Forschungsartikel

Untersuchung eines Blaulicht-LED-Geräts zur Unterdrückung von Wundkrankheitserregern mittels eines kollagenbasierten synthetischen Hautmodells

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DOI:

10.3791/69403

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24. Februar 2026

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1School of Engineering Technology and Applied Sciences (SETAS), Centennial College, 2Cofan Thermal/Violumas

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Ein 405-nm-Blaulicht-LED-Gerät zeigt eine antimikrobielle Wirksamkeit gegen eine Vielzahl von Wundkrankheitserregern, wenn es an einem kollagenbasierten synthetischen Hautmodell untersucht wird. Dieser vereinfachte In-vitro-Ansatz bietet eine reproduzierbare und ethisch praktikable Alternative für die Frühphasenbewertung lichtbasierter antimikrobieller Therapien.

Zusammenfassung

Das konventionelle Wundmanagement wird zunehmend durch den Anstieg der antimikrobiellen Resistenz und die zytotoxischen Nebenwirkungen traditioneller Medikamente herausgefordert. Phototherapie, insbesondere mit blauem Licht (BL), bietet eine vielversprechende nicht-invasive und kontaktfreie Alternative. Diese Studie bewertete die antimikrobielle Wirksamkeit und Sicherheit eines 405-nm-BL-LED-Geräts gegen ein breites Spektrum medizinisch wichtiger Wundpathogene anhand eines kollagenbasierten synthetischen Hautmodells und betonte die Neuartigkeit dieser Plattform für lichtbasierte antimikrobielle Tests. Diese synthetische Haut bietet eine realistischere Umgebung und ahmt die Struktur und Topographie der menschlichen Haut nach. Die Lichtgleichmäßigkeitskartierung zeigte eine konstante Bestrahlung über einen Durchmesser von 10 cm (30,14 ± 0,78 mW/cm²). Das Gerät erreichte eine erhebliche, fluenzabhängige mikrobielle Log-Reduktion von bis zu 3,5 bei 27 J/cm² und zeigte eine Wirksamkeit, die deutlich höher war als in ähnlichen Studien berichtet. Seine breitbandige Aktivität wurde gegen ESKAPE-Erreger und Candida albicans bestätigt, was einen bedeutenden Vorteil bei der Behandlung polymikrobieller Wundinfektionen darstellt. Eine wichtige Erkenntnis war die unterschiedliche Anfälligkeit zwischen den Arten, wobei Klebsiella pneumoniae die höchste Anfälligkeit aufwies, während Staphylococcus aureus am resistentesten war. Dies liegt wahrscheinlich an Variationen in der mikrobiellen Hüllenstruktur und dem lichtempfindlichen Molekülgehalt, die die reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) beeinflussen. Optische Transmissionsexperimente und Oberflächen- versus Kolonie-Analysen zeigten keine statistische Signifikanz, was auf eine mögliche Anwendung von BL zur Hemmung von Krankheitserregern unter der Haut hindeutet. Die Infrarotspektroskopie bestätigte, dass die BL-Exposition selbst bei hohen Fluenzen (108 J/cm2) keine nachweisbare chemische oder konformationelle Degradierung der Kollagenmatrix verursachte, im Gegensatz zu den schädlichen Effekten, die bei keimtötender UV-C-Kontrolle beobachtet wurden. Schließlich zeigte eine einzigartige Untersuchung in einer Aerosolkammer, dass die BL-Behandlung die mikrobielle Ablagerung auf Oberflächen um über 95 % reduzierte und ihr Potenzial zur Abschwächung von nosokomialen Infektionen unterstrich. Diese Ergebnisse zeigen die Eignung hautnachbildender Substrate als zugängliche Alternative zur Bewertung von BL in präklinischen Tests und machen so Tiermodelle überflüssig.

Einleitung

Wundinfektionen stellen eine anhaltende Herausforderung und erhebliche Belastung für das globale Gesundheitssystem dar und beeinträchtigen die Lebensqualität der Patienten. Die Wundheilung wird oft durch mikrobielle Infektionen erschwert, die das Verschließen der Hautwunden verzögern, was zu Läsionen und chronischen Wunden führt, vor allem bei älteren und diabetischen Populationen. Konventionelle Wundmanagementstrategien basieren auf Antibiotika, Antiseptika, Chemikalien und natürlichen bioaktiven Stoffen, die vor allem wundverursachende Organismen unterdrücken. Während diese traditionellen Methoden den Heilungsprozess durch die Reduzierung von Entzündungszellen und die Erhöhung der Anzahl der Fibroblasteneffektiv sind, sind sie mit vielen Nebenwirkungen verbunden. Viele topische Antimikrobielle, die in Wundverbänden verwendet werden, sind im Allgemeinen nicht hautfreundlich und können zu unerwünschten Effekten wie Hautdehydrierung, Gewebereizungen und zytotoxischen Effekten der für den Wundheilungsprozess benötigten Zellen führen. Antimikrobielle Resistenz (AMR), die aufgrund des Übereinsatzes von Antimikrobiellika, hauptsächlich systemischer Antibiotika, weithin berichtet wird, bedroht die langfristige Tragfähigkeit bestehender pharmakologischer Behandlungen. Angesichts dieser Einschränkungen der bestehenden klinischen Praxis wird der Bedarf an sichereren und nachhaltigeren Alternativen für das Wundbehandlungsmanagement betont, insbesondere der kontaktlosen und schmerzfreien Methoden wie der Phototherapie.

Die Phototherapie, die das sichtbare Lichtspektrum nutzt, hat zunehmend als vielversprechende nicht-invasive und nicht-pharmakologische Intervention für verschiedene dermatologische und therapeutische Anwendungen Aufmerksamkeit erlangt erhalten. Seine Anwendungen reichen von allgemeiner Hautverjüngung4 und kosmetischen Verbesserungen bis hin zu gezielten Behandlungen für Erkrankungen wie Akne und Anti-Aging-Therapien. Unter den sichtbaren Wellenlängen (400–760 nm) hat blaues Licht, das typischerweise zwischen 400 nm und 480 nm reicht, aufgrund seines facettenreichen therapeutischen Potenzialsgroßes wissenschaftliches und klinisches Interesse erregt. Im Gegensatz zur ultravioletten (UV-)Strahlung, insbesondere dem UV-C-Band (100–280 nm), das aufgrund seiner keimtötenden Eigenschaften weit verbreitet zur Oberflächendesinfektion eingesetzt wird, aber gut dokumentierte Risiken für DNA-Schäden, Karzinogenese und Hautkrebs birgt, wird blaues Licht als nicht-ionisierende Strahlung klassifiziert. Dieser grundlegende Unterschied macht blaues Licht für menschlichesGewebe von Natur aus sicherer, da es nicht die Energie besitzt, um zelluläre DNA direkt zu schädigen oder mutagene Effekte zu hervorrufen.

Die antimikrobielle Wirkung von blauem Licht wurde sowohl gegen Gram-positive6- als auch Gram-negative7-Bakterien berichtet. Einige klinische Studien wurden durchgeführt, um den Einsatz der Blaulichttherapie gegen häufige Infektionen oder Störungenzu validieren, zum Beispiel die Unterdrückung von Propionibacterium acne, die Akne vulgaris9 verursacht, und die Behandlung von Mageninfektionen10, verursacht durch Helicobacter pylori. Klinische Studien zur antimikrobiellen Wirksamkeit von Wundinfektionen werden jedoch nicht berichtet. Eine wachsende Zahl neuerer In-vitro-Studien zeigt, dass violett-blaues Licht (400–420 nm) in der Lage ist, mehrere ESKAPE-Erreger zu inaktivieren, während die zytotoxizität der Säugetierzellenminimal bleibt. In jüngerer Zeit wurde gezeigt, dass blaues Licht im Bereich von 410–430 nm die Aktivität von Fibroblasten und die Kollagenablagerung moduliert, die Zellproliferation fördert, entzündliche Reaktionen reguliert und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) durch endogene Porphyrin-Anregung erzeugt, die Bakterienzellen12 stört, was es zu einem vielversprechenden Kandidaten für Wundheilungsanwendungen macht.

Die Komplexität der Wundheilung, die durch mehrere Variablen wie individuelle Varianz, Wundart sowie physiologische und bereits vorhandene pathologische Erkrankungen bestimmt wird, stellt jedoch erhebliche Herausforderungen für die Forschung dar. Die direkte In-vivo-Untersuchung von Wundtherapien bleibt aufgrund biologischer Variabilität, ethischer Überlegungen und der Komplexität der Wundumgebungen kompliziert. Tiermodelle, obwohl häufig verwendet, stellen die menschliche Hautphysiologie oft nicht genau dar und sind durch strenge regulatorische Anforderungeneingeschränkt. Wundheilungsstudien mit klinischen Studien sind selten und oft selten repräsentativ, da die Stichprobengröße klein sind, was große statistische Stichproben, robuste Kontrollen und strenge ethische Zulassungen erfordert. Um diese Barrieren zu überwinden, sind In-vitro-Modelle , die menschliche Hauteigenschaften replizieren, als effektive Plattformen für das Erstscreening hervorgetreten14. Kollagenbasierte synthetische Hautsysteme wie VITRO-Skin ahmen menschliche Haut hinsichtlich pH-Wert, Feuchtigkeitsspeicherung und Oberflächentextur nach und sind ideal für die Prüfung externer Eingriffe unter kontrollierten Bedingungen15. Obwohl mehrere Studien breit spektrumige antimikrobielle Effekte von blauem Licht gezeigt haben, verwendeten die meisten Brühenkulturen, Agarplatten oder Tiermodelle, mit begrenzter Anwendung auf hautähnliche Substrate.

Aufbauend auf dem nachgewiesenen Potenzial von blauem Licht und den Vorteilen von In-vitro-Modellen zielt die aktuelle Studie darauf ab, die Wirksamkeit eines Light Emitting Diode (LED)-Geräts zu testen, das mit einer Spitzenwellenlänge von 405 nm arbeitet, um häufige Wundkrankheitserreger zu unterdrücken. Wir stellen eine neuartige Bewertungsmethodik zur Bewertung der Wundheilungswirksamkeit vor, basierend auf einem vereinfachten Mikrobiommodell, das auf kollagenbasierter synthetischer Haut angewandt wird. Es vergleicht außerdem antimikrobielle Wirksamkeit und den Einfluss von Light Emitting Diode-Generated Blue Light (LED-BL) auf die Hauttopographie mit keimtötender UV-C-Fluenz. Obwohl diese Methode nicht über die Komplexität biologischer Systeme verfügt, verfolgt sie einen pragmatischen Ansatz, der hochgradig kontrollierte und reproduzierbare Experimente ermöglicht, die die Variabilität und ethischen Komplexitäten von In-vivo-Studien und klinischen Studien umgehen und so die vorläufige Bewertung und erste Auswahl ähnlicher neuartiger therapeutischer Interventionen beschleunigen. Die zentrale Innovation dieser Arbeit liegt in der Anwendung eines kollagenbasierten Hautmodells als reproduzierbare, kontrollierbare Plattform zur Bewertung der antimikrobiellen Wirksamkeit von blauem Licht, begleitet von optischen Penetrations-, Gleichmäßigkeits- und FTIR-basierten Sicherheitsanalysen.

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Protokoll

1. Herstellung synthetischer Hautproben

Ein kollagenbasiertes synthetisches Hautmodell (VITRO-Skin) Blatt wurde unter aseptischen Bedingungen in einem Biosicherheitsschrank in rechteckige Muster von 5,0 cm × 2,5 cm zugeschnitten. Jede Probe wurde in eine sterile Petrischale gelegt und bis zur Verwendung bei 4 °C aufbewahrt. Vor der Impfung wurden die Proben auf Raumtemperatur ausgeglichen und gemäß den Anweisungen des Herstellers in einer Feuchtigkeitskammer befeuchtet, um den Hydratationsgrad der menschlichen Haut nachzuahmen.

2. Herstellung mikrobieller Kulturen

American Type Culture Collection (ATCC)-Referenzstämme, darunter Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Escherichia coli (ATCC 25922), Enterobacter aerogenes (ATCC 13048), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Acinetobacter baumannii (ATCC 19606), Klebsiella pneumoniae (ATCC 13883) und Candida albicans (ATCC 10231), wurden verwendet. Einzelne Kolonien wurden unter aseptischen Bedingungen in 5-mL Tryptic Soy Fond (TSB) impft. Bakterienkulturen wurden bei 35 °C für 24 Stunden inkubiert, und Pilzkulturen bei 22 °C für 5 Tage. Nach der Inkubation wurde die Trübung auf 0,5 McFarland Standard (ca. 1,5 × 10⁸ CFU/mL) unter Verwendung steriler Phosphat-Puffersalzlösung (PBS) für antimikrobielle Tests angepasst.

3. Impfung von synthetischen Hautmodellen

Jeder hydratisierte synthetische Hautabschnitt wurde mit 100 μL mikrobieller Suspension impft und gleichmäßig mit einem sterilen Einwegstreuer verteilt. Die geimpften Oberflächen wurden 15 Minuten lang in einer sterilen Kammer unter Umgebungslaborbedingungen (22–24 °C, 60%–70% RH) an der Luft getrocknet. Die Proben wurden drei Gruppen zugeteilt: unbehandelte Kontrolle (Gruppe A), Lichtquelle (Blaulicht-LED, 405 nm) Bestrahlung (Gruppe B) und UV-C-LED (265 nm) Bestrahlung (Gruppe C). Abbildung 1 zeigt die schematische Darstellung der Experimente bei der Bewertung der antimikrobiellen Wirksamkeit der Lichtquelle mittels des synthetischen Hautmodells.

4. Lichtquellenkonfiguration und Bestrahlung

Ein 405 nm Blaulicht-LED-Gerät wurde auf einem Aluminium-Kühlkörper montiert, um Wärmeansammlung zu verhindern und eine thermisch sichere Bestrahlung synthetischer Hautproben zu gewährleisten (Abbildung 2). Die Bestrahlung wurde auf der exakten Behandlungsebene mit einem kalibrierten optischen Leistungsmesser gemessen, wobei die Sondenhochkunft an die Sensordicke angepasst wurde. Die Arbeitsbestrahlung wurde auf 30 mW/cm² standardisiert, indem der Drehabstand der LED angepasst wurde.

Die Beleuchtungsgleichmäßigkeit im gesamten Behandlungsfeld wurde durch Messung der Bestrahlung an 16 gleichmäßig verteilten Punkten bestätigt, was einen Durchschnitt von 30,14 ± 0,78 mW/cm² ergab (Abbildung 3). Für den Basisvergleich der keimtödlichen Effekte wurden UV-C-Behandlungen mit einer 265 nm LED-Quelle durchgeführt, die 3 mW/cm² in 20 cm Abstand für 2 Minuten lieferte.

Fluenz wurde als Bestrahlung × Belichtungszeit berechnet und entsprach 27 J/cm² für Blaulicht (30 mW/cm² × 900 s) und 3,6 J/cm² für UV-C.

Für antimikrobielle Tests wurden hydratisierte, synthetische Hautproben, die mit mikrobiellen Suspensionen impfiert waren, aseptisch in sterile Petrischalen (Deckel entfernt) platziert und direkt unter der Blaulicht-LED positioniert. Proben, die der Bestrahlungsgruppe (Gruppe B) zugeordnet waren, wurden kontinuierlich ausgesetzt, bis der Zielfluenz erreicht war (15 Min.). Die 15-minütige Expositionsdauer (27 J/cm²) wurde anhand von vorläufigen Zeitvertriebsexperimenten ausgewählt, die eine konsistente antimikrobielle Wirksamkeit über verschiedene Arten hinweg zeigten und gleichzeitig eine praktische Expositionsdauer für potenzielle klinische oder Point-of-Care-Anwendungen darstellten. Die Temperatur jeder Probe wurde alle 5 Minuten mit einem kontaktlosen Infrarotthermometer überwacht, um sicherzustellen, dass während der Beleuchtung keine signifikante Erwärmung stattfand. Die Temperaturüberwachung zeigte keinen messbaren Anstieg der Oberflächentemperatur (>2 °C) während der Blaulichtbestrahlung, was bestätigte, dass die beobachteten antimikrobiellen Effekte nicht-thermisch waren.

5. Antimikrobielle Wirksamkeit von blauem Licht, LED und UV-C gegen Wundkrankheitserreger

Nach der Behandlung wurde jede synthetische Hautprobe in ein steriles 15-ml-Rohr mit 9,0 mL PBS (pH 7,4) übertragen. Die Röhren wurden vorzeitig eine Minute lang vortexiert, um oberflächenhaftende Mikroben zu lösen. Es wurden serielle Zehnfach-Verdünnungen hergestellt, und 100-μL-Aliquoten wurden auf Tryptic Soy Agar (TSA) für Bakterien und Sabouraud Dextrose Agar (SDA) für Pilze verschichtet. Platten wurden inkubiert (Bakterien bei 35 °C für 24 Stunden; Pilze bei 22 °C für 5 Tage) und koloniebildende Einheiten (CFUs) wurden aufgezählt. Die mikrobielle Reduktion wurde mit den folgenden Gleichungen quantifiziert:

Log-Reduktion = log10(A) - log10(B)

Prozentuale Reduktion = ((A - B)/A) × 100

Wobei A = CFU-Zählung aus der Kontrolle gilt; B = CFU-Zahl aus behandelten Proben.

Negative Kontrollen bestanden aus reinen Medienplatten und PBS zur Überprüfung der Sterilität, während unbehandelte geimpfte Proben zum Vergleich der Behandlungswirksamkeit verwendet wurden. Die positiven Kontrollplatten bestanden aus inokulierten ATCC-Mikrobiensuspensionen, um die Kulturlebensfähigkeit zu bestätigen. Alle experimentellen Schritte wurden unter aseptischen Bedingungen durchgeführt.

6. Zeitabhängige antimikrobielle Wirksamkeit der Blaulichtbestrahlung

Um den fluenzabhängigen Effekt zu bewerten, wurden die Expositionsdauern für blaues Licht auf 2 Minuten, 5 Minuten, 10 Minuten, 15 Minuten, 20 Minuten und 30 Minuten gesetzt. Die antimikrobielle Aktivität wurde mittels CFU-Enumeration wie oben bewertet, was eine Analyse dosisabhängiger Zusammenhänge ermöglichte.

7. Blaulicht-LED-Effizienz in einer aerosolisierten Kammer, die nosokomiale Bedingungen simuliert

Eine angepasste Acryl-Aerosolkammer wurde unter kontrollierten Umweltbedingungen verwendet, um nosokomische Luftexposition zu simulieren (Abbildung 4). Aerosolisierte mikrobielle Suspensionen (~1,5 x 106 CFU/mL) wurden mit einem Vernebler eingeführt, und synthetische Hautproben wurden 30 Minuten lang freigelegt. Das blaue Licht wurde während der gesamten Belichtung auf die Muster gerichtet (10 μW/cm², 20 cm Entfernung). Im Kontrollexperiment wurden identische Belichtungsbedingungen angewendet, aber das BL-LED-Gerät blieb ausgeschaltet. Die mikrobiellen Zelldichten in der Aerosolkammer wurden mittels Fall-out-Aktivitätsmessungen überwacht, bei denen die Agarplatten vor der Exposition in die Kammer gelegt wurden. Lebensfähige mikrobielle Zellen, die an den synthetischen Hautproben (2 cm x 2 cm) hafteten, wurden mittels der oben beschriebenen Standard-Plattenzählanalyse quantifiziert. Diese niedrige Bestrahlung (10 μW/cm²) wurde ausgewählt, um reale Umgebungslichtverhältnisse in Gesundheitseinrichtungen nachzuahmen, in denen kontinuierliche Hochintensitätsbestrahlung nicht möglich ist.

8. Optische Transmission und eingebettete Kolonietests

  1. Optische Transmission durch synthetisches Hautsubstrat
    Um die Durchdringung von blauem Licht durch synthetische Haut zu quantifizieren, wurde die Bestrahlung mit einem kalibrierten optischen Leistungsmessgerät gemessen, das auf der Behandlungsebene positioniert war. Die BL-Intensität (405 nm, 30 mW/cm²) wurde mit und ohne hydratisierte synthetische Hautproben aufgezeichnet, die horizontal zwischen LED und Detektor platziert waren. Die Übertragung (%) wurde als das Verhältnis der übertragenen Bestrahlung (mit Haut) zur einfallenden Bestrahlung (ohne Haut) berechnet.
    Die Transmission unter wässrigen Bedingungen wurde mit einem UV-Viz-Spektrophotometer bewertet. Ein hydratisierter synthetischer Hautstreifen wurde vertikal in eine Standard-Polystyrol-Cuvette eingesetzt, die mit deionisiertem Wasser gefüllt war. Die mit Wasser gefüllte Cuvette diente allein als Platz. Die Absorption bei 405 nm wurde aufgezeichnet, und die prozentuale Übertragung wurde mit %T = 10(-A) × 100 berechnet.
  2. Funktionale Validierung mittels eingebetteter Kolonie-Assay
    Oberflächen- und eingebettete mikrobielle Reduktionstests wurden als funktioneller Korrelate der Übertragung durchgeführt, bei denen Proben auf einer Oberfläche impften, aber von der gegenüberliegenden (unteren) Seite bestrahlt wurden, um Mikroben unter der Hautoberfläche zu simulieren. CFUs wurden wie oben im Abschnitt zur antimikrobiellen Wirksamkeit quantifiziert.

9. FT-IR-Spektroskopie für den Abbau der synthetischen Haut nach blauem Licht und UV-C-Exposition

Um mögliche chemische und strukturelle Veränderungen an der kollagenbasierten synthetischen Hautmatrix durch Lichteinwirkung zu bewerten, wurde eine Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FT-IR) durchgeführt. Synthetische Hautproben (2 cm × 2 cm) wurden gemäß den Herstelleranweisungen hydratisiert, identisch mit den in den mikrobiellen Reduktionstests verwendeten Proben. Hydratisierte Proben wurden entweder 405 nm blauem Licht (30 mW/cm²) oder 265 nm UV-C (3 mW/cm²) für 15 Minuten (Standardbelichtung, 27 J/cm²) oder 60 Minuten (Worst-Case-Stressbedingung) ausgesetzt. Nach der Bestrahlung wurden die Proben vorsichtig getupft, um Oberflächenfeuchtigkeit zu entfernen, und sofort mit FT-IR analysiert.

10. ATR-FTIR-Messung

Die Spektren wurden mit einem IR-Spektrophotometer erfasst, das mit einer kompatiblen Analysesoftware ausgestattet war. Alle Proben wurden mit dem Attenuated Total Reflectance (ATR) iD7-Modul analysiert. Um spektrale Veränderungen zu isolieren, die auf Bestrahlung zurückzuführen sind, (1) wurde ein direkter spektraler Vergleich zwischen unbehandelten Kontrollen und bestrahlten Proben durchgeführt. (2) Basis-subtratrahierte Vergleiche wurden durchgeführt, indem die unbehandelte Kontrollprobe als Hintergrundreferenz verwendet wurde, bevor die bestrahlten Proben gescannt wurden, sodass nur die neuen oder veränderten Spitzen sichtbar werden konnten.

Dieser duale Ansatz reduziert topographisches Rauschen und verbessert die Detektion subtiler Veränderungen in Amid- und Fingerabdruckregionen. Hydrationsniveau, Farbstoffdicke und Orientierung wurden über alle Proben standardisiert, um die spektrale Variabilität zu verringern. Jede Belichtungsbedingung (Kontrolle, BL-15 min, BL-60 min, UV-15 min, UV-60 min) wurde dreifach gescannt.

11. Statistische Analyse

Alle Experimente wurden mit unabhängigen biologischen Dreifacharten durchgeführt, sofern nicht anders angegeben. Die Daten werden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) oder als Mittelwert mit 95%-Konfidenzintervallen (KI) dargestellt, wie in den Abbildungslegenden angegeben. Die Normalität der Datenverteilung wurde mit dem Shapiro-Wilk-Test bewertet. Paarweise Vergleiche zwischen zwei Gruppen (z. B. blaues Licht vs. UV-C, Oberflächen- vs. eingebettete Kolonien) wurden mit ungepaarten zweiseitigen Student's t-Tests durchgeführt. Für Vergleiche mit mehr als zwei Bedingungen oder Zeitpunkten wurde eine Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) gefolgt von geeigneten Post-hoc-Tests angewandt. Der spezifische statistische Test, der für jeden Vergleich verwendet wird, ist in der entsprechenden Abbildung angegeben. Ein p-Wert <0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.

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Ergebnisse

Antimikrobielle Wirksamkeit von blauem Licht, LED und UV-C gegen Wundkrankheitserreger
Das Blaulicht-LED-Gerät (405 nm), das mit einer Intensität von 30 mW/cm² für 15 Minuten betrieben wurde, zeigte eine signifikante antimikrobielle Wirksamkeit gegen alle getesteten Wundkrankheitserreger auf synthetischen Hautmodellen (Abbildung 5). Unter den getesteten Arten zeigte Klebsiella pneumoniae die höchste Anfälligkeit für blaues Licht,...

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Diskussion

Diese Studie demonstriert das signifikante antimikrobielle Potenzial eines 405-nm Blue Light LED (BL-LED)-Geräts gegen ein Panel klinisch relevanter Wundpathogene, die auf kollagenbasierten synthetischen Hautmodellen getestet wurden. Die BL-LED-Exposition bei einem Fluenz von 27 J/cm² erreichte eine bis zu 3,5-log-Reduktion der mikrobiellen Last (Abbildung 6) und übertraf damit die antimikrobielle Leistung, die in mehreren früheren Studien 6,7,17,18,19<...

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Offenlegungen

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte.

Danksagungen

Diese Studie wurde (W24-21) von "Applied Research, Innovation and Entrepreneurship Services" (ARIES), Centennial College, Kanada, finanziert. Die mikrobiellen Materialien und BSL-2-Einrichtungen wurden von "Applied Biological and Environmental Sciences (ABES), Centennial College, Kanada, bereitgestellt. Die Autoren schätzen die Anleitung von Andrew Baer und Gillian Goring in der FT-IR-Spektroskopie sowie vom Personal des Vorbereitungsraums für ihre Unterstützung bei der Medienvorbereitung und Sterilisation.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Acinetobacter baumannii  ATCC Das Global Bioresource CenterATCC 19606
Blaues Licht – Lichtemittierende Diode ViolumasN/ABL-LED ist ein Prototyp und hat daher keine Katalognummer;
Candida albicans  ATCC Das Global Bioresource CenterATCC 10231
Enterobacter aerogenesATCC Das Global Bioresource CenterATCC 13048
Escherichia coliATCC Das Global Bioresource CenterATCC 25922
Fourier-Transform Infrarot   (FT-IR) Spektrophotometer Nicolet iS5ThermowissenschaftlichIQLAADGAAGFAHDMAZAOMNIC-Software wird für die Analyse verwendet.
FT-IR Nicolet iS5 iD1 Direktstrahl-Übertragungsmodul (Basisadapter)ThermowissenschaftlichIQLAADGAAGFAJAMAYX
FT-IR Nicolet iS5 iD7 Diamant-Dämpfungsmodul für interne BrechungThermowissenschaftlichIQLAADGAAGFAJAMBFN
Inkubator Percival Wissenschaftlich 9330.01.06L
IR-TheoromometerThermo Fisher Scientific   06-664-254
Klebsiella-Pneumonie  ATCC Das Global Bioresource CenterATCC 13883
Phosphatgepufferte KochsalzlösungThermo Fisher Scientific   AM9624PBS-Katalognummer (Thermo Fisher Scientific) 
Pseudomonas aeruginosaATCC Das Global Bioresource CenterATCC 27853
Sabouraud Dextrose AgarBD Difco DF0109-17-1SAB Katalognummer (BD Difco)
Staphylococcus aureus  ATCC Das Global Bioresource CenterATCC 25923
Tryptischer SojaagarBD DifcoDF0369-17-6TSA-Katalognummer (BD Difco)
Tryptische SojabrüheBD Difco DF0370-17-3TSB Katalognummer (BD Difco)
UV-LEDViolumasN/AUV-LED ist ein Prototyp und hat daher keine Katalognummer;
UV-VIZ-Spektrometer (Genesys 10 UV-Scanning)Thermowissenschaftlich 335907P
Vitro-HautMEDELINKSKU24000Vitro-Haut

Referenzen

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Blaulicht PhototherapieKollagenmatrixantimikrobielle WirksamkeitFTIR SpektroskopieUVC Bestrahlungluftgetragene KontaminationBiofilm Tests

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