Метилени кабуд бар зидди биофилмҳо: таҳқиқоти лаборатории бо рӯшноӣ фаъолшаванда чиро чен мекунанд

Биофилм тӯдаи ҳуҷайраҳои дар моеъ шинокунанда нест. Он сохтор аст: ҳуҷайраҳое, ки ба сатҳ часпида, дар матритсаи аз полисахаридҳо, сафедаҳо ва DNA-и берунҳуҷайравӣ сохтаи худ ҷой гирифтаанд; дар ин сохтор аз берун ба дарун градиентҳои оксиген ва моддаҳои ғизоӣ мавҷуданд. Маҳз ҳамин сохтор сабаб мешавад, ки пайвастагие, ки бактерияҳои дар суспензия бударо дар чанд дақиқа мекушад, метавонад бар зидди ҳамон организмҳои ҳамчун биофилм парваришшуда ноком шавад. Ҳар иддао дар бораи метилени кабуд ва биофилмҳо бояд бо дарназардошти ҳамин сохтор хонда шавад, зеро матритса муайян мекунад, ки чӣ қадар ранг ба ҳуҷайраҳо ва чӣ қадар рӯшноӣ ба ранг мерасад.

Ин баррасӣ маҳз се манбаъро дар бар мегирад. Яке маълумоти заминавӣ медиҳад. Дуи дигар таҷрибаҳои лабораторӣ мебошанд. Ҷудо нигоҳ доштани ин нақшҳо асоси тамоми равиш аст ва аз хатои маъмултарини ин мавзӯъ пешгирӣ мекунад: овардани натиҷаи зарфи лабораторӣ гӯё он далели табобати сироят дар инсон бошад.

Манбаи заминавӣ дар бораи химия аст, на куштани микроорганизмҳо

Қадимтарини ин се манбаъ баррасии нақлии рушди фотосенсибилизаторҳои фенотиазиний аст, ки соли 2005 нашр шудааст. Он роҳи метилени кабудро аз ранги асри 19 то пайвастагии пешсаф барои терапияи фотодинамикии саратон ва баъдтар барои химиотерапияи зиддимикробии фотодинамикӣ пайгирӣ мекунад. Саҳми он шарҳи робитаи сохтор ва фаъолият аст: метилонии хромофор липофилӣ будан, ҳосили оксигени синглетӣ ва қувваи фотобактерисидиро зиёд карда, ҳамзамон барқароршавӣ ба шакли камфаъолтари лейкоро суст мекунад. Он мушкили ин соҳаро низ равшан баён мекунад. Аксари гузоришҳо рангҳои стандартии тиҷоратиро истифода бурдаанд ва таҳияи ҳосилаҳо нисбатан кам будааст.

Ин баррасиро барои қисми механизми модели зеҳнии худ истифода баред: рӯшноӣ рангро ба ҳолати барангехта мегузаронад, ҳолати триплетӣ бо оксиген тавассути интиқоли энергияи навъи II барои ҳосил кардани оксигени синглетӣ ё тавассути интиқоли электронии навъи I барои ҳосил кардани радикалҳо ҳамкорӣ мекунад. Маҳз ҳамин ҳамлаи бисёромила сабаб мешавад, ки механизмҳои маъмулии муқовимат дар баробари куштори фотодинамикӣ чандон кор накунанд. Барои коҳиши логарифмӣ ба он истинод накунед. Он чунин коҳишро чен накардааст. Фотохимияи васеътари ин механизм дар маҷмӯаи далелҳои терапияи фотодинамикӣ шарҳ дода шудааст ва қоидаҳои дарозии мавҷ, ки муайян мекунанд оё чароғи мушаххас метавонад онро ба кор андозад, дар мақолаи метилени кабуд рӯшноии сурхро чӣ гуна ҷаббида мегирад баррасӣ шудаанд.

Ду таҷрибаи биофилмӣ, ду тарзи гуногуни муайян кардани натиҷа

Ҳар ду мақолаи таҷрибавӣ таъсири фотодинамикии метилени кабудро ба биофилмҳои даҳон дар 660 nm месанҷанд ва қариб дар ҳеҷ ҷузъиёти дигар яксон нестанд. Ҷамоаҳои гуногун, синну соли гуногун, таркибҳои гуногуни ранг, вояҳои гуногуни рӯшноӣ ва, пеш аз ҳама, нишондиҳандаҳои ниҳоии гуногун. Ҳамин фарқият нуқтаи асосии ин мақола ва маводи муқоисавии аслии зер аст.

Якум таҳқиқоти in vitro-и биофилми болиғи бисёрнамудии зери милки дандон мебошад, ки соли 2024 нашр шудааст. Сию се намуд якҷоя дар мехчаҳои полистирении дастгоҳи Calgary Biofilm Device парвариш карда шуданд ва дар шароити анаэробӣ ғизо гирифтанд; муҳити ғизоӣ пас аз 72 соат иваз карда шуд ва парвариш то муҳлати номиналии 7 рӯз идома ёфт. Коркард бо метилени кабуди озод дар консентратсияи 0.01 фоиз ва LED-и сурхи 660 nm бо шиддати тақрибан 330 mW бар ҳар cm мураббаъ, дар масофаи 2 mm, барои 5 дақиқа гузаронида шуд; ҳосили зарб тақрибан 99 J бар ҳар cm мураббаъро медиҳад. Тарҳи таҷриба фактории возеҳ бо чор гурӯҳ аст: назорати коркарднашуда, ранг бе рӯшноӣ, рӯшноӣ бе ранг ва ранг бо рӯшноӣ.

Дуюм таҳқиқоти in vitro-и биофилми даҳон бо колонизаторҳои аввалия мебошад, ки соли 2021 нашр шудааст. Чор намуди Streptococcus якҷоя дар лавҳаҳои 96-чоҳакӣ бо 1 фоиз сахароза барои 24 соат парвариш карда шуданд. Фотосенсибилизатор метилени кабуди ба нанозарраҳои бета-сиклодекстрин пайвастшуда дар консентратсияи 4.65 микромолярӣ буд — таркиби интиқолие, ки барои гузаронидани ранг аз монеаҳои биофилм пешбинӣ шудааст. Ҳар ду манбаи рӯшноӣ сурх, бо дарозии мавҷи 660 nm ва вақти таъсири 90 сония буданд, аммо вояҳо хеле фарқ мекарданд: 320 J бар ҳар cm мураббаъ барои гурӯҳи лазерӣ ва 8.1 J бар ҳар cm мураббаъ барои гурӯҳи LED. Гурӯҳҳои назоратӣ ранг бе рӯшноӣ, танҳо лазер, танҳо LED, маҳлули намакӣ ҳамчун назорати манфӣ ва хлоргексидини 0.2 фоизро ҳамчун меъёри муқоисавии зиддимикробӣ дар бар мегирифтанд.

Ҷамоаи анаэробии 7-рӯзаи иборат аз 33 намуд ва биофилми 24-соатаи колонизаторҳои аввалияи иборат аз 4 намуд низомҳои гуногуни ченкунӣ мебошанд. Рақамҳои зеринро миёнагирӣ кардан мумкин нест.

Ҳар таҳқиқот воқеан чиро чен кард

Дар таҳқиқоти биофилми болиғ нишондиҳандаҳои ниҳоӣ фаъолияти метаболикӣ тавассути барқароршавии TTC бо хондани натиҷа дар 485 nm ва миқдори бактерияҳо тавассути гибридизатсияи DNA–DNA бо усули тахтаи шоҳмотӣ бо зондҳо барои 33 намуд буданд; ҳадди ошкорсозӣ тақрибан 10,000 ҳуҷайра буд. Кишт барои ҳисоб кардани микроорганизмҳои қобили ҳаёт, ченкунии биомасса бо бунафши кристаллӣ, тасвиргирии ҳуҷайраҳои зинда ва мурда ва пайгирии афзоиши такрорӣ гузаронида нашуданд. Танҳо LED фаъолияти метаболикиро нисбат ба гурӯҳҳои бе LED тақрибан 50 фоиз кам кард ва ранг бо LED онро тақрибан 55 фоиз кам кард. Ранг бе рӯшноӣ аз ҷиҳати оморӣ бо назорати коркарднашуда дар як гурӯҳ ҷой гирифт. Аз рӯйи шумораи аз DNA муайяншуда, ранг бе рӯшноӣ, танҳо LED ва ранг бо LED ҳама аз назорат ба таври оморӣ назаррас пасттар буданд, аммо байни ин се гурӯҳ фарқи назаррас набуд. Муаллифон оқибати онро мустақим баён мекунанд: коркардҳо биофилми полимикробии аллакай ташаккулёфта ва часпидаро нобуд накарданд ва биофилми болиғи пародонтӣ ба вайрон кардани механикии сохтор ниёз дорад; фотодинамика ҳадди аксар метавонад усули ёрирасон бошад.

Дар таҳқиқоти колонизаторҳои аввалия нишондиҳандаи ниҳоӣ микроорганизмҳои қобили ҳаёте буд, ки дар муҳитҳои ғизоии интихобӣ барқарор карда шуда, дар миқёси логарифмӣ ифода мешуданд. Гурӯҳи ранг бе рӯшноӣ аз маҳлули намакӣ фарқ накард. Ҳар ду гурӯҳи бо рӯшноӣ фаъолшуда — лазер бо ранги дар капсула ҷойгиршуда ва LED бо ранги дар капсула ҷойгиршуда — шумораи микроорганизмҳои қобили ҳаётро нисбат ба назорати манфӣ то тақрибан 4 log кам карданд, яъне коҳиши 10,000-карата ё 99.99 фоиз аз рӯйи ҳамин нишондиҳанда. Ҳеҷ кадоме аз онҳо аз ҷиҳати оморӣ аз хлоргексидин фарқ накард. Қиматҳои танҳо рӯшноӣ ва ранг дар торикӣ ҳамчун рақамҳои алоҳидаи боэътимоди log гузориш нашудаанд, бинобар ин хулосаи дақиқ ҳамонест, ки мақола дастгирӣ мекунад: ранги дар капсула ҷойгиршудаи бо рӯшноӣ фаъолшуда коҳишро ба вуҷуд овард, ранг дар торикӣ чунин накард ва андозаи коҳиш дар ин модели биофилми ҷавон бо меъёри муқоисавии антисептикӣ баробар буд.

Ҳеҷ яке аз ин мақолаҳо афзоиши такрорӣ пас аз коркард, биомассаи боқимонда ё сохтори матритсаро чен накардааст. Коҳиши CFU дар бораи матритсаи боқимонда чизе намегӯяд. Пастшавии метаболизм дар бораи микроорганизмҳои зиндамонда чизе намегӯяд. Ҳисоб аз рӯйи DNA муайян карда наметавонад, ки кадом ҳуҷайраҳо зиндаанд.

Муқоисаи усулҳои санҷиш ва нишондиҳандаҳои ниҳоӣ

Ин ҷадвал маводи муқоисавии мақола аст. Сатрро аз чап ба рост хонед, то бубинед, ки як таҳқиқот чиро исбот мекунад; сутунро аз боло ба поён хонед, то бубинед, ки кадом саволҳо дар ҳар ду таҳқиқот беҷавоб мондаанд.

Се фарқият сазовори таъкиданд. Аввал, дар модели болиғ гурӯҳи танҳо рӯшноӣ қариб тамоми таъсири метаболикиро шарҳ медиҳад, бинобар ин рақами 55 фоиз маънои куштори тавассути ранг баамаломадаро надорад. Дуюм, дар модели ҷавон таркиб дар торикӣ ғайрифаъол аст ва таъсир танҳо бо рӯшноӣ пайдо мешавад, ки аломати фаъолшавӣ бо рӯшноӣ аст. Сеюм, коҳиши 80 фоизи шумораи аз DNA муайяншуда аз ҷиҳати математикӣ танҳо дар сурате ба тақрибан 0.7 log наздик мебуд, ки тағйирёбанда шумораи микроорганизмҳои қобили ҳаёт мебуд; он чунин нест, бинобар ин онро ҳеҷ гоҳ набояд ҳамчун куштори логарифмӣ иқтибос кард. Маълумоти марбут ба биофилми дандонӣ дар бахши биофилми даҳон ва таҳқиқоти дандонпизишкӣ ҷамъ оварда шудааст. Усули умумии ҷудо кардани моделҳо, роҳҳои истифода ва нишондиҳандаҳои ниҳоӣ дар таҳқиқотҳои гуногун дар дастури усулҳои лабораторӣ муфассал шарҳ дода шудааст.

Чаро таҳқиқоти биофилмҳо ба қоидаҳои махсуси хондан ниёз доранд

Чор тағйирёбанда муайян мекунанд, ки оё натиҷаи метилени кабуд дар биофилм берун аз лавҳаи таҷрибавии худ ягон маъно дорад.

Синну соли биофилм ва матритса дар ҷои авваланд. Биофилмҳои кӯҳнатар ғафстар буда, пайвандҳои арзии бештар доранд ва ворид шудани ранг ба онҳо душвортар аст. Муаллифони соли 2021 воридшавии ранг ва паҳншавии сусти рӯшноӣ аз байни биофилми сохторёфтаро маҳдудиятҳои асосӣ меноманд. Равишҳои истифодаи интиқолдиҳанда, монанди дар капсулаи сиклодекстрин ҷойгир кардан, кӯшиши ҳалли маҳз ҳамин маҳдудиятанд. Аз ин рӯ, таркиб тағйирёбандаи таҷрибавӣ аст, на ҷузъиёти хурд.

Ҳисобкунии воя дар ҷои дуюм аст. Қиматҳои флюенс дар ин ҷо бо ҳамон дарозии мавҷ қариб чил баробар фарқ мекунанд: аз 8.1 то 320 J бар ҳар cm мураббаъ. Шиддати шуоъдиҳӣ бошад, аз 90 mW то чанд W бар ҳар cm мураббаъ тағйир меёбад. Яксон будани дарозии мавҷ маънои яксон будани таъсири рӯшноиро надорад ва ҳеҷ яке аз таҳқиқотҳо вояро ба қадри кофӣ мунтазам тағйир намедиҳад, то каҷи вобастагиро муайян кунад.

Гурӯҳҳои назоратӣ дар ҷои сеюманд. Таҳқиқоте, ки гурӯҳи ранг дар торикӣ надорад, заҳрнокии худи рангро истисно карда наметавонад; таҳқиқоте, ки гурӯҳи танҳо рӯшноӣ надорад, ягон таъсирро ба фаъолшавӣ бо рӯшноӣ нисбат дода наметавонад. Ҳар ду мақола ҳар ду гурӯҳро дар бар мегиранд, ки ин бартарии онҳост. Мақолаи биофилми болиғ нишон медиҳад, ки чаро гурӯҳи танҳо рӯшноӣ муҳим аст: бе он натиҷаи метаболикӣ ҳамчун таъсири ранг хонда мешуд.

Нишондиҳандаҳои ниҳоӣ дар ҷои чоруманд. Қобили ҳаёт будан, метаболизм, миқдори DNA, биомасса, сохтор ва афзоиши такрорӣ шаш иддаои гуногун мебошанд. Ҳеҷ мақолаи ин ҷо беш аз дутои онҳоро чен намекунад. Хусусан афзоиши такрорӣ дар ҳамаашон омӯхта нашудааст, бинобар ин пойдории таъсир чен нашудааст, на ин ки нишон дода шудааст.

Ин таҳқиқотҳо дар бораи табобати сироят чиро собит намекунанд

Ҳеҷ яке аз ин моделҳо гардиши хун, ҳуҷайраҳои масуният, ҷараёни оби даҳон, навшавии моеъи ҷӯяки милки дандон ё тозакунии механикиро дар бар намегирад. Консентратсияи ранг дар чоҳак консентратсияи он дар бофта пас аз ягон роҳи истифода дар инсон нест. Як таъсири 5-дақиқаӣ ё 90-сониягӣ ба биофилми ҷавон ё ҳатто болиғи лабораторӣ курси табобат нест. Муаллифони таҳқиқоти биофилми болиғ худ инро мегӯянд: онҳо фотодинамикаро ҳамчун ёрирасони эҳтимолӣ ба тозакунии механикӣ пешниҳод мекунанд, на ҳамчун усули мустақили несткунӣ.

Хулосаи дуруст маҳдуд ва устувор аст. Метилени кабуди бо рӯшноӣ фаъолшуда метавонад метаболизм ва миқдори аз DNA муайяншударо дар ҷамоаи болиғи лаборатории даҳон бе нобуд кардани он коҳиш диҳад; дар он шароит танҳо рӯшноӣ қисми асосии таъсири метаболикиро ба вуҷуд меорад. Ранги тавассути сиклодекстрин интиқолёфта ва бо рӯшноӣ фаъолшуда метавонад шумораи микроорганизмҳои қобили ҳаётро дар биофилми ҷавони лаборатории стрептококкӣ ба чанд тартиби бузургӣ кам кунад, то дараҷае, ки бо хлоргексидин дар ҳамон модел муқоисашаванда аст. Ин ки оё яке аз ин мушоҳидаҳо ба сироят дар инсон татбиқ мешавад, ба интиқол, дастрасии рӯшноӣ, оксиген, анатомия ва нишондиҳандаҳои ниҳоии клиникӣ вобаста аст, ки ин таҷрибаҳо аслан барои чен кардани онҳо тарҳрезӣ нашуда буданд.