Artykuł badawczy

Badanie urządzenia LED z niebieskim światłem w celu tłumienia patogenów ran z wykorzystaniem syntetycznego modelu skóry na bazie kolagenu

855 wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/69403

⸱

24 lutego 2026

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

W tym artykule

Podsumowanie

Urządzenie LED z niebieskim światłem o średnicy 405 nm wykazuje skuteczność antybakteryjną przeciwko szerokiemu zakresowi patogenów ran podczas oceny na syntetycznym modelu skóry opartym na kolagenie. To uproszczone podejście in vitro oferuje powtarzalną i etycznie wykonalną alternatywę dla wczesnej fazy oceny terapii przeciwdrobnoustrojowych opartych na świetle.

Streszczenie

Konwencjonalne leczenie ran jest coraz bardziej trudne wobec wzrostu oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe oraz cytotoksycznych skutków ubocznych tradycyjnych leków. Fototerapia, szczególnie z wykorzystaniem światła niebieskiego (BL), stanowi obiecującą alternatywę nieinwazyjną i bezkontaktową. Badanie to oceniało skuteczność i bezpieczeństwo antybakteryjne urządzenia BL-LED o częstotliwości 405 nm wobec szerokiego spektrum medycznie istotnych patogenów ran, wykorzystując syntetyczny model skóry na bazie kolagenu, podkreślając nowość zastosowania tej platformy do testów antybakteryjnych opartych na świetle. Ta syntetyczna skóra tworzy bardziej realistyczne środowisko, naśladując strukturę i topografię ludzkiej skóry. Mapowanie jednorodności światła wykazało stałe napromieniowanie na średnicy 10 cm (30,14 ± 0,78 mW/cm2). Urządzenie osiągnęło znaczną zależną od płynności redukcję dzienników mikrobiologicznych do 3,5 przy 27 J/cm2, wykazując skuteczność znacznie wyższą niż w podobnych badaniach. Jego szerokospektralna aktywność została potwierdzona przeciwko patogenom ESKAPE i Candida albicans, co stanowi istotną przewagę w leczeniu polimikrobowych infekcji ran. Kluczowym odkryciem była różnica podatności między gatunkami, przy czym Klebsiella pneumoniae wykazywała najwyższą podatność, podczas gdy Staphylococcus aureus okazał się najbardziej odporny. Prawdopodobnie wynika to z różnic w strukturze otoczki mikroorganizmów i zawartości cząsteczek światłoczułych, które wpływają na reaktywne składniki tlenu (ROS). Eksperymenty transmisji optycznej oraz analizy powierzchni versus osadzonych kolonii nie wykazały istotności statystycznej, co sugeruje potencjalne zastosowanie BL do hamowania patogenów pod skórą. Spektroskopia podczerwieni potwierdziła, że ekspozycja na BL, nawet przy wysokich fluencjach (108 J/cm2), nie powoduje wykrywalnej chemicznej ani konformacyjnej degradacji matrycy kolagenowej, w przeciwieństwie do szkodliwych efektów obserwowanych przy germicydnej kontroli UV-C. Wreszcie, unikalna ocena w komorze aerozolowej wykazała, że leczenie BL zmniejszyło osadzanie mikroorganizmów na powierzchniach o ponad 95%, podkreślając jego potencjał w łagodzeniu infekcji nosokomialnych. Wyniki te pokazują przydatność substratów naśladujących skórę jako dostępnej alternatywy do oceny BL w testach przedklinicznych, eliminując tym samym potrzebę stosowania modeli zwierzęcych.

Wprowadzenie

Zakażenia ran stanowią stałe wyzwanie i znaczące obciążenie dla globalnego systemu opieki zdrowotnej oraz wpływają na jakość życia pacjentów. Gojenje ran często utrudniają infekcje drobnoustrojowe, które opóźniają zamknięcie ran skórnych, co skutkuje powstawaniem zmian i przewlekłych ran głównie u osób starszych i diabetycznych. Konwencjonalne strategie leczenia ran opierają się na antybiotykach, antyseptykach, chemikaliach i naturalnych środkach bioaktywnych, które przede wszystkim tłumią organizmy powodujące rany. Chociaż te tradycyjne metody skutecznie przyspieszają proces gojenia poprzez redukcję komórek zapalnych i zwiększenie liczby fibroblastów1, wiążą się one z wieloma skutkami ubocznymi. Wiele miejscowych środków przeciwdrobnoustrojowych stosowanych w opatrunkach ran zazwyczaj nie jest przyjaznych skórze i może prowadzić do niepożądanych skutków, takich jak odwodnienie skóry, podrażnienie tkanek oraz cytotoksyczne działanie na komórki niezbędne do gojenia się rany2. Oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR), szeroko zgłaszana z powodu nadużywania środków przeciwdrobnoustrojowych3, głównie stosowania antybiotyków ogólnoustrojowych, zagraża długoterminowej trwałości istniejących terapii farmakologicznych. Biorąc pod uwagę te ograniczenia istniejącej praktyki klinicznej, podkreśla się potrzebę bezpieczniejszych i zrównoważonych alternatyw w leczeniu ran, szczególnie metod bezkontaktowych i bezbólowych, takich jak fototerapia.

Fototerapia, wykorzystująca widzialne spektrum światła, zyskała coraz większą uwagę jako obiecująca interwencja nieinwazyjna i niefarmakologiczna w różnych zastosowaniach dermatologicznych i terapeutycznych. Jego zastosowania obejmują ogólne odmładzanie skóry4 oraz ulepszenia kosmetyczne oraz celowane zabiegi takie jak trądzik czy terapie przeciwstarzeniowe. Wśród widzialnych długości fal (400-760 nm) światło niebieskie, zazwyczaj w zakresie od 400 nm do 480 nm, wzbudziło duże zainteresowanie naukowe i kliniczne ze względuna swój wieloaspektowy potencjał terapeutyczny. W przeciwieństwie do promieniowania ultrafioletowego (UV), szczególnie pasma UV-C (100-280 nm), które jest szeroko stosowane do dezynfekcji powierzchni ze względu na swoje właściwości genebójne, ale niesie ze sobą dobrze udokumentowane ryzyko uszkodzenia DNA, rakotwórczości i raka skóry, światło niebieskie klasyfikowane jest jako promieniowanie niejonizujące. Ta fundamentalna różnica sprawia, że niebieskie światło jest z natury bezpieczniejsze dla ludzkichtkanek, ponieważ nie posiada energii bezpośrednio uszkadzającej DNA komórkowego ani wywoływania efektów mutagennych.

Działanie przeciwdrobnoustrojowe niebieskiego światła zostało zgłoszone zarówno wobec bakteriiGram-dodatniego 6, jak i Gram-ujemnego7. Przeprowadzono badania kliniczne w celu potwierdzenia stosowania terapii światłem niebieskim w leczeniu powszechnych infekcji lub zaburzeń8, na przykład hamowanie trądziku Propionibacterium powodującego trądzik pospolity9 oraz leczenie infekcji żołądka10 wywołanych przez Helicobacter pylori. Jednak badania kliniczne dotyczące skuteczności przeciwdrobnoustrojowej zakażeń ran nie są zgłaszane. Coraz więcej ostatnich badań in vitro pokazuje, że fioletowo-niebieskie światło (400-420 nm) jest zdolne do inaktywacji wielu patogenów ESKAPE, zachowując przy tym minimalną cytotoksyczność dla komórek ssaków11. Ostatnio wykazano, że światło niebieskie w zakresie 410-430 nm moduluje aktywność fibroblastów i depozycję kolagenu, wspiera proliferację komórek, reguluje odpowiedzi zapalne oraz generuje reaktywne formy tlenu (ROS) poprzez endogenne pobudzanie porfiryny, które zakłóca komórkibakteryjne 12, co czyni je obiecującym kandydatem do zastosowań w leczeniu ran.

Jednak złożoność gojenia ran, zależna od wielu zmiennych, w tym indywidualnej zmienności, typu ran oraz fizjologicznych i istniejących schorzeń patologicznych, stanowi poważne wyzwania dla badań. Bezpośrednie testowanie in vivo terapii ran pozostaje skomplikowane ze względu na zmienność biologiczną, względy etyczne oraz złożoność środowisk ran. Modele zwierzęce, choć powszechnie stosowane, często nie są w stanie dokładnie oddać fizjologii ludzkiej skóry i są ograniczone rygorystycznymi wymogami regulacyjnymi13. Badania leczenia ran z udziałem badań klinicznych są rzadkie i często rzadko reprezentatywne ze względu na małą wielkość próby, co wymaga dużych prób statystycznych, solidnych kontrol oraz rygorystycznych zatwierdzeń etycznych. Aby pokonać te bariery, modele in vitro odwzorowujące właściwości ludzkiej skóry stały się skutecznymi platformami do wstępnego badaniaprzesiewowego 14. Syntetyczne systemy skóry oparte na kolagenie, takie jak VITRO-Skin, naśladują ludzką skórę pod względem pH, zatrzymywania wilgoci i tekstury powierzchni, i są idealne do testowania zewnętrznych interwencji w kontrolowanych warunkach15. Chociaż kilka badań wykazało szerokospektralne działanie przeciwbakteryjne niebieskiego światła, większość z nich stosowała kultury bulionu, płytki agarowe lub modele zwierzęce, z ograniczonym zastosowaniem na podłożach przypominających skórę.

Opierając się na wykazanym potencjale światła niebieskiego oraz zalety modeli in vitro , obecne badanie ma na celu przetestowanie skuteczności urządzenia LED (Light Emitting Diode) działającego przy maksymalnej długości fali 405 nm w tłumieniu powszechnych patogenów ran. Wprowadzamy nową metodologię oceny skuteczności gojenia ran opartą na uproszczonym modelu mikrobiomu stosowanym do syntetycznej skóry opartej na kolagenie. Porównuje również skuteczność antybakteryjną oraz wpływ na topografię skóry światła niebieskiego generowanego diodą światłową (LED-BL) z płynnością UV-C o zarodkowych czynnikach. Chociaż metoda ta nie jest tak złożona jak systemy biologiczne, przyjmuje pragmatyczne podejście, które pozwala na wysoce kontrolowane i powtarzalne eksperymenty, omijające zmienność i złożoność etyczną związaną z badaniami in vivo oraz badaniami klinicznymi, przyspieszając tym samym wstępną ocenę i wstępne badanie podobnych nowych interwencji terapeutycznych. Główną innowacją tej pracy jest zastosowanie modelu skóry opartego na kolagenie jako powtarzalnej, kontrolowanej platformy do oceny skuteczności przeciwdrobnoustrojowej światła niebieskiego, towarzyszącej analizom bezpieczeństwa opartym na penetracji optycznej, jednolitości i analizach bezpieczeństwa opartych na FTIR.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Przygotowanie syntetycznych próbek skóry

Arkusz syntetycznego modelu skóry na bazie kolagenu (VITRO-Skin) był wycięty na prostokątne próbki o wymiarach 5,0 cm × 2,5 cm w warunkach aseptycznych w szafie biobezpieczeństwa. Każdy próbek umieszczano w sterylnej misce Petriego i przechowywano w temperaturze 4 °C do czasu użycia. Przed szczepieniem próbki były dostosowywane do temperatury pokojowej i nawadniane w komorze wilgotności zgodnie z zaleceniami producenta, aby odwzorować poziom nawilżenia ludzkiej skóry.

2. Przygotowanie kultur mikroorganizmów

Amerykańskie szczepy zbiorów hodowli typu (ATCC) referencyjne, w tym Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Escherichia coli (ATCC 25922), Enterobacter aerogenes (ATCC 13048), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Acinetobacter baumannii (ATCC 19606), Klebsiella pneumoniae (ATCC 13883) oraz Candida albicans (ATCC 10231), zostały użyte. Pojedyncze kolonie były zaszczepiane w 5 mL tryptycznego bulionu sojowego (TSB) w warunkach aseptycznych. Hodowle bakteryjne inkubowano w temperaturze 35 °C przez 24 godziny, a hodowle grzybów inkubowano w 22 °C przez 5 dni. Po inkubacji mętność została skorygowana do 0,5 standardu McFarlanda (około 1,5 × 10⁸ CFU/mL) przy użyciu sterylnej soli fosforanowej (PBS) do testów antybakteryjnych.

3. Inokulacja syntetycznych modeli skóry

Każda nawilżona sekcja syntetycznej skóry była zaszczepiana 100 μl zawiesina mikrobiologiczna i równomiernie rozprowadzana za pomocą sterylnego jednorazowego rozprowadzacza. Powierzchnie zaszczepione były suszone na powietrzu przez 15 minut w sterylnej komorze w warunkach laboratoryjnych (22-24 °C, 60%-70% wilgotności). Próbki przydzielono do trzech grup: nieleczona kontrola (Grupa A), źródło światła (dioda LED niebieskiego, 405 nm), napromieniowanie (Grupa B) oraz napromieniowanie UV-C LED (265 nm) (Grupa C). Rysunek 1 przedstawia schematyczne przedstawienie eksperymentów oceniających skuteczność antybakteryjną źródła światła za pomocą syntetycznego modelu skóry.

4. Konfiguracja i napromieniowanie źródeł światła

Na aluminiowym radiatorze zamontowano urządzenie LED o niebieskim świetle o średnicy 405 nm, aby zapobiec gromadzeniu ciepła i zapewnić termicznie bezpieczne napromieniowanie syntetycznych próbek skóry (Rysunek 2). Irradiancję mierzono dokładnie na płaszczyźnie obróbki za pomocą skalibrowanego optycznego miernika mocy, a wysokość sondy dostosowano do grubości czujnika. Działanie naświetlenia zostało ustandaryzowane do 30 mW/cm² poprzez regulację odległości rzutu diody LED.

Jednolitość oświetlenia w całym polu obróbki została zweryfikowana poprzez pomiar naświetlenia w 16 równomiernie rozmieszczonych punktach, co dało średnio 30,14 ± 0,78 mW/cm² (Rysunek 3). Dla porównania wyników działania germicydalnych zabiegi UV-C przeprowadzono przy użyciu źródła LED o średnicy 265 nm, dostarczającego 3 mW/cm² w odległości 20 cm przez 2 minuty.

Płynność obliczono jako naświetlenie × czas ekspozycji i odpowiadała 27 J/cm² dla światła niebieskiego (30 mW/cm² × 900 s) oraz 3,6 J/cm² dla UV-C.

W testach antybakteryjnych nawilżone syntetyczne próbki skóry z zaszczepieniem zawiesin mikrobiologicznych umieszczano aseptycznie w sterylnych szalkach Petriego (z zdejmowanymi pokrywkami) i umieszczono bezpośrednio pod diodą LED z niebieskim światłem. Próbki przypisane do grupy napromieniowania (Grupa B) były eksponowane nieprzerwanie aż do osiągnięcia docelowej fluencji (15 min). Czas ekspozycji wynoszący 15 minut (27 J/cm²) został wybrany na podstawie wstępnych eksperymentów z zabijaniem czasu, które wykazały stałą skuteczność antybakteryjną u wszystkich gatunków, jednocześnie reprezentując praktyczny czas ekspozycji dla potencjalnych zastosowań klinicznych lub w punktach opieki zdrowotnej. Temperatura każdego próbka była monitorowana co 5 minut za pomocą bezkontaktowego termometru podczerwonego, aby potwierdzić, że podczas oświetlenia nie występuje znaczące nagrzewanie. Monitorowanie temperatury nie wykazało mierzalnego wzrostu temperatury powierzchni (>2 °C) podczas napromieniowania światłem niebieskim, co potwierdza, że obserwowane działania antydrobnoustrojowe nie miały charakteru termicznego.

5. Przeciwdrobnoustrojowa skuteczność diody LED i UV-C z niebieskim światłem przeciwko patogenom ran

Po zabiegu każdy syntetyczny próbek skóry był przenoszony do sterylnej probówki o pojemności 15 mL zawierającej 9,0 mL PBS (pH 7,4). Rurki były delikatnie wirowane przez 1 minutę, aby usunąć mikroby przyczepiające się do powierzchni. Przygotowano seryjne dziesięciokrotne rozcieńczenia, a 100 μL aliquotów nałożono na Tryptic Soy Agar (TSA) dla bakterii oraz Sabouraud Dextrose Agar (SDA) dla grzybów. Płytki były inkubowane (bakterie w temperaturze 35 °C przez 24 godziny; grzyby w 22 °C przez 5 dni) oraz wyliczono jednostki tworzące kolonie (CFU). Redukcję mikroorganizmów zmierzono za pomocą następujących równań:

Redukcja logaritmu = log10(A) - log10(B)

Procentowa redukcja = ((A - B)/A) × 100

Gdzie A = CFU liczone z sterowania; B = liczba CFU z obtraktowanych próbek.

Negatywne kontrole obejmowały płytki wyłącznie z mediów oraz PBS do weryfikacji bezpłodności, natomiast niepoddane szczepionki stosowano do porównywania skuteczności leczenia. Płytki kontroli pozytywnej składały się z zaszczepionych zawiesin mikrobiologicznych ATCC, aby potwierdzić żywotność hodowli. Wszystkie etapy eksperymentalne przeprowadzono w warunkach aseptycznych.

6. Zależna od czasu skuteczność przeciwdrobnoustrojowa naświetlania światłem niebieskim

Aby ocenić wpływ zależny od płynności, czas ekspozycji na niebieskie światło został ustawiony na 2 min, 5 min, 10 min, 15 min, 20 min i 30 min. Aktywność przeciwdrobnoustrojowa została oceniona na podstawie wykazu CFU jak powyżej, co umożliwiło analizę zależności zależnych od dawki.

7. Skuteczność diod LED z niebieskim światłem w komorze aerozolizowanej symulującej warunki nocokomiczne

Do symulacji ekspozycji na powietrze nosokomowe użyto spersonalizowanej komory aerozolowej akrylowej, w kontrolowanych warunkach środowiskowych (rysunek 4). Aerozolowe zawiesiny mikrobiologiczne (~1,5 x 106 CFU/mL) zostały wprowadzone za pomocą nebulizatora, a syntetyczne próbki skóry były wystawiane na 30 minut. Niebieskie światło było skierowane na próbki przez cały czas ekspozycji (10 μW/cm², odległość 20 cm). W eksperymencie kontrolnym zastosowano identyczne warunki ekspozycji, ale urządzenie BL-LED pozostało wyłączone. Gęstość komórek mikrobiologicznych w komorze aerozoli monitorowano za pomocą pomiarów aktywności opadowej, w których płytki agarowe umieszczano wewnątrz komory przed ekspozycją. Żywotne komórki mikroorganizmów przyklejone do syntetycznych próbek skóry (2 cm x 2 cm) zostały zmierzone za pomocą standardowej analizy liczby płytek, jak opisano powyżej. To niskie napromieniowanie (10 μW/cm²) zostało wybrane, aby naśladować rzeczywiste warunki oświetlenia otoczenia w placówkach opieki zdrowotnej, gdzie ciągłe napromieniowanie o wysokiej intensywności nie jest możliwe.

8. Transmisja optyczna i testy kolonii osadzonych

  1. Przepuszczanie optyczne przez syntetyczne podłoże skórkowe
    Aby ilościowo określić przenikanie niebieskiego światła przez syntetyczną skórę, mierzono naświetlenie za pomocą skalibrowanego optycznego miernika mocy umieszczonego na płaszczyźnie zabiegu. Intensywność BL (405 nm, 30 mW/cm²) była rejestrowana zarówno z nawilżonymi, syntetycznymi próbkami skóry umieszczonymi poziomo między diodą LED a detektorem) i bez nich. Transmisja (%) została obliczona jako stosunek przeniesionego promieniowania (ze skórą) do padającego promieniowania (bez skóry).
    Przepuszczanie w warunkach wodnych oceniano za pomocą spektrofotometru UV-Vis. Do standardowej polistyrenowej kuwety wypełnionej wodą dejonizowaną włożono pionowo nawilżony syntetyczny pasek skóry. Tylko kuweta wypełniona wodą służyła jako pusta przestrzeń. Zarejestrowano absorpcję przy 405 nm, a procent transmisji obliczono na podstawie %T = 10(-A) × 100.
  2. Walidacja funkcjonalna za pomocą testu kolonii osadzonej
    Testy redukcji mikrobiologicznej kolonii powierzchniowej i osadzonej przeprowadzono jako funkcjonalny korelat transmisji, gdzie próbki były inokulowane na jednej powierzchni, a napromieniowane od przeciwnej (dolnej) strony, aby symulować mikroorganizmy zamieszkujące pod powierzchnią skóry. CFU zostały zmierzone ilościowo zgodnie z powyższym opisem w sekcji o skuteczności przeciwdrobnoustrojowej.

9. Spektroskopia FT-IR w syntetycznym degradowaniu skóry po ekspozycji na niebieskie światło i promieniowanie UV-C

Aby ocenić potencjalne zmiany chemiczne i strukturalne w syntetycznej matrycy skóry opartej na kolagenie spowodowanej ekspozycją na światło, wykonano spektroskopię Fouriera w podczerwieni (FT-IR). Syntetyczne próbki skóry (2 cm × 2 cm) były nawilżane zgodnie z instrukcjami producenta, identycznie jak próbki stosowane w testach redukcji mikroorganizmów. Nawodnione próbki były wystawiane na działanie niebieskiego światła o sile 405 nm (30 mW/cm²) lub 265 nm UV-C (3 mW/cm²) przez 15 minut (standardowa ekspozycja, 27 J/cm²) lub 60 minut (najgorszy przypadek stresu). Po napromieniowaniu próbki były delikatnie wypuszczane w celu usunięcia wilgoci z powierzchni i natychmiast analizowane metodą FT-IR.

10. Pomiar ATR-FTIR

Spektra były pozyskiwane za pomocą spektrofotometru IR wyposażonego w kompatybilne oprogramowanie analityczne. Wszystkie próbki zostały przeanalizowane przy użyciu modułu Attenuated Total Reflectance (ATR) iD7. Aby wyizolować zmiany widmowe przypisywane napromieniowaniu, (1) przeprowadzono bezpośrednie porównanie spektralne między nieobleczonymi kontrolami a napromieniowanymi próbkami. (2) Porównania odejmowane według linii bazowej wykonywano poprzez wykorzystanie nieobrobionego próbki kontrolnej jako punktu odniesienia przed zeskanowaniem napromieniowanych próbek, co pozwalało na wizualizację tylko nowych lub zmienionych szczytów.

To podwójne podejście redukuje szum topograficzny i poprawia wykrywanie subtelnych zmian w obszarach amidowych i odcisków palców. Poziom nawodnienia, grubość próbki i orientacja zostały ustandaryzowane we wszystkich próbkach, aby zmniejszyć zmienność spektralną. Każdy stan ekspozycji (kontrolny, BL-15 min, BL-60 min, UV-15 min, UV-60 min) był skanowany w trzech egzemplarzach.

11. Analiza statystyczna

Wszystkie eksperymenty przeprowadzono przy użyciu niezależnych biologicznych triplikatów, chyba że zaznaczono inaczej. Dane prezentowane są jako średnia ± odchylenia standardowego (SD) lub jako średnia z 95% przedziałami ufności (CI), jak wskazano w legendach rysunków. Normalność rozkładu danych oceniano za pomocą testu Shapiro-Wilka. Porównania parowe między dwiema grupami (np. światło niebieskie vs. UV-C, kolonie powierzchniowe vs. osadzone) przeprowadzono za pomocą nieparowych, dwustronnych testów t-Studenta. Dla porównań obejmujących więcej niż dwa warunki lub punkty czasowe zastosowano jednokierunkową analizę wariancji (ANOVA), a następnie odpowiednie testy post-hoc. Konkretny test statystyczny używany do każdego porównania jest wskazany w odpowiedniej literze na wykresie. Wartość p <0,05 została uznana za istotną statystycznie.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Przeciwdrobnoustrojowa skuteczność diody LED i UV-C z niebieskim światłem przeciwko patogenom ran
Urządzenie LED z niebieskim światłem (405 nm), pracujące z intensywnością 30 mW/cm² przez 15 minut, wykazało znaczącą skuteczność przeciwbakteryjną przeciwko wszystkim testowanym patogenom ran na modelach syntetycznych skóry (Rysunek 5). Spośród badanych gatunków Klebsiella pneumoniae wykazywała największą podatność na niebieskie światło, ze średnim logarytmicznym ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Badanie to wykazuje istotny potencjał antybakteryjny urządzenia LED (BL-LED) o częstotliwości 405 nm w porównaniu z panelem klinicznie istotnych patogenów ran testowanych na syntetycznych modelach skóry opartych na kolagenie. Ekspozycja na BL-LED przy płynności 27 J/cm² pozwoliła zmniejszyć obciążenie mikroorganizmów o 3,5 logarytmu (Rysunek 6), przewyższając wyniki antybakteryjne zgłaszane w kilku wcześniejszych badaniach 6,7,17,18,19, które wykorzystywały...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają konfliktu interesów.

Podziękowania

Badanie to zostało sfinansowane (W24-21) przez "Applied Research, Innovation and Entrepreneurship Services" (ARIES), Centennial College, Kanada. Zaopatrzenie mikrobiologiczne oraz zaplecze BSL-2 zapewniła "Applied Biological and Environmental Sciences (ABES), Centennial College, Kanada. Autorzy doceniają wskazówki Andrew Baera i Gillian Goring w zakresie spektroskopii FT-IR oraz personel sali przygotowawczej za ich pomoc w przygotowaniu mediów i sterylizacji.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Acinetobacter baumannii  ATCC Globalne Centrum Zasobów BiologicznychATCC 19606
Światło niebieskie – dioda emitująca światło & nbsp;ViolumasNie maBL-LED jest prototypem, dlatego nie posiada numeru katalogowego.
Candida albicans  ATCC Globalne Centrum Zasobów BiologicznychATCC 10231
Enterobacter aerogenesATCC Globalne Centrum Zasobów BiologicznychATCC 13048
Escherichia coliATCC Globalne Centrum Zasobów BiologicznychATCC 25922
Transformata Fouriera InfraRed  (FT-IR) Spektrofotometr Nicolet iS5Thermo ScientificIQLAADGAAGFAHDMAZAOprogramowanie OMNIC jest używane do analizy
FT-IR Nicolet iS5 iD1 moduł transmisji bezpośredniej wiązki (adapter podstawowy)Thermo ScientificIQLAADGAAGFAJAMAYX
FT-IR Nicolet iS5 iD7 Diamentowy Tłumiony Moduł Wewnętrznego ZałamaniaThermo ScientificIQLAADGAAGFAJAMBFN
Inkubator  Percival Scientific  9330.01.06L
Teromometr IRThermo Fisher Scientific    06-664-254
Klebsiella pneumonia  ATCC Globalne Centrum Zasobów BiologicznychATCC 13883
Sól fizjologiczna z buforem fosforanowymThermo Fisher Scientific    AM9624Numer katalogowy PBS (Thermo Fisher Scientific)  
Pseudomonas aeruginosaATCC Globalne Centrum Zasobów BiologicznychATCC 27853
Sabouraud Dextrose AgarBD Difco  DF0109-17-1Numer katalogowy SAB (BD Difco)
Staphylococcus aureus  ATCC Globalne Centrum Zasobów BiologicznychATCC 25923
Tryptyczny agar sojowyBD DifcoDF0369-17-6Numer katalogowy TSA (BD Difco)
Tryptyczny bulion sojowyBD Difco  DF0370-17-3Numer katalogowy TSB (BD Difco)
UV-LEDViolumasNie maUV-LED jest prototypem, dlatego nie posiada numeru katalogowego.
UV-VIZ Spektrometr (skanowanie Genesys 10 UV)Thermo Scientific  335907P
Vitro-SkinMEDELINKSKU24000Vitro-Skin

Bibliografia

  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).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Fototerapia wiat em niebieskimmacierz kolagenowaskuteczno przeciwdrobnoustrojowaspektroskopia FTIRna wietlanie UVCzanieczyszczenie powietrzabadanie biofilmu

Powiązane artykuły