Metilen gögüniň biofilmlere garşy täsiri: ýagtylyk bilen işjeňleşdirilýän laboratoriýa barlaglary nämäni ölçeýär

Biofilm suwuklykda ýüzüp ýören öýjükleriň toplumy däldir. Ol bir gurluşdyr: ýüzüň üstüne ýapyşan öýjükler özleriniň döreden polisaharidlerden, beloklardan we öýjükden daşarky DNA-dan ybarat matriksine ýerleşýär; daşyndan içine tarap kislorodyň we iýmit maddalarynyň konsentrasiýasy üýtgeýär. Şol gurluş sebäpli suspenziýadaky bakteriýalary birnäçe minutda öldürýän birleşme şol bir organizmler biofilm görnüşinde ösdürilende täsirsiz bolup biler. Metilen gögüniň biofilmlere täsiri baradaky islendik pikire şol gurluşy göz öňünde tutup baha bermeli, sebäbi öýjüklere näçe boýagyň, boýaga bolsa näçe ýagtylygyň ýetýändigini matriks kesgitleýär.

Bu syn takyk üç çeşmäni öz içine alýar. Olaryň biri umumy maglumat berýär. Iki sanysy laboratoriýa synagydyr. Bu rollary biri-birinden aýyrmak tutuş çemeleşmäniň özenidir we bu ugurdaky iň köp duş gelýän ýalňyşlygyň öňüni alýar: laboratoriýa gapjagazynda alnan netijäni adamdaky ýokanjy bejermek üçin subutnama ýaly görkezmek.

Umumy maglumat berýän çeşme öldürmek barada däl-de, himiýa barada

Üç çeşmäniň iň könesi 2005-nji ýylda çap edilen fenotiazin fotosensibilizatorlarynyň ösdürilişi baradaky beýan ediji syndyr. Ol metilen gögüniň 19-njy asyryň boýagyndan rak keseliniň fotodinamiki bejergisi, soňra bolsa fotodinamiki antimikrob himiýa bejergisi üçin esasy birleşmä öwrülişini beýan edýär. Onuň goşandy gurluş bilen işjeňligiň arasyndaky baglanyşygy düşündirmekdir: hromoforyň metilleşdirilmegi lipofilligi, singlet kislorodyň çykymyny we ýagtylyk arkaly bakteriýalary öldüriji täsiri ýokarlandyrýar, şol bir wagtda işjeňligi pes leýko görnüşine gaýtarylmagy haýalladýar. Syn bu ugurdaky meseläni hem açyk görkezýär. Hasabatlaryň köpüsinde adaty täjirçilik boýaglary ulanylypdyr, olaryň önüm görnüşlerini ösdürmäge bolsa birneme az üns berlipdir.

Bu syny düşünje nusgaňyzyň mehanizm bölümi üçin ulanyň: ýagtylyk boýagy oýandyrýar, triplet ýagdaýy bolsa II görnüşli energiýa geçirişi arkaly kisloroddan singlet kislorod ýa-da I görnüşli elektron geçirişi arkaly radikallar döredýär. Şu köp faktorly täsir sebäpli adaty durnuklylyk mehanizmleri fotodinamiki öldürilmäge garşy kän işlemez. Ony logarifmiki azalma üçin çeşme hökmünde görkezmäň. Ol şeýle azalmany ölçemändir. Bu mehanizmiň aňyrsyndaky has giň fotohimiýa fotodinamiki bejergi baradaky subutnamalar ýygyndysynda düşündirilýär; belli bir çyranyň ony herekete getirip biljekdigini kesgitleýän tolkun uzynlygy düzgünleri bolsa metilen gögüniň gyzyl ýagtylygy nähili siňdirýändigi baradaky makalada beýan edilýär.

Iki biofilm synagy, netijäniň iki dürli ölçeg düşünjesi

Iki synag makalasy hem metilen gögüniň 660 nm-de agyz boşlugynyň biofilmlerine fotodinamiki täsirini barlaýar, emma beýleki meseleleriň diýen ýaly hiç birinde meňzeş däldir. Mikrob jemgyýetleri, olaryň ýaşy, boýag formulalary, ýagtylyk dozalary we, ilkinji nobatda, ahyrky görkezijiler tapawutlanýar. Şol tapawut bu makalanyň esasy meselesidir we aşakdaky özboluşly deňeşdirme materialynyň hem özenidir.

Birinjisi 2024-nji ýylda çap edilen ýetişen, köp görnüşli diş etiniň aşagyndaky biofilmiň in vitro barlagydyr. Otuz üç görnüş Calgary Biofilm Device enjamynyň polistirol çüýjagazlarynda bilelikde ösdürilipdir we anaerob şertlerde iýmitlendirilipdir. 72 sagatdan soň iýmitlendiriş gurşawy çalşyrylyp, ösüş şertli 7 güne çenli dowam etdirilipdir. Täsir üçin 0.01 göterim erkin metilen gögüniň ergini we takmynan her kwadrat cm üçin 330 mW bolan 660 nm gyzyl LED 2 mm aralykdan 5 minut ulanylypdyr; bu bahalar köpeldilende takmynan her kwadrat cm üçin 99 J bolýar. Synagyň gurluşy dört toparly aýdyň faktorlaýyn meýilnamadyr: hiç hili täsir edilmedik gözegçilik topary, ýagtylyksyz boýag, boýagsyz ýagtylyk we boýag bilen ýagtylygyň bilelikdäki täsiri.

Ikinjisi 2021-nji ýylda çap edilen agyz boşlugynda ir kolonizasiýa edýän biofilmiň in vitro barlagydyr. Streptococcus-yň dört görnüşi 1 göterim saharoza bilen 96 guýujykly plastinalarda 24 sagat bilelikde ösdürilipdir. Fotosensibilizator hökmünde beta-siklodekstrin nanopartikullary bilen baglanyşdyrylan, 4.65 mikromolýar konsentrasiýaly metilen gögi ulanylypdyr; bu formula boýagy biofilmiň päsgelçiliklerinden geçirmek üçin niýetlenipdir. Iki ýagtylyk çeşmesi hem 660 nm gyzyl ýagtylyk beripdir we täsir wagty 90 sekunt bolupdyr, emma dozalar düýpli tapawutlanypdyr: lazer topary üçin her kwadrat cm üçin 320 J, LED topary üçin bolsa her kwadrat cm üçin 8.1 J. Gözegçilik toparlaryna ýagtylyksyz boýag, diňe lazer, diňe LED, negatiw gözegçilik hökmünde fiziologik duz ergini we antimikrob deňeşdirme nusgasy hökmünde 0.2 göterim hlorheksidin girizilipdir.

7 günlük, 33 görnüşli anaerob jemgyýet bilen 24 sagatlyk, 4 görnüşli ir kolonizasiýa edýän biofilm dürli ölçeg ulgamlarydyr. Aşakdaky sanlaryň ortaça bahasyny hasaplamak bolmaz.

Her barlag aslynda nämäni ölçedi

Ýetişen biofilm barlagynda ahyrky görkezijiler 485 nm-de okalýan TTC-niň gaýtarylmagy arkaly ölçenen metabolik işjeňlik we 33 görnüş üçin zondlar bilen küşt tagtasy görnüşindäki DNA–DNA gibridleşdirilmesi arkaly ölçenen bakteriýa mukdary bolupdyr; ýüze çykaryş çägi takmynan 10,000 öýjük bolupdyr. Ýaşaýşa ukyply öýjükleri sanamak üçin ekim, kristal melewşe bilen biomassa ölçegi, janly we öli öýjükleriň şekillendirilmegi ýa-da gaýtadan ösüşe soňraky gözegçilik geçirilmändir. Diňe LED ulanylanda metabolik işjeňlik LED ulanylmadyk toparlara görä takmynan 50 göterim, boýag bilen LED bile ulanylanda bolsa takmynan 55 göterim azaldypdyr. Diňe boýag ulanylan topar statistiki taýdan täsir edilmedik gözegçilik topary bilen bir topara giripdir. DNA esasynda alnan sanlarda diňe boýag, diňe LED we boýag bilen LED bilelikde ulanylan toparlaryň üçüsi hem gözegçilik toparyndan statistiki taýdan ähmiýetli derejede pes bolupdyr, ýöne olaryň öz aralarynda ähmiýetli tapawut bolmandyr. Awtorlar netijäni göni aýdýarlar: ulanylan täsirler eýýäm emele gelen, ýüzüň üstüne ýapyşan köp mikrobdan ybarat biofilmi ýok etmändir; ýetişen periodontal biofilmiň gurluşyny mehaniki taýdan bozmak zerurdyr, fotodinamiki täsir bolsa iň köp goşmaça usul bolup biler.

Ir kolonizasiýa edýän biofilm barlagynda ahyrky görkeziji saýlaýjy ösdürme gurşawlarynda dikeldilip ösdürilen ýaşaýşa ukyply mikroorganizmler bolup, olaryň sany logarifmiki şkalada görkezilipdir. Ýagtylyksyz boýag topary fiziologik duz ergininden tapawutlanmandyr. Ýagtylyk bilen işjeňleşdirilen iki topar hem — lazer bilen kapsulirlenen boýag we LED bilen kapsulirlenen boýag — negatiw gözegçilik toparyna görä ýaşaýşa ukyply mikroorganizmleriň sanyny takmynan 4 log-a çenli azaldypdyr. Bu şol ölçeg boýunça 10,000 esse ýa-da 99.99 göterim azalmadyr we iki toparyň hiç biri hem hlorheksidinden statistiki taýdan tapawutlanmandyr. Diňe ýagtylyk we diňe garaňkylyk şertleriniň bahalary aýratyn, ygtybarly log sanlary hökmünde berilmändir. Şonuň üçin dogruçyl jem makalanyň goldaýan netijesidir: ýagtylyk bilen işjeňleşdirilen kapsulirlenen boýag azalmany döredipdir, garaňkylykdaky boýag bolsa döretmändir; bu ýaş biofilm modelinde azalmanyň ululygy antiseptik deňeşdirme nusgasyna deň bolupdyr.

Iki makalanyň hiç biri täsirden soňky gaýtadan ösüşi, galan biomassany ýa-da matriksiň gurluşyny ölçemändir. CFU-nyň azalmagy galan matriks barada hiç zat aýtmaýar. Metabolizmiň peselmegi diri galanlar barada hiç zat aýtmaýar. DNA boýunça san haýsynyň diridigini görkezip bilmeýär.

Seljeriş usullarynyň we ahyrky görkezijileriň deňeşdirilmegi

Bu tablisa makalanyň deňeşdirme materialydyr. Bir barlagyň nämäni subut edýändigini görmek üçin setir boýunça okaň, iki barlagyň hem haýsy soraglara jogap bermeýändigini görmek üçin bolsa sütün boýunça okaň.

Üç tapawudy aýratyn bellemek gerek. Birinjiden, ýetişen modelde diňe ýagtylyk topary metabolik täsiriň diýen ýaly hemmesini düşündirýär, şonuň üçin 55 göterim görkezijisi boýagyň araçylygy bilen öldürilmegi aňlatmaýar. Ikinjiden, ýaş modelde garaňkylykdaky formula işjeň däl we täsir diňe ýagtylyk bilen ýüze çykýar; bu fotoişjeňleşmäniň häsiýetli alamatydyr. Üçünjiden, DNA esasynda alnan sanlaryň 80 göterim peselmegi matematiki taýdan diňe üýtgeýän ululyk ýaşaýşa ukyply öýjükleriň sany bolan ýagdaýynda takmynan 0.7 log-a deň bolardy. Emma ol beýle ululyk däl, şonuň üçin ony hiç haçan logarifmiki öldüriliş hökmünde görkezmeli däldir. Diş biofilmi bilen bagly giňişleýin maglumat agyz boşlugynyň biofilmi we diş barlaglary bölüminde jemlenýär; barlaglaryň modellerini, berliş ýollaryny we ahyrky görkezijilerini aýry-aýry seljermegiň umumy usuly bolsa laboratoriýa usullary boýunça gollanmada jikme-jik düşündirilýär.

Biofilm barlaglaryna näme üçin aýratyn düşündiriş düzgünleri gerek

Metilen gögüniň biofilm boýunça alnan netijesiniň öz synag plastinasyndan başga ýagdaýlar üçin hem ähmiýetiniň bardygyny dört üýtgeýän ululyk kesgitleýär.

Ilkinji ýerde biofilmiň ýaşy we matriksi durýar. Has köne biofilmler has galyň, olaryň içki kese baglanyşyklary has köp we boýagyň olara aralaşmagy has kyn bolýar. 2021-nji ýylyň awtorlary boýagyň aralaşmagyny we ýagtylygyň tertipleşen biofilm arkaly gowşak ýaýramagyny esasy çäklendirmeler hökmünde görkezýärler. Siklodekstrin bilen kapsulirlemek ýaly daşaýjy strategiýalar hut şol çäklendirmä jogap bermäge synanyşykdyr. Şonuň üçin formula ownuk jikme-jiklik däl-de, synagyň üýtgeýän ululygydyr.

Ikinji ýerde dozanyň arifmetikasy durýar. Bu barlaglarda şol bir tolkun uzynlygynda energiýa dykyzlygynyň bahalary her kwadrat cm üçin 8.1-den 320 J-e çenli, ýagny tas kyrk esse aralygy öz içine alýar. Şöhlelenme kuwwatynyň dykyzlygy bolsa her kwadrat cm üçin 90 mW-dan birnäçe W-a çenli üýtgeýär. Birmeňzeş tolkun uzynlygy birmeňzeş täsiri aňlatmaýar we iki barlagyň hiç biri dozany egrini kesgitlemäge ýeterlik derejede yzygiderli üýtgetmeýär.

Üçünji ýerde gözegçilik toparlary durýar. Garaňkylykda boýag ulanylýan topary bolmadyk barlag boýagyň özüne mahsus zäherliligini aradan aýryp bilmez, diňe ýagtylyk ulanylýan topary bolmadyk barlag bolsa hiç bir täsiri fotoişjeňleşmä degişli edip bilmez. Iki makalada hem bu toparlaryň ikisi bar, bu olaryň artykmaçlygydyr. Ýetişen biofilm baradaky makala diňe ýagtylyk toparynyň näme üçin möhümdigini görkezýär: ol bolmadyk bolsa, metabolik netije boýagyň täsiri hökmünde düşündirilerdi.

Dördünji ýerde ahyrky görkezijiler durýar. Ýaşaýşa ukyplylyk, metabolizm, DNA mukdary, biomassa, gurluş we gaýtadan ösüş alty dürli tassyklamadyr. Bu ýerdäki makalalaryň hiç biri olaryň ikisinden köpüsini ölçemeýär. Hususan-da, gaýtadan ösüş hiç birinde barlanmandyr, şonuň üçin täsiriň dowamlylygy subut edilen däl-de, ölçenmedik ýagdaýdyr.

Munuň ýokanjy bejermek barada nämäni subut etmeýändigi

Bu synag ulgamlarynyň hiç birinde gan aýlanyşy, immun öýjükleri, tüýkülik akymy, diş eti ýarçygynyň suwuklygynyň täzelenmegi ýa-da mehaniki arassalama ýok. Guýujykdaky boýagyň konsentrasiýasy adama haýsydyr bir ýol bilen berlenden soň dokumadaky konsentrasiýa däldir. Ýaş ýa-da hatda ýetişen laboratoriýa biofilmine bir gezeklik 5 minutlyk ýa-da 90 sekuntlyk täsir bejergi kursy däldir. Ýetişen biofilm barlagynyň awtorlary fotodinamiki täsiri özbaşdak ýok ediş usuly hökmünde däl-de, mehaniki aýyrmagyň mümkin bolan goşmaçasy hökmünde häsiýetlendirip, muny özleri hem aýdýarlar.

Dogry jem çäkli we esaslydyr. Ýagtylyk bilen işjeňleşdirilen metilen gögi ýetişen laboratoriýa agyz mikrob jemgyýetini ýok etmezden, onuň metabolizmini we DNA esasynda kesgitlenen mukdaryny peseldip biler; şol synag şertlerinde metabolik täsiriň esasy bölegini diňe ýagtylyk döredýär. Siklodekstrin bilen daşalýan, ýagtylyk arkaly işjeňleşdirilen boýag ýaş laboratoriýa streptokokk biofilminde ýaşaýşa ukyply mikroorganizmleriň sanyny birnäçe onluk dereje azaldyp, şol modeldäki hlorheksidin bilen deňeşdirip boljak derejä ýetirip biler. Bu iki synlamanyň haýsydyr biriniň adamdaky ýokanja degişli bolup biljekdigi boýagyň ýetirilmegine, ýagtylygyň elýeterliligine, kisloroda, anatomiýa we bu synaglaryň asla ölçemek üçin meýilleşdirilmedik kliniki ahyrky görkezijilerine baglydyr.