מאמר מחקר

חקירה של מכשיר LED באור כחול לדיכוי פתוגנים של פצעים באמצעות מודל עור סינתטי מבוסס קולגן

855 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/69403

⸱

24 בפברואר 2026

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

במאמר זה

סיכום

מכשיר LED באור כחול באורך 405 ננומטר מדגים יעילות אנטימיקרוביאלית נגד מגוון רחב של פתוגנים של פצעים כאשר הוא מוערך על מודל עור סינתטי מבוסס קולגן. גישה פשוטה זו במבחנה מציעה חלופה ניתנת לשחזור ואתית להערכה מוקדמת של טיפולים אנטימיקרוביאליים מבוססי אור.

תקציר

ניהול פצעים קונבנציונלי מאתגר יותר ויותר בשל העלייה בעמידות לאנטימיקרוביאליות ותופעות הלוואי הציטוטוקסיות של תרופות מסורתיות. פוטותרפיה, במיוחד באמצעות אור כחול (BL), מציעה אלטרנטיבה מבטיחה ללא פולשין וללא מגע. מחקר זה העריך את היעילות והבטיחות האנטימיקרוביאלית של מכשיר BL-LED בנפח 405 ננומטר מול מגוון רחב של פתוגנים רפואיים חשובים באמצעות מודל עור סינתטי מבוסס קולגן, תוך הדגשת החידוש שביישום פלטפורמה זו לבדיקות אנטימיקרוביאליות מבוססות אור. עור סינתטי זה מספק סביבה ריאליסטית יותר, המדמה את המבנה והטופוגרפיה של עור האדם. מיפוי אחידות האור הראה הקרנה עקבית בקוטר של 10 ס"מ (30.14 ± 0.78 mW/cm2). המכשיר השיג הפחתה משמעותית ביולוגים מיקרוביאלי התלויה בשפף של עד 3.5 במהירות של 27 ג'ול לס"מ רבוע, מה שהדגים יעילות גבוהה בהרבה מזו שדווח במחקרים דומים. פעילותו רחבת הטווח אושרה נגד פתוגנים ESKAPE וקנדידה אלביקנס, יתרון משמעותי בניהול זיהומים פולימיקרוביאליים בפצעים. ממצא מרכזי היה הרגישות השונה בין מינים, כאשר Klebsiella pneumoniae הציגה את הרגישות הגבוהה ביותר בעוד ש-Staphylococcus aureus הוכיחה את עצמה כעמידה ביותר. סביר להניח שזה נובע מהבדלים במבנה המעטפת המיקרוביאלית ובתכולת המולקולות הרגישות לאור, המשפיעים על מיני החמצן הריאקטיביים (ROS). ניסויי העברה אופטית וניתוחי שטח לעומת מושבה מוטמעת לא גילו משמעות סטטיסטית, מה שמרמז על שימוש פוטנציאלי של BL לעיכוב פתוגנים מתחת לעור. ספקטרוסקופיית אינפרא-אדום אישרה כי חשיפה ל-BL, אפילו בשטפים גבוהים (108 J/cm2), לא גרמה להתדרדרות כימית או קונפורמציה ניתנת לזיהוי של מטריצת הקולגן, בניגוד להשפעות המזיקות שנצפו בבקרת UV-C החיידקית. לבסוף, הערכה ייחודית בתא אירוסול הראתה שטיפול ב-BL מפחית את השקיעת מיקרואורגניזמים על פני משטחים ביותר מ-95%, מה שמדגיש את הפוטנציאל שלו להפחתת זיהומים נוזוקומיים. ממצאים אלו מראים את ההתאמה של מצעים המחקים עור כחלופה נגישה להערכת BL בבדיקות פרה-קליניות, ובכך מבטלים את הצורך במודלים של בעלי חיים.

מבוא

זיהומים בפצעים מהווים אתגר מתמשך ונטל משמעותי על מערכת הבריאות העולמית ומשפיעים על איכות חייהם של המטופלים. ריפוי פצעים לעיתים קרובות מסובך על ידי זיהומים מיקרוביאליים שמעכבים את סגירת פצעי העור, וגורמים לנגעים ולפצעים כרוניים בעיקר בקרב קשישים ואוכלוסיות סוכרתיות. אסטרטגיות ניהול פצעים קונבנציונליות מתבססות על אנטיביוטיקה, חומרי חיטוי, כימיקלים וחומרים ביואקטיביים טבעיים שמדכאים בעיקר אורגניזמים הגורמים לפצעים. בעוד ששיטות מסורתיות אלו יעילות בהאצת תהליך ההחלמה על ידי הפחתת תאים דלקתיים והגברת מספר הפיברובלסטים, הן קשורות לתופעות לוואי רבות. רבים מהאנטימיקרוביאלים המקומיים המשמשים בתחבושות פצעים אינם ידידותיים לעור ועלולים לגרום לתופעות לא רצויות כמו התייבשות בעור, גירוי רקמות והשפעות ציטוטוקסיות על תאים הנדרשיםלתהליך ריפוי הפצע. עמידות לאנטימיקרוביאלים (AMR), המדווחת נרחבת בשל שימוש יתר באנטיביוטיקה3, בעיקר שימוש מערכתית, מאיימת על הקיימות ארוכת הטווח של טיפולים פרמקולוגיים קיימים. בהתחשב במגבלות אלו של הפרקטיקה הקלינית הקיימת, מודגש הצורך בחלופות בטוחות וברות קיימא לטיפול בפצעים, במיוחד בשיטות ללא מגע וללא כאב כמו פוטותרפיה.

פוטותרפיה, המנצלת את ספקטרום האור הנראה, זכתה בהדרגה לתשומת לב כהתערבות מבטיחה לא פולשנית ולא פרמקולוגית ליישומים דרמטולוגיים וטיפוליים שונים. היישומים שלו כוללים חידוש עורכללי ושיפורים קוסמטיים ועד טיפולים ממוקדים למצבים כמו אקנה וטיפולים נגד הזדקנות. מבין אורכי הגל הנראים (400-760 ננומטר), אור כחול, הנע בדרך כלל בין 400 ל-480 ננומטר, זכה לעניין מדעי וקליני רבבזכות הפוטנציאל הטיפולי הרב-ממדי שלו. בניגוד לקרינה אולטרה סגולה (UV), במיוחד בתחום ה-UV-C (100-280 ננומטר), המשמש באופן נרחב לחיטוי פני השטח בשל תכונותיו ההרגתיות אך נושא סיכונים מתועדים היטב לנזק ל-DNA, קרצינוגנזה וסרטן העור, אור כחול מסווג כקרינה לא מייננת. הבדל מהותי זה הופך את האור הכחול לבטוח יותר לרקמות אנושיות5, שכן אין לו את האנרגיה לפגוע ישירות ב-DNA התא או לגרום להשפעות מוטגניות.

הפעילות האנטימיקרוביאלית של אור כחול דווחה נגד חיידקים גרם-חיוביים6 וגרם-שלילי7 . נערכו ניסויים קליניים מסוימים כדי לאמת את השימוש בטיפול באור כחול נגד זיהומים או הפרעות נפוצות, לדוגמה, דיכוי אקנה פרופיוניבקטריום הגורם לאקנה וולגריס9, וטיפול בזיהומי קיבה10 הנגרם על ידי הליקובקטר פילורי. עם זאת, ניסויים קליניים שחקרו את היעילות האנטימיקרוביאלית של זיהומי פצעים אינם מדווחים. מספר הולך וגדל של מחקרים חוץ-גופיים עדכניים מראים כי אור סגול-כחול (400-420 ננומטר) מסוגל לנטרל מספר פתוגנים של ESKAPE תוך שמירה על מינימום ציטוטוקסיותלתאי יונקים. לאחרונה, אור כחול בטווח של 410-430 ננומטר הוכח כמווסת פעילות פיברובלסטים והצטברות קולגן, מקדם התרבות תאים, מווסת תגובות דלקתיות ומייצר מיני חמצן תגובתי (ROS) באמצעות גירוי פורפירין אנדוגני שמפריע לתאי חיידק12, מה שהופך אותו למועמד מבטיח ליישומים בריפוי פצעים.

עם זאת, המורכבות של ריפוי הפצעים, הנקבעת על ידי משתנים רבים כולל שונות אישית, סוג פצעים ומצבים פיזיולוגיים ופתולוגיים קיימים, מציבה אתגרים משמעותיים למחקר. בדיקות ישירות ב-vivo של טיפולי פצעים נותרות מורכבות בשל שונות ביולוגית, שיקולים אתיים ומורכבות סביבת הפצעים. מודלים של בעלי חיים, אף שהם בשימוש נפוץ, לעיתים קרובות אינם מייצגים במדויק את הפיזיולוגיה של עור האדם ומוגבלים על ידי דרישות רגולטוריות מחמירות13. מחקרי ריפוי פצעים הכוללים ניסויים קליניים נדירים ולעיתים רחוקים מייצגים בשל גודל מדגם קטן, מה שמצריך דגימות סטטיסטיות גדולות, בקרות חזקות ואישורים אתיים מחמירים. כדי להתגבר על מחסומים אלו, מודלים חוץ גופיים המדמים תכונות עור אנושי הפכו לפלטפורמות יעילות לסינון ראשוני14. מערכות עור סינתטיות מבוססות קולגן, כמו VITRO-Skin, מחקות עור אנושי ב-pH, שמירת לחות ומרקם פני השטח, והן אידיאליות לבדיקת התערבויות חיצוניות בתנאים מבוקרים15. למרות שמספר מחקרים הראו השפעות אנטימיקרוביאליות רחבות טווח של אור כחול, רובם השתמשו בתרביות מרק, לוחות אגר או מודלים של בעלי חיים, עם יישום מוגבל על מצעים דמויי עור.

בהתבסס על הפוטנציאל המודגם של אור כחול ויתרונות מודלים במבחנה , המחקר הנוכחי שואף לבחון את יעילותו של מכשיר דיודה פולטת אור (LED) הפועל באורך גל שיא של 405 ננומטר לדיכוי פתוגנים נפוצים בפצעים. אנו מציגים מתודולוגיית הערכה חדשנית להערכת יעילות ריפוי פצעים המבוססת על מודל מיקרוביום פשוט המיושם על עור סינתטי מבוסס קולגן. הוא גם משווה את היעילות האנטימיקרוביאלית ואת ההשפעה על טופוגרפיית העור של אור כחול שנוצר על ידי דיודות אור (LED-BL) לבין שוטף UV-C החיידק. למרות ששיטה זו חסרה את המורכבות של מערכות ביולוגיות, היא מאמצת גישה פרגמטית המאפשרת ניסויים מבוקרים וניתנים לשחזור גבוה, העוקפים את השונות והמורכבויות האתיות הקשורות למחקרים בחיים וניסויים קליניים, ובכך מאיצה את ההערכה הראשונית והסינון הראשוני של התערבויות טיפוליות חדשניות דומות. החידוש המרכזי בעבודה זו טמון ביישום מודל עור מבוסס קולגן כפלטפורמה ניתנת לשחזור ושליטה להערכת יעילות אנטימיקרוביאלית באור כחול, בליווי חדירה אופטית, אחידות וניתוחי בטיחות מבוססי FTIR.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. הכנת דגימות עור סינתטיות

גיליון סינתטי מבוסס קולגן (VITRO-Skin) נחתך לדוגמאות מלבניות בגודל 5.0 ס"מ × 2.5 ס"מ בתנאים אספטיים בארון בטיחות ביולוגית. כל דוגמית הונחה בצלחת פטרי סטרילית ונשמרה בטמפרטורה של 4°C עד לשימוש. לפני החיסון, הדגימות היו מאוזנות לטמפרטורת החדר והודרו בתא לחות לפי הוראות היצרן, כדי לחקות את רמת הלחות של עור האדם.

2. הכנת תרביות מיקרוביאליות

זני ייחוס American Type Culture Collection (ATCC), כולל Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Escherichia coli (ATCC 25922), Enterobacter aerogenes (ATCC 13048), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Acinetobacter baumannii (ATCC 19606), Klebsiella pneumoniae (ATCC 13883), וקנדידה אלביקנס (ATCC 10231), שימשו. מושבות בודדות הוזנחו במרק סויה טריפטי (TSB) בנפח 5 מ"ל בתנאים אספטיים. תרביות חיידקים דגרו בטמפרטורה של 35 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות, ותרביות פטריות נדגרו בטמפרטורה של 22 מעלות צלזיוס במשך 5 ימים. לאחר הדגירה, העכירות הותאמה ל-0.5 תקן מקפרלנד (כ-1.5 × 10⁸ CFU/mL) באמצעות מלח זרחן סטרילי (PBS) לבדיקות אנטימיקרוביאליות.

3. חיסון מודלים סינתטיים של עור

כל חלק עור סינתטי לוחץ הוחסן ב-100 מיקרוליטר של מתלים מיקרוביאליים ופוזר באופן שווה באמצעות מפזר חד-פעמי סטרילי. המשטחים המחוסנים יובשו באוויר במשך 15 דקות בתא סטרילי בתנאי מעבדה סביבתיים (22-24 מעלות צלזיוס, 60%-70% RH). הדגימות חולקו לשלוש קבוצות: ביקורת לא מטופלת (קבוצה א'), מקור אור (נורית אור כחולה, 405 ננומטר) הקרנה (קבוצה ב'), והקרנה LED של UV-C (265 ננומטר) (קבוצה ג'). איור 1 מציג את הייצוג הסכמטי של הניסויים בהערכת היעילות האנטימיקרוביאלית של מקור האור באמצעות מודל העור הסינתטי.

4. תצורת מקור האור והקרנה

התקן LED באור כחול של 405 ננומטר הותקן על גוף חום מאלומיניום כדי למנוע הצטברות חום ולהבטיח הקרנה חממית בטוחה של דגימות עור סינתטיות (איור 2). הקרינה נמדדה במישור הטיפול המדויק באמצעות מד עוצמה אופטי מכויל, כאשר גובה הגלאי מותאם בהתאם לעובי החיישן. הקרינה העובדת הוגדרה ל-30 mW/cm² על ידי התאמת מרחק ההטלה של ה-LED.

אחידות התאורה בשדה הטיפול אושרה על ידי מדידת הקרינה ב-16 נקודות במרווחים שווים, שהניבה ממוצע של 30.14 ± 0.78 mW/cm² (איור 3). לצורך השוואת בסיס של השפעות השמדת חיידקים, בוצעו טיפולי UV-C באמצעות מקור LED של 265 ננומטר שמספק 3 mW/cm² ממרחק של 20 ס"מ למשך 2 דקות.

השטף חושב כקרינה × זמן חשיפה והתאים ל-27 J/cm² לאור כחול (30 mW/cm² × 900 שניות) ו-3.6 J/cm² עבור UV-C.

לבדיקות אנטימיקרוביאליות, דגימות עור סינתטיות לחות שחוסנקו במתלים מיקרוביאליים הונחו באופן אספטי בצלחות פטרי סטריליות (המכסים הוסרו) והונחו ישירות מתחת לנורית LED הכחולה. דגימות שהוקצו לקבוצת ההקרנה (קבוצה B) נחשפו ברציפות עד שהושגה השטף היעד (15 דקות). משך החשיפה של 15 דקות (27 J/cm²) נבחר בהתבסס על ניסויים ראשוניים של השמדת זמן, שהראו יעילות אנטימיקרוביאלית עקבית בין מינים תוך ייצוג משך חשיפה מעשי ליישומים קליניים או בנקודת טיפול. טמפרטורת כל דוגמה נמדדה כל 5 דקות באמצעות מדחום אינפרא-אדום לא-מגע כדי לוודא שלא התרחש חימום משמעותי במהלך ההדלקה. ניטור הטמפרטורה לא גילה עלייה מדידה בטמפרטורת פני השטח (>2 מעלות צלזיוס) במהלך הקרנה באור כחול, מה שמאשר שההשפעות האנטימיקרוביאליות שנצפו אינן תרמיות.

5. יעילות אנטימיקרוביאלית של LED אור כחול ו-UV-C נגד פתוגנים של פצעים

לאחר הטיפול, כל דוגמת עור סינתטית הועברה לצינור סטרילי בנפח 15 מ"ל המכיל 9.0 מ"ל PBS (pH 7.4). הצינורות הועברו בעדינות למערבולת במשך דקה אחת כדי לשחרר מיקרובים דביקים למשטח. הוכנו דילול סדרתי של עשרה פעמים, ו-100 מיקרו-ליטר אליקוטים צויפו על אגר סויה טריפטית (TSA) לחיידקים ועל אגר סאבורו דקסטרוז (SDA) לפטריות. צלחות דגרו (חיידקים ב-35 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות; פטריות ב-22 מעלות צלזיוס במשך 5 ימים), ויחידות יצירת מושבות (CFUs) נספרו. הפחתה מיקרוביאלית נמדדה באמצעות המשוואות הבאות:

הפחתת לוג = log10(A) - log10(B)

אחוז הפחתה = ((A - B)/A) × 100

כאשר A = ספירת CFU מהבקרה; B = ספירת CFU מדגימות מטופלות.

הביקורות השליליות כללו פלטות מדיה בלבד ו-PBS לאימות סטריליות, בעוד שדגימות לא מטופלות מחוסנות שימשו להשוואת יעילות הטיפול. לוחות הבקרה החיוביים כללו תללים מיקרוביאליים מחוסנים של ATCC כדי לאשר את חיוניות התרבית. כל שלבי הניסוי בוצעו בתנאים אספטיים.

6. יעילות אנטימיקרוביאלית תלויה בזמן של הקרנת אור כחול

כדי להעריך את השפעת השפף, משך החשיפה לאור כחול נקבע ל-2 דקות, 5 דקות, 10 דקות, 15 דקות, 20 דקות ו-30 דקות. פעילות אנטימיקרוביאלית הוערכה באמצעות מניין CFU כפי שתואר לעיל, מה שאפשר ניתוח קשרים תלויים במינון.

7. יעילות LED של אור כחול בתא אירוסולי המדמה תנאי נוזוקומיה

תא אירוסול אקרילי מותאם אישית, בתנאי סביבה מבוקרים, שימש לסימולציה של חשיפה אווירית נוזוקומית (איור 4). מתלים מיקרוביאליים אירוסוליים (~1.5 x 106 CFU/mL) הוכנסו באמצעות נבולייזר, ודוגמאות עור סינתטיות נחשפו למשך 30 דקות. האור הכחול הופנה אל הדוגמאות לאורך כל החשיפה (10 מיקרווואט/ס"מ², מרחק של 20 ס"מ). בניסוי הבקרה, הוחלו תנאי חשיפה זהים, אך מכשיר ה-BL-LED נשאר כבוי. צפיפויות התאים המיקרוביאליים בתוך תא האירוסול נמדדו באמצעות מדידות פעילות נפילה, שבהן לוחות האגר הונחו בתוך התא לפני החשיפה. תאים מיקרוביאליים ברי קיימא שדבקו בדוגמאות העור הסינתטיות (2 ס"מ על 2 ס"מ) נמדדו באמצעות ניתוח ספירת לוחות סטנדרטי כפי שתואר לעיל. הקרינה הנמוכה הזו (10 מיקרווואט/ס"מ²) נבחרה כדי לחקות תנאי תאורה סביבתיים אמיתיים במוסדות רפואיים, שבהם הקרנה בעוצמה גבוהה רציפה אינה אפשרית.

8. שידור אופטי ובדיקות מושבה מוטמעת

  1. העברה אופטית דרך מצע עור סינתטי
    כדי לכמת את חדירת האור הכחול דרך עור סינתטי, נמדדה הקרינה באמצעות מד עוצמה אופטי מכויל הממוקם במישור הטיפול. עוצמת BL (405 ננומטר, 30 mW/cm²) נרשמה עם ובלי דגימות עור סינתטיות לחות שהוצבו אופקית בין ה-LED לגלאי. שידור (%) חושב כיחס בין הקרנה המועברת (עם העור) לקרינה נכנסת (ללא עור).
    ההעברה בתנאי מים הוערכה באמצעות ספקטרופוטומטר UV-Viz. רצועת עור סינתטית לחה הוכנסה אנכית לקובטה פוליסטירן סטנדרטית מלאה במים דה-יוניים. הקובטה המלאה במים לבדה שימשה כריק. הספיגה ב-405 ננומטר נרשמה, ואחוז ההעברה חושב באמצעות %T = 10(-A) × 100.
  2. אימות פונקציונלי באמצעות מבחן מושבה מוטמעת
    בוצעו בדיקות הפחתת מיקרואורגניזם על פני השטח ובמושבות מוטמעות, כקורלציה פונקציונלית של העברה, שבה דגימות הוחנו על משטח אחד אך הוקרן מהצד הנגדי (התחתון) כדי לדמות מיקרובים השוכנים מתחת לפני העור. יחידות ה-CFU נמדדו כפי שתואר לעיל בסעיף היעילות האנטימיקרוביאלית.

9. ספקטרוסקופיית FT-IR לפירוק עור סינתטי לאחר חשיפה לאור כחול ו-UV-C

כדי להעריך שינויים כימיים ומבניים פוטנציאליים במטריצת העור הסינתטית מבוססת הקולגן הנובעים מחשיפה לאור, בוצעה ספקטרוסקופיית Fourier Transform Infrared (FT-IR). דגימות עור סינתטיות (2 ס״מ × 2 ס״מ) הולחו לפי הוראות היצרן, בדומה לדוגמיות ששימשו בבדיקות הפחתת מיקרוביאלים. דגימות הידרטיות נחשפו לאור כחול של 405 ננומטר (30 מ"ואט/ס"מ²) או 265 ננומטר UV-C (3 מ"ואט/סמ"ר) למשך 15 דקות (חשיפה סטנדרטית, 27 ג'ול/ס"מ²) או 60 דקות (תנאי לחץ גרועים). לאחר הקרינה, דגימות טושטשו בעדינות להסרת לחות פני השטח ונותחו מיד באמצעות FT-IR.

10. מדידת ATR-FTIR

ספקטרות נרכשו באמצעות ספקטרופוטומטר IR המצויד בתוכנת ניתוח תואמת. כל הדגימות נותחו באמצעות מודול iD7 של ההחזרה הכוללת המוחלשת (ATR). כדי לבודד שינויים ספקטרליים המיוחסים לקרינה, (1) בוצעה השוואה ספקטרלית ישירה בין דגימות לא מטופלות לבין דגימות קרינתיות. (2) בוצעו השוואות בסיסיות שהוחסרו על ידי שימוש בדוגמת הבקרה הלא מטופלת כהתייחסות לרקע לפני סריקת הדגימות המוקרנות, מה שאפשר ויזואליזציה של השיאים החדשים או המשונות.

גישה כפולה זו מפחיתה רעש טופוגרפי ומשפרת את זיהוי שינויים עדינים באזורים של אמיד וטביעת אצבע. רמת ההידרציה, עובי הדוויץ' והכיוון הוגדרו בכל הדגימות כדי להפחית שונות ספקטרלית. כל תנאי חשיפה (BL-15 דקות, BL-60 דקות, UV-15 דקות, UV-60 דקות) נסרק בשלושה עותקים.

11. ניתוח סטטיסטי

כל הניסויים בוצעו באמצעות משולשים ביולוגיים עצמאיים אלא אם צוין אחרת. הנתונים מוצגים כסטיית תקן ממוצעת ± (SD) או כממוצע עם רווחי ביטחון של 95% (CI), כפי שמוצג באיור המקסימון. נורמליות התפלגות הנתונים הוערכה באמצעות מבחן שפירו-וילק. בוצעו השוואות זוגיות בין שתי קבוצות (למשל, אור כחול מול UV-C, מושבות שטח מול מושבות מוטמעות) באמצעות מבחני t של סטודנטים דו-זנביים לא מזווגים. בהשוואות הכוללות יותר משני מצבים או נקודות זמן, בוצעה ניתוח חד-כיווני של שונות (ANOVA) ואחריו בדיקות פוסט-הוק מתאימות. המבחן הסטטיסטי הספציפי המשמש לכל השוואה מצוין בכתובת האיור המתאים. ערך p <0.05 נחשב מובהק סטטיסטית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

יעילות אנטימיקרוביאלית של LED ו-UV-C באור כחול נגד פתוגנים פצעים
מכשיר ה-LED של האור הכחול (405 ננומטר), שפעל בעוצמה של 30 mW/cm² במשך 15 דקות, הראה יעילות אנטימיקרוביאלית משמעותית נגד כל הפתוגנים שנבדקו במודלים סינתטיים של עור (איור 5). מבין המינים שנבדקו, Klebsiella pneumoniae הראתה את הרגישות הגבוהה ביותר לאור כחול, עם ירידה ממוצעת בלוגריתמים של 3.4 בספירות תאים ברי קיימא. לעומת זאת, Staphylococcus aureus היה הפחות מג...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

מחקר זה מדגים את הפוטנציאל האנטי-מיקרוביאלי המשמעותי של מכשיר Blue Light LED (BL-LED) בגודל 405 ננומטר מול פאנל של פתוגנים קליניים רלוונטיים שנבדקו על מודלים סינתטיים מבוססי קולגן. החשיפה ל-BL-LED בזרימה של 27 J/cm² השיגה הפחתה של עד 3.5 לוגריתמים בעומס המיקרוביאלי (איור 6), העולה על הביצועים האנטי-מיקרוביאליים שדווחו במספר מחקרים קודמים 6,7,17,18,19

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין ניגודי עניינים.

תודות

מחקר זה מומן (W24-21) על ידי "שירותי מחקר יישומי, חדשנות ויזמות" (ARIES), מכללת סנטניאל, קנדה. האספקה המיקרוביאלית ומתקני BSL-2 סופקו על ידי "מדעי הביולוגיה והסביבה היישומית (ABES), מכללת סנטניאל, קנדה. המחברים מעריכים את ההכוונה שניתנו על ידי אנדרו בר וג'יליאן גורינג בספקטרוסקופיה של FT-IR ועל צוות חדר ההכנה על עזרתם בהכנת מדיה ועיקור.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
Acinetobacter baumannii  מרכז המשאבים הביולוגיים הגלובלי ATCCATCC 19606
אור כחול - דיודה פולטת אור  ויולומותלא זמיןBL-LED הוא אב-טיפוס ולכן אין לו מספר קטלוג 
Candida albicans  מרכז המשאבים הביולוגיים הגלובלי ATCCATCC 10231
Enterobacter aerogenesמרכז המשאבים הביולוגיים הגלובלי ATCCATCC 13048
Escherichia coliמרכז המשאבים הביולוגיים הגלובלי ATCCATCC 25922
טרנספורמציית פורייה אינפרא-אדום  (FT-IR) ספקטרופוטומטר ניקולט iS5תרמו-סיינטיפיקIQLAADGAAGFAHDMAZAתוכנת OMNIC משמשת לניתוח
מודול שידור ישיר FT-IR Nicolet iS5 iD1 (מתאם בסיס)תרמו-סיינטיפיקIQLAADGAAGFAJAMAYX
מודול השבירה הפנימית הממוחלשת יהלום FT-IR ניקולט iS5 iD7תרמו-סיינטיפיקIQLAADGAAGFAJAMBFN
אינקובטור פרסיבל סיינטיפיק 9330.01.06L
תרומומטר אינפרא-אדוםתרמו פישר סיינטיפיק   06-664-254
דלקת ריאות קלבסיאלה  מרכז המשאבים הביולוגיים הגלובלי ATCCATCC 13883
סליין מופעל בפוספטתרמו פישר סיינטיפיק   AM9624מספר קטלוג PBS (תרמו פישר סיינטיפיק) 
Pseudomonas aeruginosaמרכז המשאבים הביולוגיים הגלובלי ATCCATCC 27853
סבורו דקסטרוס אגרBD Difco DF0109-17-1מספר קטלוג SAB (BD Difco)
Staphylococcus aureus  מרכז המשאבים הביולוגיים הגלובלי ATCCATCC 25923
טריפטית סויה אגרBD DifcoDF0369-17-6מספר קטלוג TSA (BD Difco)
ציר סויה טריפטיBD Difco DF0370-17-3מספר קטלוג TSB (BD Difco)
UV-LEDויולומותלא זמיןUV-LED הוא אב-טיפוס ולכן אין לו מספר קטלוג 
ספקטרופומטר UV-VIZ (סריקת UV של Genesys 10)תרמו סיינטיפיק 335907P
ויטרו-סקיןMEDELINKSKU24000ויטרו-סקין

מקורות

  1. Altoé, L. S., et al. Does antibiotic use accelerate or retard cutaneous repair? A systematic review in animal models. PLoS One. 14 (10), e0223511(2019).
  2. Punjataewakupt, A., Napavichayanun, S., Aramwit, P. The downside of antimicrobial agents for wound healing. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 38 (1), 39-54 (2019).
  3. Cristea, A. -G., et al. Antimicrobial smart dressings for combating antibiotic resistance in wound care. Pharmaceuticals. 18 (6), 825(2025).
  4. Lee, S. Y., et al. A prospective, randomized, placebo-controlled, double-blinded, and split-face clinical study on LED phototherapy for skin rejuvenation. J Photochem Photobiol B. 88 (1), 51-67 (2007).
  5. Mamalis, A., Garcha, M., Jagdeo, J. Light-emitting diode-generated blue light modulates fibrosis characteristics. Lasers Surg Med. 47 (2), 210-215 (2015).
  6. Guffey, J. S., Wilborn, J. In vitro bactericidal effects of 405-nm and 470-nm blue light. Photomed Laser Surg. 24 (6), 684-688 (2006).
  7. Maclean, M., MacGregor, S. J., Anderson, J. G., Woolsey, G. Inactivation of bacterial pathogens following exposure to light from a 405-nm LED array. Appl Environ Microbiol. 75 (7), 1932-1937 (2009).
  8. Dai, T., et al. Blue light for infectious diseases: Propionibacterium acnes, Helicobacter pylori, and beyond. Drug Resist Updat. 15 (4), 223-236 (2012).
  9. Ammad, S., Gonzales, M., Edwards, C., Finlay, A. Y., Mills, C. An assessment of the efficacy of blue light phototherapy in acne. J Cosmet Dermatol. 7, 180-188 (2008).
  10. Lembo, A. J., et al. Treatment of H. pylori infection with intra-gastric violet light phototherapy. Lasers Surg Med. 41 (5), 337-344 (2009).
  11. Bauer, R., Hoenes, K., Meurle, T., Hessling, M., Spellerberg, B. Effects of violet and blue light irradiation on ESKAPE pathogens. Sci Rep. 11, 24473(2021).
  12. Magni, G., et al. Blue-LED-light photobiomodulation of inflammatory responses in mouse wounds. Life (Basel). 12 (10), 1564(2022).
  13. Ahmad, N. In vitro and in vivo characterization methods for evaluation of modern wound dressings. Pharmaceutics. 15 (1), 42(2022).
  14. Sutterby, E., Thurgood, P., Baratchi, S., Khoshmanesh, K., Pirogova, E. Evaluation of in vitro skin models for studying external stressors. VIEW. 3 (2), 20210012(2022).
  15. Balasubramanian, V., et al. Antibacterial properties of soft solids in solution and on biosurfaces. KONA Powder Part J. 42, 251-260 (2025).
  16. Riaz, T., et al. FTIR analysis of natural and synthetic collagen. Appl Spectrosc Rev. 53 (9), 703-746 (2018).
  17. Kawada, A., et al. Acne phototherapy with narrow-band blue light: An open study and in vitro investigation. J Dermatol Sci. 30 (2), 129-135 (2002).
  18. Fukui, M., et al. Specific-wavelength visible light inhibits growth of P. gingivalis. J Periodontal Res. 43 (2), 174-178 (2008).
  19. Enwemeka, C. S., et al. Visible 405 nm SLD light photodestroys MRSA in vitro. Lasers Surg Med. 40 (10), 734-737 (2008).
  20. Anju, V. T., et al. Polymicrobial infections and biofilms: eradication strategies. Antibiotics (Basel). 11 (12), 1731(2022).
  21. Maclean, M., et al. The role of oxygen in visible-light inactivation of S. aureus. J Photochem Photobiol B. 92 (3), 180-184 (2008).
  22. Ashkenazi, H., et al. Eradication of P. acnes by porphyrins and high-intensity blue light. FEMS Immunol Med Microbiol. 35 (1), 17-24 (2003).
  23. Fan, X., et al. Effects of 420-nm intense pulsed light in acne animal model. J Eur Acad Dermatol Venereol. 27 (9), 1168-1171 (2012).
  24. Sinclair, L. G., Rodríguez-López, L. Antibacterial efficacy of low-irradiance 405-nm light. Sci Rep. 13, 1-15 (2023).
  25. Amodeo, D., et al. Violet-blue (405 nm) LED lamps for disinfection in healthcare. Pathogens. 12 (11), 1338(2023).
  26. Ozdemir, G. D., et al. Lights out for superbugs: antimicrobial blue light. Adv Drug Deliv Rev. 224, 115654(2025).
  27. Metreveli, N. O., et al. UV-vis and FT-IR spectra of irradiated collagen with ascorbic acid. Ecotoxicol Environ Saf. 73 (3), 448-455 (2010).
  28. Tu, Y., Quan, T. Oxidative stress and human skin connective tissue aging. Cosmetics. 3 (3), 28(2016).
  29. Nashchekina, Y. A., et al. Collagen analysis by FTIR spectroscopy. J Phys Conf Ser. 1697, 012053(2020).
  30. Ploydaeng, M., Rajatanavin, N., Rattanakaemakorn, P. UV-C light for inactivation of microorganisms and skin side effects. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 37 (1), 12-19 (2021).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

FTIRUVC

מאמרים קשורים