Artikulo
Photodynamic therapy na may methylene blue: paano pinag-aaralan ang paggamot
Parang dalawang hakbang lamang ang photodynamic therapy na may methylene blue. Maglagay ng asul na pangkulay, saka tutukan ng pulang liwanag. Mali ang ganitong pag-unawa, at dito nagmumula ang karamihan ng kalituhan tungkol sa paggamot na ito. Ang pamamaraang pinag-aaralan ay may tatlong bahaging kailangang magsabay sa iisang lugar at oras: photosensitizer sa anyong sumisipsip ng liwanag, mga photon na may angkop na wavelength sa sinusukat na dosis, at molecular oxygen na tatanggap ng inililipat na enerhiya. Kapag inalis ang alinman sa mga bahaging ito, walang mekanismong magpapaliwanag sa sinasabing epekto.
Ipinapaliwanag ng artikulong ito kung paano inilalarawan ng mga mananaliksik ang sistemang iyon na may tatlong bahagi, kung aling mga parameter ang kinokontrol nila, at kung bakit hindi maaaring gawing pamamaraan sa bahay ang isang nailathalang wavelength at halaga ng enerhiya. Ang mga resulta tungkol sa kanser ay nasa hiwalay na pagsusuri ng methylene blue at pananaliksik sa kanser, at ang mga paggamit sa ngipin ay tinipon sa pananaliksik sa photodynamic therapy para sa bibig at ngipin. Hindi inuulit dito ang alinman sa dalawa.
Ang pangkulay ay isang photosensitizer, hindi simpleng pampakulay
Malakas sumipsip ng pulang liwanag ang methylene blue, na may pinakamataas na pagsipsip ng monomer malapit sa 664 hanggang 666 nm at napakataas na molar absorptivity. Dahil sa saklaw na iyon ng pagsipsip, gumagamit ng mga pinagmumulan ng pulang liwanag ang mga pag-aaral ng photodynamic therapy na may methylene blue, karaniwan sa saklaw na humigit-kumulang 630 hanggang 680 nm. Maaaring magmukhang maliwanag ang isang lamp na nasa labas ng saklaw na iyon kahit halos wala itong naibibigay na magagamit na eksitasyon. Ipinapaliwanag ang mga tuntunin sa wavelength na batayan ng pagpiling iyon sa kung paano sumisipsip ng pulang liwanag ang methylene blue.
Ang pagsipsip ay unang hakbang lamang. Lumilipat ang na-excite na pangkulay sa isang triplet state na mas matagal nananatili, at mula roon ay may dalawang posibleng landas ng reaksiyong photochemical. Sa kemistriyang Type I, nakikipagpalitan ang na-excite na pangkulay ng mga electron o hydrogen atom sa mga kalapit na substrate at lumilikha ng mga radical, kasama ang mga kasunod na reaksiyong may superoxide. Sa kemistriyang Type II, direktang naglilipat ng enerhiya ang pangkulay na nasa triplet state sa oxygen na nasa ground state at lumilikha ng singlet oxygen. Sa mga kondisyong may oxygen, pangunahing kumikilos ang methylene blue bilang sensitizer na lumilikha ng singlet oxygen, na may naiulat na quantum yield na malapit sa 0.5 sa tubig, samantalang tumataas o bumababa ang ambag ng Type I depende sa lokal na kapaligiran. Inilalarawan ng pagsusuri noong 1993 sa photochemistry ng methylene blue kasama ang mga biyolohikal na substrate ang dalawang landas at ipinapakita kung bakit hindi malalaman ang balanse ng mga ito mula lamang sa etiketa ng pangkulay.
Tinutukoy rin ng parehong pagsusuri ang pangunahing target na nucleic acid. Ang guanine ang may pinakamababang oxidation potential sa mga base ng DNA, kaya mas pinipiling i-oxidize ito ng singlet oxygen, na bumubuo ng mga produktong gaya ng 8-oxo-deoxyguanosine. Hindi kailangan ang intercalation sa DNA para mangyari ang pinsalang iyon. Ngunit nagbababala rin ang pagsusuri laban sa pagtingin sa DNA bilang buong paliwanag. Nag-o-oxidize ang methylene blue ng mga protina, lipid, at lamad, at ang target na nagdudulot ng pagkamatay sa anumang eksperimento ay nakadepende sa kung saan naiipon ang pangkulay. Kaya ang konsentrasyon sa solusyong nakapaligid sa sample ay hindi maaasahang panukat ng dosis sa target. Dapat panatilihing magkahiwalay ng mga mambabasang naghahambing ang kemistriyang ito na pinapagana ng liwanag at ang mga papel ng pangkulay sa redox nang walang liwanag, gaya ng ipinaliwanag sa kung paano gumagana ang methylene blue sa mga selula.
Isang panimulang compound, hindi isang gamot na na-optimize na
Ang ikalawang pangunahing sanggunian ay ang pagsusuri noong 2005 sa pagbuo ng mga phenothiazinium photosensitizer, na tumitingin sa methylene blue bilang panimulang istrukturang may mga kilalang kahinaan sa halip na isang ganap nang nabuo na photosensitizer. Binabago ng maliliit na pagbabago sa istruktura ang lipophilicity, pagpasok sa selula, lokasyon sa loob ng selula, dami ng nalilikhang singlet oxygen, toxicity kahit walang liwanag, at resistansiya sa reduction. Halimbawa, pinapataas ng methylation ng chromophore ang lipophilicity at paglikha ng singlet oxygen at pinababagal ang reduction tungo sa hindi aktibong leuco form. Nagpakita rin ang mga methylated analogue ng mas mataas na phototoxicity sa humigit-kumulang 7.2 J per square cm sa pinagbabatayang pag-aaral. Gayunman, hindi awtomatikong mas mabuti ang mas mataas na lipophilicity, dahil pinahihina ng labis na hydrophobicity ang kakayahang matunaw, itinataguyod ang pagsasama-sama ng mga molekula, at maaaring baguhin ang heometriyang kailangan ng photochemistry.
Mahalagang bigyang-diin ang usapin ng leuco form dahil hindi ito nakikita. Asul ang oxidized methylene blue at sumisipsip ito ng pulang liwanag. Halos walang kulay ang reduced leuco-methylene blue at mahina itong sumipsip sa parehong saklaw. Kaya ang pangkulay na na-reduce sa loob ng mga selula o sa tisyu na kulang sa oxygen ay pansamantalang nawawala sa bahaging aktibo sa liwanag hanggang muli itong ma-oxidize. Samakatuwid, binabago ng redox state ng tisyu ang epektibong konsentrasyon ng photosensitizer kahit hindi nagbabago ang inilalagay na konsentrasyon. Tinatalakay sa kasaysayan ng methylene blue sa medisina ang kasaysayan ng mga pormulasyon, kabilang ang mga unang klinikal at laboratoryong paggamit ng pamilyang ito ng mga pangkulay.
Ang talahanayan ng pag-aaral: ano ang nag-iiba at ano ang ibig sabihin nito
Ang talahanayan sa ibaba ang orihinal na materyal na paghahambing para sa artikulong ito. Ang bawat hanay ay isang variable sa paggamot na kailangang iulat ng mga pag-aaral. Basahin ang bawat hanay upang makita kung bakit ang pagbabago sa isang setting ay nagbabago sa kahulugan ng lahat ng iba pa.
| Variable | Ano ang iniuulat ng mga pag-aaral | Bakit nito binabago ang resulta |
|---|---|---|
| Pormulasyon ng photosensitizer | Malayang pangkulay sa tubig, saline, o buffer; ethanol at Cremophor bilang mga daluyan sa pag-aaral sa hayop; mga liposome, polymer particle, o cyclodextrin carrier sa mga eksperimental na pag-aaral | Binabago ng daluyan at carrier ang pagpasok, lokasyon, at pagtagos sa mga hadlang gaya ng matrix ng biofilm o tisyu ng tumor |
| Inilalagay na konsentrasyon | Nag-uulat ang mga antimicrobial na pag-aaral sa tao ng humigit-kumulang 0.0003 hanggang 0.06 M na may 1 hanggang 5 minutong pagitan ng paglalagay ng gamot at paglalapat ng liwanag; kabilang sa mga pag-aaral ng tumor sa hayop ang mga halimbawang malapit sa 500 micrograms per mL na inilalagay sa loob ng tumor | Maaaring pataasin ng mas mataas na konsentrasyon sa kabuuang solusyon ang dimerization malapit sa 590 nm at bawasan ang produktibong photochemistry ng monomer, kaya hindi kailangang dumoble ang epekto kapag dinoble ang konsentrasyon |
| Pagitan ng paglalagay ng gamot at paglalapat ng liwanag | Mga minuto sa mga antimicrobial na pamamaraan na inilalapat sa ibabaw; mas mahaba at nakadepende sa daluyan sa mga modelo ng tumor | Tinutukoy ng pagitan kung saan naroon ang pangkulay kapag dumating ang liwanag, na siya namang tumutukoy sa pangunahing biyolohikal na target |
| Wavelength | Karaniwang humigit-kumulang 630 hanggang 680 nm | Kailangang tumapat sa saklaw ng pagsipsip ng monomer; binabago ng mga solusyong maraming dimer ang epektibong pagsipsip |
| Irradiance | Saklaw ng mga antimicrobial na ulat sa tao ang humigit-kumulang 50 hanggang 750 mW per square cm; karaniwang nasa o mas mababa sa 100 mW per square cm ang mga pag-aaral ng sugat sa hayop | Maaaring maubos ng mataas na irradiance ang lokal na oxygen nang mas mabilis kaysa sa pagpapalit nito ng daloy ng dugo, na nagpapababa sa kahusayan sa parehong nominal na fluence |
| Fluence | Saklaw ng mga antimicrobial na ulat sa tao ang humigit-kumulang 6 hanggang 18 J per square cm sa loob ng 8 segundo hanggang 10 minuto; saklaw ng mga pag-aaral ng sugat sa hayop ang humigit-kumulang 12 hanggang 360 J per square cm | Hindi kumpletong dosis ang kabuuang enerhiya kung walang irradiance, oras, at heometriya |
| Oxygenation | Bihirang direktang kinokontrol; hinuhulaan mula sa uri ng tisyu, rate ng fluence, at fractionation | Kumokonsumo ng oxygen ang kemistriyang Type II, kaya maaaring magbigay ng magkakaibang epekto ang magkaparehong setting ng liwanag sa mga target na may sapat na daloy ng dugo kumpara sa mga target na kulang sa oxygen |
| Target at konteksto | Mga modelo ng impeksiyon sa balat at sugat, mga modelo ng biofilm sa bibig, mga sistema ng carcinoma at melanoma na pinalago sa laboratoryo, mga tumor sa daga, mga makasaysayang ulat ng tumor sa balat | Napakalaki ng pagkakaiba sa heometriya, lalim, optika, at katanggap-tanggap na pinsala sa organismo kaya hindi kailanman direktang mailalapat ang mga bilang para sa antimicrobial na paggamit sa pag-aaral ng tumor |
Ang mga saklaw sa itaas ay mga naobserbahang saklaw sa pag-aaral, hindi isang inirerekomendang protocol. Ang pagkakaibang iyon ang punto ng talahanayan. Ang lawak mismo ng mga naiulat na dosis ng liwanag ay ebidensiyang walang iisang dosis ng liwanag para sa methylene blue na mailalapat sa iba't ibang konteksto. Makikita ang kaugnay na konteksto sa laboratoryo tungkol sa pag-aaral ng biofilm na pinapagana ng liwanag sa methylene blue laban sa mga biofilm, at ang mas malawak na paliwanag tungkol sa balat at light therapy ay nasa mga batayan ng pagiging sensitibo ng balat sa liwanag at dosis ng liwanag.
Bakit maaaring magbigay ng magkakaibang biyolohikal na resulta ang magkaparehong halaga ng enerhiya
Paulit-ulit na lumilitaw ang apat na kalituhan kapag binabanggit ang mga nailathalang parameter nang wala ang konteksto ng mga ito.
Una, hindi katumbas ng dosis ang fluence. Magkaiba ang dalawang exposure na may parehong wavelength at parehong J per square cm kung mabilis na ibinigay ang isa at mabagal ang isa pa, dahil nakadepende sa rate at oras ang pagkaubos ng oxygen, pagkukumpuni habang nalalantad sa liwanag, at photobleaching ng pangkulay. Kapag enerhiya lamang ang iniulat nang walang irradiance at tagal ng exposure, kulang ang paglalarawan sa eksperimento.
Ikalawa, binabago ng optika ng tisyu ang setting ng lamp. Dahil sa pagsipsip, pagkalat ng liwanag, heometriya ng ibabaw, at pabalik na pagkalat ng liwanag, maaaring malaki ang pagkakaiba ng fluence sa loob ng tisyu at ng halagang sinusukat sa bukana ng lamp. Ayon sa literatura ng klinikal na dosimetry, sa ilang sitwasyon ay maaaring umabot ang diperensiya sa halos dalawang ulit. Inilalarawan ng bilang na kinopya mula sa isang papel ang heometriya ng papel na iyon, hindi ang lahat ng posibleng heometriya.
Ikatlo, ang lokasyon ang tumutukoy sa target. Napupunta ang isang cationic na pangkulay sa mga lamad, mitochondria, lysosome, panlabas na balot ng bakterya, o extracellular matrix depende sa pormulasyon, karga, lipophilicity, pagitan ng paglalagay at paglalapat ng liwanag, at tisyu. Itinatala ng pagsusuri noong 1993 sa photochemistry ang pinsala sa mga nucleic acid, protina, lipid, lamad, organelle, virus, bakterya, selula ng mammal, at sistema ng tumor. Ito mismo ang dahilan kung bakit maaaring magdulot ng pagkamatay sa iba't ibang paraan ang parehong kumbinasyon ng pangkulay at liwanag sa magkakaibang pamamaraan.
Ikaapat, nauubos ang oxygen. Maaaring malampasan ng matataas na rate ng fluence ang muling suplay sa pamamagitan ng diffusion at daloy ng dugo at lumikha ng pansamantalang hypoxia sa kalagitnaan ng exposure. Kapag nangyari iyon, kaunti o walang karagdagang epekto ng Type II ang pagdaragdag ng liwanag. Pinag-aaralan ang fractionation at mas mababang irradiance bilang ilan sa mga tugon sa limitasyong ito. Ito rin ang dahilan kung bakit ang mga palugit sa kaligtasan at oxygenation ng tisyu ay dapat saklaw ng mga pamantayan sa klinikal na kaligtasan at pangangasiwa sa halip na ng manwal ng lamp.
Isang pamamaraang pinamumunuan ng clinician, hindi resipe para sa bahay
Isinasagawa ang pinag-aaralang paggamot kung saan magkakasama ang diyagnosis, dosimetry, at pangangasiwa. Kailangang may magkumpirma kung ano ang sugat o abnormalidad at gaano ito kalalim, pumili ng pormulasyon at pagitan ng paglalagay ng gamot at paglalapat ng liwanag na angkop sa target na iyon, i-calibrate ang pinagmumulan ng liwanag sa isang tiyak na lugar na may tiyak na heometriya, at subaybayan ang balat, mata, pananakit, at lokal na tugon ng tisyu. Inilalarawan ng pinagbabatayang pagsusuri sa pagbuo ng phenothiazinium ang buong larangan bilang pag-optimize ng ugnayan ng istruktura at aktibidad sa ilalim ng mga kontroladong kondisyon, hindi bilang pangkulay na sinamahan lamang ng pangkalahatang pulang liwanag.
Sabay-sabay na nabibigo ang panggagaya sa bahay sa lahat ng kinokontrol na variable. Bihirang mag-ulat ang mga lamp para sa mamimili ng calibrated spectral irradiance sa distansiyang ginagamit para sa paggamot. Walang sinasabi ang konsentrasyon ng inilalagay na pangkulay tungkol sa proporsiyon ng monomer o sa lokasyon nito sa loob ng selula. Hindi alam ang oxygenation ng tisyu at nagbabago ito habang nalalantad sa liwanag. Wala sa mga binanggit na saklaw ang nagbibigay ng batayan para sa protocol sa bahay, at sadyang walang inilalahad na magagamit na resipe ang artikulong ito. Dapat gamitin ng mga mambabasang tumitimbang sa pangkalahatang kalidad ng ebidensiya ang kung paano magbasa ng pag-aaral tungkol sa methylene blue bago gumawa ng konklusyon mula sa iisang papel. Ang mga mambabasang interesado sa mga pamamaraang liwanag lamang ang ginagamit at walang photosensitizer ay dapat magsimula sa red light therapy na walang photosensitizer.
Ano ang hindi pinatutunayan ng artikulong ito
Hindi nito pinatutunayang nakagagamot ng anumang kondisyon sa balat, nakaaalis ng anumang impeksiyon, o nakagagamot ng anumang tumor ang photodynamic therapy na may methylene blue. Sinukat ng mga pagsusuri sa mekanismo na binanggit dito ang photochemistry at inihambing ang mga istruktura ng pangkulay; wala silang itinakdang klinikal na konsentrasyon o fluence. Ang mga saklaw ng parameter na binanggit sa itaas ay nagmula sa magkakaibang ulat sa tao at mga modelo sa hayop na may iba't ibang target, lalim, pormulasyon, at sukatan ng resulta, at hindi maaaring kunin ang average ng mga ito upang gawing gabay. Hiwalay na sinusuri sa koleksiyon ng pananaliksik sa kanser ang ebidensiyang partikular sa tumor, kabilang ang mga limitasyon ng mga unang klinikal na ulat tungkol sa basal cell carcinoma, Kaposi sarcoma, at melanoma. Hiwalay sa paggamot ang mga usapin ng kadalisayan at pagkuha ng materyal na laboratory grade, at tinatalakay ang mga ito sa kung paano pumili ng produktong methylene blue.