Artikel
Panalungtikan antimikroba métilén biru: baktéri, jamur, jeung aktivasi ku cahaya
Dua pamaca ningali frasa antimikroba métilén biru tuluy ngabayangkeun hal anu béda. Anu hiji ngabayangkeun cairan biru anu ngaracunan mikroba nalika kontak. Anu hiji deui ngabayangkeun prosedur anu ngagunakeun zat warna ditambah cahaya beureum pikeun ngancurkeunana. Duanana gambaran ngandung sawaréh bebeneran. Tapi duanana henteu ngagambarkeun konsép anu lengkep, sarta pacampurna éta dua konsép téh tempat kalolobaan klaim internét jadi salah.
Bédana éta téh jejer tinjauan ieu. Métilén biru miboga toksisitas anu sedeng dina kaayaan poék lamun konséntrasina cukup. Ku cahaya beureum, éta jadi fotosensitizer: nyerep foton, ngahontal kaayaan triplet anu réaktif, sarta ngagerakkeun réaksi kimia oksidatif anu ngaruksak loba sasaran sakaligus. Rézim anu diaktipkeun ku cahaya ieu boga ngaran sorangan, nyaéta terapi fotodinamik antimikroba, sarta saratna sorangan. Konséntrasi hungkul henteu nangtukeunana. Panjang gelombang, dosis cahaya, inkubasi, oksigén, jeung organisme nangtukeun hasilna.
Dua konsép pamaéhan
Pikirkeun heula konsép dina poék. Métilén biru nyaéta zat warna fénothiazinium anu muatanana positif. Éta ngabeungkeut kana lapisan pangbungkus mikroba, asup kana sél dina tingkat anu béda-béda, sarta milu dina réaksi kimia rédoks jeung pangiketan. Teu aya foton anu aub. Pamaéhan lumangsung, tapi ngan dina konséntrasi anu béda pisan gumantung kana organismena, sarta mékanismena henteu museur kana hiji sasaran anu tangtu.
Konsép fotodinamik nambahan cahaya. Foton beureum kira-kira 630 nepi ka 680 nm tumpang tindih jeung pita nyerep zat warna, kalawan puncak monomér deukeut 664 nm. Panyerepan ngadorong zat warna kana kaayaan singlet anu umurna pondok, tuluy kana kaayaan triplet anu umurna leuwih panjang. Ti dinya, dua golongan réaksi lumangsung. Dina réaksi kimia Tipe I, triplet mindahkeun éléktron ka substrat sarta ngamimitian jalur radikal anu ngawengku spésiés superoksida jeung hidroksil. Dina réaksi kimia Tipe II, éta mindahkeun énérgi langsung ka oksigén dina kaayaan dasar sarta ngahasilkeun oksigén singlet. Duanana bisa lumangsung babarengan, sarta nyebut zat warna ieu salaku agén oksigén singlet murni téh basajan teuing. Hiji tinjauan hubungan struktur jeung aktivitas fotosensitizer fénothiazinium némbongkeun ieu sacara langsung: dina rupa-rupa zat warna anu patali, fototoksisitas kana baktéri henteu nuturkeun hasil oksigén singlet hungkul, sabab panyerepan, lokalisasi, jeung réduksi kana wangun leuko anu teu aktif sarua pentingna jeung fotofisika. Fotokimia anu jadi dasar aturan panjang gelombang dipedar dina tinjauan pendamping ngeunaan zat warna ditambah cahaya beureum.
Oksigén singlet mangrupa inti tina hiji sipat anu mangpaat. Éta ngaréaksikeun loba biomolekul sakaligus, jadi seranganna ngalibetkeun loba faktor, lain ditujukeun ka hiji énzim atawa protéin pangiket. Hiji pedaran dasar ngeunaan kémoterapi antimikroba fotodinamik ngajelaskeun ieu minangka alesan naha profil résistansi konvénsional henteu pati nangtukeun: tambahan protéin pangiket pénisilin atawa topoisomerase anu mutasi henteu ngahalangan lonjakan oksigén réaktif. Logika éta kabuktian dina uji ngalawan Staphylococcus aureus anu résistén kana métisilin jeung enterokokus anu résistén kana vankomisin, sakumaha ditémbongkeun ku matriks di handap. Ieu henteu hartina résistansi mustahil, ngan hartina cara gawéna béda. Pompa éfluks jeung pertahanan antioksidan tetep bisa ngarobah dosis anu diperlukeun, utamana dina jamur.
Matriks organisme jeung modél panalungtikan
Tabél ieu mangrupa bagian inti tina artikel. Unggal nilai husus pikeun protokolna: zat warna anu sarua, tapi dosis cahaya atawa inkubasi béda, angkana ogé béda. Ulah maca MBC, MLC, jeung MIC saolah-olah bisa silih tukeur. MBC jeung MLC di dieu hartina teu aya anu salamet dina subkultur, ari MIC hartina ngahambat pertumbuhan. Kaayaan cahaya dicantumkeun dina unggal éntri.
| Organisme jeung modél | Hasil dina poék | Hasil ku cahaya | Kaayaan |
|---|---|---|---|
| S. aureus NCTC 6571, suspénsi planktonik | MBC 5 uM | MBC 5 uM | Tabél tinjauan, cahaya bodas 12 J per cm2 |
| S. aureus NCTC 6571, suspénsi planktonik | MLC 2.5 uM | MLC 1 uM | Protokol primér 1997, 1.7 mW per cm2 salila 1 jam, kira-kira 6.3 J per cm2, inokulum deukeut 10^6 CFU per mL, dilaporkeun dina panalungtikan aslina ngeunaan pangaruh fotobaktérisida fénothiazinium |
| MRSA EMRSA-15, planktonik | MBC 80 uM | MBC 20 uM | Tabél tinjauan, kira-kira 12 J per cm2, sensitipitas ningkat opat kali lipet |
| MRSA EMRSA-16, planktonik | MBC 40 uM | MBC 10 uM | Protokol sarua jeung di luhur |
| E. coli NCTC 9001, planktonik | MBC 500 uM | MBC 100 uM | Protokol sarua, sensitipitas ningkat lima kali lipet |
| P. aeruginosa NCTC 10622, planktonik | MBC 500 uM | MBC 25 uM | Protokol sarua, sensitipitas ningkat dua puluh kali lipet |
| E. faecalis NCTC 775, planktonik | MLC 100 uM | MLC 100 uM | Protokol 1997 dina 6.3 J per cm2, teu aya paningkatan pikeun galur jeung dosis ieu |
| E. faecium anu résistén kana vankomisin, planktonik | MBC 400 uM | MBC 400 uM | Tabél tinjauan, teu aya paningkatan ku zat warna induk, sedengkeun turunan anu dimétilasi jeung leuwih hidrofobik ngahasilkeun paningkatan, dumasar kana panalungtikan enterokokus anu résistén kana vankomisin |
| Candida albicans, planktonik | MIC di luhur 12.79 ug per mL | MIC 12.79, 6.39, jeung 1.59 ug per mL dina 5, 10, jeung 15 J per cm2 | Prainkubasi dina poék salila 30 menit, LED beureum 600 nepi ka 650 nm anu puncakna dina 635 nm, dumasar kana panalungtikan réspon dosis tina aksi fotodinamik antijamur métilén biru |
| C. albicans YEM14 dibandingkeun jeung galur anu éksprési éfluksna kaleuleuwihi, pamaéhan CFU | Teu lumaku | Pamaéhan galur induk kira-kira 5 log, pamaéhan galur anu éksprési CDR1/CDR2-na kaleuleuwihi ampir nol | Zat warna 100 uM, inkubasi 30 menit, 660 nm dina 60 J per cm2, dumasar kana panalungtikan pangaruh pompa éfluks kana pamaéhan ku cahaya maké métilén biru |
| Hifa Trichophyton rubrum dibandingkeun jeung spora | Teu lumaku | MIC hifa kira-kira 6.3 ug per mL, spora kira-kira 2.0 ug per mL; pikeun ngahalangan CFU sagemblengna diperlukeun 5 ug per mL ditambah 100 J per cm2 pikeun hifa dibandingkeun jeung 1.25 ug per mL ditambah 40 J per cm2 pikeun spora | Protokol fotodinamik 635 nm, dumasar kana panalungtikan karentanan dina tahap-tahap dermatofit |
| Biofilm subgingival asak tina 33 spésiés, alat Calgary, poé 6 | MB hungkul ngurangan jumlah total leuwih ti 80 persén | MB ditambah LED 660 nm ngurangan aktivitas métabolik kira-kira 55 persén, teu aya parobahan susunan komunitas sacara lega | Zat warna 0.01 persén (100 ug per mL), 660 nm dina kira-kira 330 mW per cm2 salila 5 menit, pertumbuhan anaérobik, dumasar kana panalungtikan in vitro biofilm lisan multispésiés |
Aya tilu pola anu menonjol. Kahiji, stafilokokus Gram positif paéh dina kadar mikromolar anu handap, sedengkeun baktéri batang Gram négatif merlukeun zat warna kira-kira saratus kali leuwih loba dina poék, lantaran mémbran luar Gram négatif ngawatesan asupna zat warna. Cahaya ngurangan bédana, tapi henteu ngaleungitkeunana. Kadua, aksi antijamur métilén biru téh nyata tapi gumantung kana kaayaan: pamaéhan Candida ku métilén biru salaku antijamur ningkat pisan nalika dosis cahaya ningkat, sarta hiji parobahan fénotipe saperti éksprési pompa éfluks anu kaleuleuwihi bisa ngaleungitkeun pamaéhan 5 log dina dosis anu sarua. Katilu, biofilm anu asak kalakuanana béda ti suspénsi, sarta éta kontéks pikeun baris biofilm lisan.
Baktéri: di mana cahaya panglobana mantuan, jeung di mana henteu
Stafilokokus mangrupa conto anu sensitip. Malah nilai dina tabél tinjauan pikeun MRSA épidémik aya dina atawa di handapeun nilai vankomisin salaku pangbanding sanggeus cahaya dilarapkeun, sarta turunan dimétilasi hasilna leuwih alus deui lantaran métilasi ningkatkeun lipofilisitas jeung hasil oksigén singlet bari nolak réduksi kana wangun leuko. Rincian kimia éta penting: éta némbongkeun yén pamaéhan téh hasil tina panganteuran zat ditambah fotofisika, lain fotofisika hungkul.
Organisme Gram négatif némbongkeun bagian panganteuran zat. Pseudomonas merlukeun 500 uM dina poék jeung 25 uM ku cahaya, paningkatan dua puluh kali lipet, tapi nilai ku cahaya éta tetep jauh di luhur kisaran stafilokokus. Muatan kationik mantuan zat warna ngadeukeutan mémbran luar, tapi pénétrasi tetep jadi watesna. Formulasi, lilana inkubasi, jeung pilihan turunan leuwih gedé pangaruhna kana angka-angka ieu tibatan ngulang zat warna anu sarua dina dosis leuwih luhur.
Enterokokus méré pangéling pikeun ati-ati. Dina protokol anu leuwih heubeul, E. faecalis teu némbongkeun kaunggulan cahaya pisan, sarta E. faecium anu résistén kana vankomisin merlukeun molekul anu béda, lain cahaya anu leuwih loba. Saha waé anu nyutat hiji nilai MBC métilén biru minangka konstanta antibaktéri umum téh salah maca literatur. Teu aya konstanta kitu. Anu aya ngan nilai anu husus pikeun galur, médium, inokulum, inkubasi, panjang gelombang, jeung fluénsi. Cara maca éta nilai tanpa nyasabkeun diri sorangan dipedar dina pituduh napsirkeun kurva pamaéhan.
Jamur: rentan, tapi tahap jeung pompa anu nangtukeun
Témbok jamur anu diwangun ku glukan, manan, jeung kitin nimbulkeun masalah panyerepan anu béda ti baktéri, sarta jamur ogé miboga pertahanan aktif. Hasil éfluks Candida di luhur mangrupa conto anu pangécésna: zat warna sarua, cahaya sarua, médium sarua, tapi galur anu éksprésina kaleuleuwihi salamet, sedengkeun galur induk kaleungitan kira-kira 99.999 persén unit pembentuk koloni. Dermatofit nambahan diménsi tahap kamekaran. Spora jauh leuwih gampang paéh tibatan hifa, jadi protokol anu ngaleungitkeun spora masih bisa nyésakeun fragmén hifa anu hirup dina dosis anu sarua.
Éta sababna laporan antijamur métilén biru merlukeun disiplin cahaya anu sarua jeung laporan baktéri. Panalungtikan klinis fotodinamik kuku jeung kulit ngagabungkeun zat warna 1 nepi ka 2 persén jeung cahaya beureum anu diukur dina fluénsi anu ditangtukeun, dibarengan ku tindak lanjut, sarta ngabédakeun panémbong klinis tina bébasna jamur sacara mikologis. Éta uji dibahas dina ringkesan bukti fotodinamik pikeun jamur kuku jeung kulit. Ngoleskeun zat warna éncér kana lési dina cahaya rohangan ngan ngahasilkeun warnana, tapi henteu ngalaksanakeun prosedurna.
Mariksa biofilm: modél lisan 33 spésiés
Panalungtikan biofilm lisan multispésiés taun 2024 pantes diperhatikeun lantaran nguji kasus anu hésé, lain anu gampang. Tilu puluh tilu spésiés lisan, kaasup Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium, jeung streptokokus lisan, tumuwuh sacara anaérobik jadi biofilm asak dina poé 6. Perlakuanana nyaéta zat warna 0.01 persén jeung LED 660 nm salila 5 menit dina iradians anu luhur. Zat warna hungkul boh cahaya hungkul ngurangan jumlah total sacara gedé, sarta gabunganana ngurangan aktivitas métabolik kira-kira satengahna, tapi komunitasna henteu robah susunan sarta biofilmna henteu jadi stéril.
Éta pangaruh anu nyata kalayan wates anu diaku sacara jujur. Éta ngarojong perlakuan fotodinamik salaku tambahan lokal dina kantong periodontal anu geus diberesihan, lain salaku cairan kekemu anu nyalira ngubaran periodontitis anu geus didiagnosis. Ieu nganteurkeun urang kana jurang anu leuwih umum.
Naha pamaéhan di laboratorium henteu sarua jeung perlakuan
MBC planktonik ngalaan sél anu saragam kana zat warna anu saragam jeung cahaya anu saragam dina médium anu ngandung oksigén. Lési henteu nyadiakeun éta kaayaan. Matriks ngalambatkeun asupna zat, kaayaan anu mirip sél persister tahan kana oksidasi, getih jeung éksudat nyerep cahaya, géométri jaringan nyésakeun bagian anu kalangkangan, sarta kantong hipoksik ngurangan réaksi kimia Tipe II sabab, dumasar kana définisina, oksigén singlet merlukeun oksigén molekular. Inféksi campuran nambahan spésiés anu béda dina panyerepan jeung karentanan, jadi hiji nilai galur rujukan henteu bisa ngawakilan lokasi éta.
Conto lisan ngajadikeun jurang éta écés. Ngurangan Porphyromonas atawa streptokokus dina cawan, atawa neken biofilm hasil kultur nepi ka satengahna, henteu ngabuktikeun yén cairan kekemu biru ngubaran periodontitis, nyageurkeun inféksi éndodontik, atawa ngaleungitkeun baktéremia. Perawatan periodontal klinis gumantung kana pangrusakan mékanis jeung panyabutan biofilm ditambah ngokolakeun anatomi kantong, kalayan perlakuan dumasar cahaya ditalungtik salaku tambahan lokal. Konséntrasi zat warna anu maéhan dina sumur uji henteu boga hubungan anu tetep jeung konséntrasi anu nepi ka baktéri handapeun garis gusi, sarta cahaya rohangan lain dosis 660 nm. Dosis, kaamanan, jeung wates interaksi pikeun sagala pamakéan lisan kudu ditangtayungan ku klinisi, sakumaha dipedar dina rujukan kaamanan jeung interaksi.
Naon anu henteu dibuktikeun ku bukti ieu
Ieu lain klaim désinféktan rumah tangga. Tabél baktérisida ngagunakeun galur, médium, waktu kontak, spéktrum, jeung fluénsi anu ditangtukeun. Éta henteu ngajelaskeun nanaon ngeunaan permukaan dapur, waktu kontak anu diperlukeun dina kokotor organik, atawa standar régulasi désinféksi.
Ieu ogé lain pangganti antibiotik sistemik. Aksi fotodinamik konvénsional merlukeun zat warna, cahaya anu kaserep, jeung oksigén dina tempat anu sarua dina waktu anu sarua. Cahaya henteu ngahontal lokasi anu jero atawa sumebar saperti ubar anu diteureuy ngahontal getih. Literatur nempatkeun pendekatan ieu pikeun inféksi lokal anu bisa dihontal atawa salaku tambahan, saluyu jeung cara Wainwright ngajelaskeun désinféksi lokal ti mimiti.
Ringkesan anu saimbang leuwih heureut tapi tetep pikaresepeun. Métilén biru miboga aktivitas antimikroba anu sedeng dina poék, sarta cahaya beureum ngaktipkeun pangaruh fotodinamik anu jauh leuwih gedé pikeun loba baktéri jeung jamur, kalawan babandingan cahaya jeung poék anu gedé saperti 500 ka 25 uM pikeun Pseudomonas jeung 80 ka 20 uM pikeun MRSA épidémik, dibarengan ku kagagalan anu méré palajaran dina enterokokus jeung Candida anu kamampuh éfluksna alus. Larapna hasil ieu ditangtukeun ku panganteuran zat, fisiologi biofilm, jeung oksigén sarua gedéna jeung ku konséntrasi nominal zat warna. Tetep écéskeun éta kaayaan, mangka angka-angkana boga harti. Leungitkeun kaayaan éta, mangka angka-angkana teu boga harti.