콜라겐 기반 합성 피부 모델을 이용한 상처 병원체를 억제하는 청색광 LED 장치 연구

저희 연구는 콜라겐 기반 합성 피부 모델을 사용하여 405나노미터 블루라이트가 상처 병원체를 안전하게 억제하는 방법을 조사합니다. 대부분의 연구는 육수 배양, 한천 배지 또는 동물 모델을 사용합니다. 광선 치료 테스트를 위한 현실적이고 재현 가능한 피부 모방 플랫폼을 도입합니다.

우선, 원하는 박테리아 및 곰팡이 균주를 확보하세요. 단일 분리된 군집을 선택해 5밀리리터의 트립틱 두유 육수에 무균 접종합니다. 모든 균주가 접종된 후에는 배양 배양을 하세요.

원하는 배양 시간이 끝난 후, 멸균 PBS를 사용해 탁도를 0.5 맥팔랜드 표준으로 조절하여 항생제 분석에 사용한다. 다음으로, 미리 준비된 콜라겐 기반 수분 합성 피부 절편을 각 절면에 100마이크로리터의 미생물 현탁액을 접종하세요. 멸균 스프레더를 사용해 현탁액을 표면에 고르게 분포하세요.

그 후 접종된 샘플을 무균 챔버에서 상온 조건에서 자연 건조시킵니다. 샘플을 세 개의 처리 그룹에 배정하여 다양한 빛 노출을 수행합니다. 방사선 검사를 위해서는 블루라이트 LED 장치를 알루미늄 히트 싱크에 장착하세요.

보정된 광출력 계를 사용해 정확한 처리 평면에서 광복사량을 측정하세요. 센서 두께를 고려해 프로브 높이를 조정하세요. 이제 LED의 투사 거리를 조정하여 작동 복사도를 평방센티미터당 30밀리와트로 표준화하세요.

B군에서 접종한 피부 샘플을 무균 상태로 뚜껑 없는 멸균 페트리 접시에 넣으세요. 안테나를 블루라이트 LED 바로 아래에 위치시키고 15분간 방사선을 照射하여 목표 플루언스인 27줄/제곱센티미터를 달성하세요. 마찬가지로, 그룹 C를 UVC 빛으로 2분간 조사하여 목표 유량 3.6줄/제곱센티미터를 달성합니다.

조사 후에는 처리된 합성 피부 견본을 pH 7.4에서 9밀리리터 PBS가 들어 있는 멸균 15밀리리터 튜브에 옮기고, 부드럽게 소용돌이를 통해 표면에 부착된 미생물을 제거합니다. 이제 서스펜션을 열 배로 희석할 준비를 해. 선택된 희석액에서 100마이크로리터를 한천 배지에 배납하고 배양합니다.

잠복기가 끝나면 집단 수를 세고 집단 형성 단위의 수를 기록합니다. 제시된 방정식을 사용하여 미생물 환원을 계산합니다. 병원 내 공기 중 노출을 시뮬레이션하기 위해, 통제된 환경 조건에서 맞춤형 아크릴 에어로졸 챔버를 사용하세요.

무균 한천 플레이트를 챔버 안에 넣어 미생물 낙진 활동을 모니터링하세요. 그 다음 멸균된 피부 샘플을 챔버 안에 위치시킵니다. 네뷸라이저를 사용해 2밀리리터의 미생물 현탁액을 에어로졸화시키고, 20센티미터 거리에서 10마이크로와트당 제곱센티미터의 블루라이트로 30분간 샘플을 연속적으로 노출시킵니다.

대조 시에는 블루라이트 장치를 끄고 동일한 챔버 조건을 반복하세요. 표준 판 카운트 분석을 통해 샘플에서 유효한 카운트를 정량화합니다. FTIR 분석을 위해서는 합성 피부 견본을 구입하여 제조사의 지침에 따라 수분을 공급하세요.

수분이 적은 견본을 멸균된 표면에서 네 세트로 나누세요. 두 세트의 견본을 405나노미터 청색광에 30밀리와트당 평방센티미터의 강도로 노출시킵니다. 한 세트는 15분, 다른 세트는 60분씩 노출시킵니다.

마찬가지로, 두 세트의 견본을 265나노미터 UVC 빛에 3밀리와트당 평방센티미터 강도로 노출시키고, 한 세트는 15분, 다른 세트는 60분간 노출합니다. 조사 후에는 샘플을 부드럽게 물려 표면 수분을 제거하세요. FTIR 분광법을 사용하여 시료를 분석하여 화학적 및 구조적 변화를 평가합니다.

FTIR 기기를 ATR 모드로 설정하고 시료 배치를 위해 결정 표면을 준비하세요. 스와치를 ATR 크리스탈에 올려 스펙트럼 획득을 하세요. 처리되지 않은 대조 샘플과 조사된 샘플 간 직접 스펙트럼 비교를 수행합니다.

다음으로, 처리되지 않은 대조 샘플을 배경 참조로 사용하여 조사된 샘플을 스캔하여 기준선 뺄셈 스펙트럼을 얻습니다. 청색광 LED 장치는 합성 피부 모델에서 모든 상처 병원체에 대해 유의미한 항균 효능을 입증했습니다. 평균 로그 감소 결과는 종별 감수성 차이를 보여주며, Klebsiella pneumoniae가 청색광에 가장 민감하고 Staphylococcus aureus는 상대적으로 낮지만 여전히 유의미한 감소를 보인다.

UVC 조사는 모든 검사 종에서 더 높은 미생물 감소를 달성했습니다. 청색광과 UVC 방사선은 대장균, 수도포도구균, 황색포도상구균, 칸디다 알비칸스 등 임상적으로 중요한 세균 병원체에 대해 광범위 항균 활성을 보여주었습니다. 청색광 노출은 세 상처 병원체 모두의 시간 의존적 감소를 일으켰으며, 대장균과 칸디다 알비칸스는 빠르게 비활성화되었고, 황색포도상구균은 느리게 점진적으로 감소했습니다.

청색광 효능은 모의 공기 중 오염 조건에서 추가로 평가되었습니다. 연속 노출은 모든 평가 종에서 미처리 대조군에 비해 합성 피부 표면에 미생물 침착을 유의미하게 감소시켰습니다. 기준선 보정된 ATR-FTIR 스펙트럼은 UVC 처리가 아마이드 피크의 강도를 감소시키고 탄소-산소 신장 진동을 증가시켜 콜라겐 분해를 반영하는 것으로 나타났습니다.

반면, 청색광 노출은 유의미한 스펙트럼이나 화학적 변화를 유발하지 않았습니다. 이 방법은 광치료 광원의 항균 효능을 평가하면서 피부와 유사한 표면에서 콜라겐의 완전성과 안전성을 유지합니다. 이 프로토콜의 핵심 과제는 광원의 균일한 광사와 정확한 유도 제어를 유지하여 항균 효과를 재현 가능하게 하는 것입니다.

이 프로토콜은 바이오필름 검사, 산화 스트레스 분석, 차세대 광 장치 최적화, 유사한 신기술 치료법의 스크리닝으로 확장될 수 있습니다.