يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

وتأثير متناغم من الضوء المرئي والجنتاميسين على

12.6K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/4370

⸱

يوليو 2, 2013

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Physics, Bar-Ilan University, 2The Mina & Everard Goodman Faculty of Life Sciences, Bar-Ilan University, 3Department of Chemistry, Bar-Ilan University, 4Faculty of Engineering, Bar-Ilan University

في هذه المقالة

ملخص

وتبين لنا أن جهاز الطبية الحيوية المتقدمة التي تنطوي مرئية علاج يعتمد على الليزر مستمر أو نابض أن يتم جنبا إلى جنب مع العلاج بالمضادات الحيوية (الجنتاميسين)، والنتائج في تأثير متناغم ذات دلالة إحصائية مما يؤدي إلى انخفاض في قابلية P. الزنجارية PAO1، بنسبة 8 وقارن سجل للعلاج بالمضادات الحيوية وحدها.

الملخص

مؤخرا كانت هناك العديد من المنشورات على تأثير مبيد للجراثيم من الضوء المرئي، ومعظمهم من يدعي ذلك الجزء الأزرق من الطيف (400 نانومتر 500 نانومتر) هو المسؤول عن قتل مسببات الأمراض المختلفة 1-5. واقترح تأثير الضوئية من الضوء الأزرق أن تكون نتيجة لأنواع الاكسجين التفاعلية التي يسببها ضوء (ROS) تشكيل كتبها الضيائية البكتيرية الذاتية والتي تمتص معظم الضوء في المنطقة الزرقاء 4،6،7. وهناك أيضا تقارير عن تأثير مبيد الأحياء من الأحمر وبالقرب من الأشعة تحت الحمراء 8، وكذلك الضوء الاخضر 9.

في هذه الدراسة، قمنا بتطوير طريقة التي سمحت لنا لتوصيف تأثير ارتفاع الطاقة الخضراء (الطول الموجي من 532 نانومتر) المستمرة (CW) ونابض سؤال للتحول (QS) الضوء على الزائفة الزنجارية. باستخدام هذا الأسلوب نحن أيضا دراسة تأثير الضوء الأخضر جنبا إلى جنب مع العلاج بالمضادات الحيوية (الجنتاميسين) على الجدوى البكتيريا. P. الزنجارية هو تيار مترددommon الممرض الانتهازية noscomial تسبب الأمراض المختلفة. سلالة مقاومة للمضادات الحيوية المختلفة إلى حد ما ويحتوي على العديد من توقع AcrB / مكس من نوع RND المتعددة نظم هروب رأس المال 10.

الطريقة المستخدمة ثابتة مرحلة البكتيريا سالبة الجرام التي تعيش بحرية (P. الزنجارية سلالة PAO1)، ونمت في مرق لوريا (LB) متوسطة تتعرض لQ-تبديل و / أو CW الليزر مع وبدون إضافة للجنتاميسين مضاد حيوي. تقرر بقاء الخلية في نقاط زمنية مختلفة. أظهرت النتائج المتحصل عليها أن العلاج بالليزر وحدها لم يقلل من بقاء الخلية مقارنة مع الشاهد غير المعامل وأن العلاج الجنتاميسين وحدها أدت فقط إلى انخفاض سجل 0.5 في العد قابلة للP. الزنجارية. ليزر مجتمعة والعلاج الجنتاميسين، ومع ذلك، أدى إلى تأثير متناغم وجدوى P. تم تخفيض الزنجارية بنسبة 8 سجل ل.

الطريقة المقترحة يمكن أن يكون أبعد implemented عبر تطوير القسطرة مثل جهاز قادر على ضخ محلول مضاد حيوي في الجهاز المصاب في حين إلقاء الضوء في الوقت نفسه منطقة مع الضوء.

البروتوكول

1. ثقافة البكتيرية

  1. P. سالبة الجرام وقد نمت الزنجارية سلالة PAO1 في مرق لوريا (LB) عند 37 درجة مئوية لمدة 18 ساعة.
  2. ثم تم طرد ثقافة الخلايا في 7،500 دورة في الدقيقة (طلقة في الدقيقة الواحدة) لمدة 5 دقائق، وتمت إزالة طاف.
  3. كان معلق البكتيريا في 10٪ LB وإعادة نمت لمدة 2 ساعة أخرى للسماح للثقافة لإعادة إدخال مرحلة ثابتة.
  4. ثم تم تقسيم التعليق البكتيريا إلى مجموعتين: في المجموعة الأولى (2 أنابيب) تم إضافة أي مضاد حيوي، في المجموعة الثانية أضفنا المضاد الحيوي جنتاميسين (50 ميكروغرام / مل).

2. تحديد الوحدات المكونة للمستعمرة (كفو)

  1. لتحديد بقاء الخلية أخذت 20 عينة ميكرولتر من التجربة تقريبا كل 2 ساعة ضمن الإطار الزمني من 24 ساعة. وأدلى التخفيف المتسلسل للعينات ومطلي على لوحات أجار LB وحضنت بين عشية وضحاها في 37 درجة مئوية.
  2. لكل معاملة، وCFUs لكل بلاتتم تحديد ه وتمت المقارنة بين الفترات الزمنية والعلاجات المختلفة. تم احتساب الحد من دخول كفو كما هو موضح في المعادلة. (1):
    سجل الحد = وغو-LogC [كفو / مل]
    حيث U هي مستعمرة تشكيل قيمة الوحدات في كل نقطة زمنية؛ كفو هي الوحدة المكونة للمستعمرة في حين أن وحدات من كفو / مل تساوي:
    كفو / مل = (عدد من المستعمرات عامل التخفيف X) / (المجلد تلقيح)
    وC هو كفو وجدت في العينة الضابطة في وقت البدء. لاحظ أن U يعين مستعمرة تشكيل عامل في لحظة القياس.
  3. عامل التخفيف هو عدد التخفيفات في حين في كل واحد منهم تم تخفيض تركيز البكتيريا بمعامل 10. بلغ حجم تلقيح دائما 200 لتر الصغرى ويرتبط ذلك إلى حجم أنبوب الاختبار.

ولذلك لتلخيص نقطة تركيز للعرض، كانت المضادات الحيوية الجنتاميسين في تركيز 50 ميكروغرام / مل. وفيما يتعلق البكتيريا، حتى نهايةعملية كان لدينا العام 8 التخفيفات. كان كل التخفيف بمعامل 10 و تم القيام به في أنابيب من 200 ميكرولتر. كانت نقطة الانطلاق 20 ميكرولتر من العينات وأضاف في أنبوب ميكرولتر 200 (وبالتالي كان التركيز الأولي 20/200C 0 = 0.1C0 مع C 0 يجري التركيز الأولي في ميكرولتر من 20 عينة) وتم تخفيض تركيز النهائي بنسبة 8 أوامر من حجم نظرا ل8 التخفيفات.

3. إضاءة

  1. CW الثانية: YAG الليزر (الطول الموجي من 532 نانومتر، ومتوسط ​​الطاقة الضوئية من 200 ميغاواط) وتنقسم إلى مسارين الضوئية باستخدام البصرية 50٪ / 50٪ الخائن شعاع. كان شعاع قطره حوالي 10 ملم. وكانت مدة التعرض على مدار 24 ساعة.
  2. سؤال للتحول نابض الثانية: YAG الليزر (الطول الموجي من 532 نانومتر، متوسط ​​القوة من 300 ميغاواط وذروة السلطة البصرية من 2.5 ميغاواط) انقسمت أيضا إلى مسارين باستخدام البصرية 50٪ / 50٪ الخائن شعاع. كان بقعة قطرها 6 ملم. كان العرض نبض Q-تبديل ليزر 6 NSEC وكان معدل تكرار 15Hz. الوكان متوسط ​​كثافة الطاقة 106 ميغاواط / سم 2 وكانت كثافة الطاقة الذروة 8.83 كيلو واط / مم 2. وكانت مدة التعرض على مدار 24 ساعة.

علما بأن تعليق البكتيرية أثار خلال التشعيع والإبقاء عليها في ظل ظروف ثقافة مناسبة لنمو البكتيريا (في جميع أنابيب كان هناك مرق لوريا المتوسطة للسماح للبكتيريا لتنمو).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

ويرد الإعداد يعتمد على الليزر تخطيطي في الشكل 1. الشرط التجريبية الأولى والثانية استخدمت CW: YAG الليزر وجود الطول الموجي من 532 نانومتر (التوافقي الثاني من الثانية: YAG) ومتوسط ​​الطاقة الضوئية من 200 ميغاواط. تم تقسيم هذا التردد في مسارين الضوئية باستخدام البصرية 50٪ / 50٪ الخائن شعاع مثل أن كل شعاع الانقسام كان قوة 100 ميغاواط. كان شعاع قطره حوالي 10 ملم، وبالتالي كانت كثافة الطاقة حوالي 100 ميغاواط / سم 2. وكانت مدة التعرض على مدار 24 ساعة. على الرغ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

وكان العلاج بالضوء حقل البحوث متعددة التخصصات المتقدمة في السنوات الأخيرة الناشئة باعتبارها نهجا واعدا لعلاج العديد من الأمراض. في هذا السياق استخدام الضوء في المدى المرئي وقد درس على نطاق واسع. على سبيل المثال، فقد وجد أن الجروح المصابة يمكن أن تلتئم بشكل أكثر فعالية عن طريق تعريضها للضوء المرئي مكثفة لأغراض التعقيم. وقد ثبت أن آلية العمل لهذا النهج يتم من خلال تحريض المتطرفين الأكسجين الناجم عن ضوء (ROS) التي تقتل البكتيريا 11.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مرق لورياDifco241420
جنتاميسينSigmaG1914
باكتو أغارDifco231710

المراجع

  1. Feuerstein, O., Persman, N., Weiss, E. I. Phototoxic Effect of Visible Light on Porphyromonas gingivalis and Fusobacterium nucleatum: An In Vitro Study. Photochemistry and Photobiology. 80, 412-415 (2004).
  2. Enwemeka, C. S., Williams, D., Enwemeka, S. K., Hollosi, S., Yens, D. Blue 470-nm light kills methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in vitro. Photomed. Laser Surg. 27, 221-226 (2009).
  3. Guffey, J. S., Wilborn, J. In vitro bactericidal effects of 405-nm and 470-nm. Photomed. Laser Surg. 24, 684-688 (2006).
  4. Lipovsky, A., Nitzan, Y., Friedman, H., Lubart, R. Sensitivity of Staphylococcus aureus strains to broadband visible light. Photochem. Photobiol. 85, 255-260 (2008).
  5. Lipovsky, A., Nitzan, Y., Lubart, R. A possible Mechanism for visible light induced wound healing. Lasers in Surgery and Medicine. 40, 509-514 (2008).
  6. Lipovsky, A., Nitzan, Y., Gedanken, A., Lubart, R. Visible light-induced killing of bacteria as a function of wavelength: Implication for wound healing. Lasers in Surgery and Medicine. 42, 467-472 (2010).
  7. Feuerstein, O., Ginsburg, I., Dayan, E., Veler, D., Weiss, E. Mechanism of Visible Light Phototoxicity on Porphyromonas gingiwalis and Fusobacferium nucleaturn. Photochemistry and Photobiology. 81, 1186-1189 (2005).
  8. Nussbaum, E. L., Lilge, L., Mazzulli, T. Effects of 630-, 660-, 810-, and 905-nm laser irradiation delivering radiant exposure of 1-50 J/cm2 on three species of bacteria in vitro. J. Clin. Laser Med. Surg. 20, 325-333 (2002).
  9. Dadras, S., Mohajerani, E., Eftekhar, F., Hosseini, M. Different Photoresponses of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa to 514, 532, and 633 nm Low Level Lasers In Vitro. Current Microbiology. 53, 282-286 (2006).
  10. Stover, C. K., Pham, X. Q., Erwin, A. L. Complete genome sequence of Pseudomonas aeruginosa PAO1, an opportunistic pathogen. Nature. 406, 952-964 (2000).
  11. Hamblin, M. R., Demidova, T. N. Mechanisms of low level light therapy. Proc. SPIE. 6140, 1-12 (2006).
  12. Krespi, Y. P., Stoodley, P., Hall-Stoodley, L. Laser disruption of biofilm. Laryngoscope. 118, 1168-1173 (2008).
  13. Reznick, Y., Banin, E., Lipovsky, A., Lubart, R., Zalevsky, Z. Direct laser light enhancement of susceptibility of bacteria to gentamycin antibiotic. Opt. Commun. 284, 5501-5507 (2011).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

وتأثير متناغم من الضوء المرئي والجنتاميسين على
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.