Hier stellen wir ein Protokoll zur Inaktivierung pathogener Bakterien mit reaktiven Sauerstoffspezies vor, die während der Photolyse von Flavinmononukleotid (FMN) unter blauer und violetter Lichtbestrahlung niedriger Intensität entstehen. Die FMN-Photolyse hat sich als einfache und sichere Methode für hygienische Prozesse erwiesen.
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Methodenartikel
Inaktivierung von Krankheitserregern durch Photolyse von Riboflavin-5′-Phosphat im sichtbaren Licht
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Riboflavin-5'-phosphat (oder Flavinmononukleotid; FMN) ist empfindlich gegenüber sichtbarem Licht. Verschiedene Verbindungen, einschließlich reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), können durch FMN-Photolyse bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht erzeugt werden. Die durch FMN-Photolyse erzeugten ROS sind schädlich für Mikroorganismen, einschließlich pathogener Bakterien wie Staphylococcus aureus (S. aureus). Dieser Artikel stellt ein Protokoll zur Deaktivierung von S. aureus als Beispiel durch photochemische Reaktionen vor, an denen FMN unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht beteiligt ist. Das bei der FMN-Photolyse erzeugte Superoxid-Radikal-Anion () wird mittels Nitroblautetrazolium (
NBT)-Reduktion ausgewertet. Die mikrobielle Lebensfähigkeit von S. aureus, die reaktiven Spezies zugeschrieben wird, wurde verwendet, um die Wirksamkeit des Verfahrens zu bestimmen. Die bakterielle Inaktivierungsrate ist proportional zur FMN-Konzentration. Violettes Licht ist bei der Inaktivierung von S. aureus effizienter als die Bestrahlung mit blauem Licht, während das rote oder grüne Licht die FMN-Photolyse nicht antreibt. Der vorliegende Artikel demonstriert die FMN-Photolyse als einfache und sichere Methode für sanitäre Prozesse.
Einleitung
Riboflavin-5′-phosphat (FMN) entsteht durch Phosphorylierung an der Riboflavin-5′-Position der Ribitylseitenkette und wird von allen Flavoproteinen für zahlreiche zelluläre Prozesse zur Energiegewinnung benötigt. Es spielt auch die Rolle des Vitamins für einige Funktionen im menschlichen Körper1. FMN ist etwa 200-mal wasserlöslicher als Riboflavin2.
Die antibakterielle photodynamische Inaktivierung (aPDI) von Bakterien ist ein wirksames Mittel zur Kontrolle der Resistenz gegen Bakterien3,4, da sie nicht von der Art der bakteriellen Res....
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Protokoll
1. Einrichtung des Photolysesystems
- Sechs Leuchtdioden (LED) (DC 12 V) werden an der Innenseite eines undurchsichtigen Kunststoffbechers (8 cm x 7 cm) montiert, wie in Figur 1 gezeigt, um ein Photolysesystem31 einzurichten.
- Geben Sie Reaktanten (siehe unten) in die Glasreagenzgläser (13 mm Durchmesser und 100 mm Höhe) und befestigen Sie die Röhrchen oben im Becher, wie in Abbildung 1 gezeigt. Stellen Sie den Versuchsaufbau in einen Raum mit einer konstanten Temperatur von 25 ± 3 °C.
- Überwachen und erfassen Sie die Temperatur der Testeinhei....
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Ergebnisse
Einfluss der Lichtwellenlänge auf FMN
Die Absorptionsspektren von 0,1 mM FMN, die mit blauen, grünen, roten und violetten LEDs bestrahlt werden, sind in Abbildung 3 dargestellt. Es gibt zwei Peaks für FMN (372 nm und 444 nm) für die Dunkelkontrolle. Grünes und rotes Licht haben keine Wirkung, da Änderungen in den Spektren unbedeutend sind. Auf der anderen Seite ist die jeweilige Absorption von FMN bei 444 nm nach blauer und violetter Lichtbestrahlung bei 10 W/m2
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Diskussion
Ein Photosensibilisator erhöht die photochemische Reaktion chemischer Verbindungen, um ROS zu erzeugen. Pathogene Mikroorganismen können durch Lichtbestrahlung in Gegenwart von Photosensibilisatoren inaktiviert werden. Diese Studie bestimmt den aPDI von S. aureus aufgrund von ROS, das durch violette Lichtbestrahlung eines exogenen Photosensibilisators FMN erzeugt wird.
Wie in Abbildung 3 dargestellt, ist die Extinktion bei FMN bei 444 nm nach 5 Minuten Be.......
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Offenlegungen
Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte bestehen.
Danksagungen
Die Autoren danken Dr. Tak-Wah Wong und Herrn Zong-Jhe Hsieh für ihre Unterstützung bei den Experimenten.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Blaue, grüne und rote LED-Leuchten | Vita LED Technologies Co., Tainan, Taiwan | DC 12 V 5050 | |
| Dimethylsulfoxid | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 190186 | |
| Infrarot-Thermometer | Raytek Co. Santa Cruz, CA | MT4 | |
| LB Bouillon | Difco Co., NJ | ||
| L-Methionin | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 1.05707 | |
| NBT | Bio Basic, Inc. Markham, Ontario, Kanada | ||
| Stromversorgung | China tech Co., New Taipei City, Taiwan | YP30-3-2 | |
| Riboflavin 5′-phosphat | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | R7774 | |
| RNase | New England BioLabs, Inc. Ipswich, MA | ||
| Solarstromzähler | Tenmars Electronics Co., Taipeh, Taiwan | TM-207 | |
| Staphylococcus aureus subsp. aureus | Bioresource Collection and Research Center (BCRC), Hsinchu, Taiwan | 10451 | |
| Optisches UV-Vis-Spektrometer | Ocean Optics, Dunedin, FL | USB4000 | |
| UV-Vis-Spektralphotometer | Hitachi High-Tech Science Corporation, Tokio, Japan | U-2900 | |
| Violette LED | Long-hui Electronic Co., LTD, Dongguan, China |
Referenzen
- Jian, H. L., Cheng, C. W., Chen, L. Y., Liang, J. Y. The photochemistry of riboflavin. MC-Transaction on Biotechnology. 3, 1-11 (2011).
- Lin, Y., Eitenmiller, R. R., Landen, W. O. Riboflavin. Vitamin analysis for the health and food sciences. , CRC Press. 329-360 (2008).
- Xie, L. J., Wang, R. L., Wang, D., Liu, ....
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Nachdrucke und Genehmigungen
