгүй.