Мы покажем, что биомедицинские устройства разработаны с участием непрерывным или импульсным лазер видимого диапазона на основе лечения, которое в сочетании с лечения антибиотиками (гентамицин), приводит к статистически значимому синергетический эффект приводит к снижению жизнеспособности P. палочки PAO1, на 8 журнала по сравнению с антибиотиками в лечении.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Синергетический эффект от видимого света и гентамицин на
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
В последнее время появились ряд публикаций по бактерицидным действием видимого света, большинство из них утверждают, что синяя часть спектра (400 нм-500 нм) несет ответственность за убийство различных патогенов 1-5. Фототоксическая эффект синего света было предложено быть результатом светоиндуцированная активных форм кислорода (АФК), образование эндогенного бактериального фотосенсибилизаторами которые в основном поглощают свет в синей области 4,6,7. Есть также сообщения биоцидного действия красного и ближнего инфракрасного 8, а также зеленый свет 9.
В настоящем исследовании мы разработали метод, который позволил нам охарактеризовать действие зеленого цвета наивысшей мощности (длина волны 532 нм) непрерывный (CW) и импульсной модуляцией добротности (QS) свет на синегнойной палочкой. Используя этот метод, мы также изучали влияние зеленого света в сочетании с лечения антибиотиками (гентамицин) на бактерии жизнеспособность. P. палочка является ACommon noscomial оппортунистических возбудителем различных заболеваний. Штамм довольно устойчивы к различным антибиотикам и содержит многие предсказывали ACRB / Mex типа RND лекарственной отток систем 10.
Метод использовали свободно живущие стационарной фазы грамотрицательных бактерий (штамм P. палочки PAO1), выращенных в бульоне Лурия (LB) среде подвергается добротности и / или непрерывные лазеры с добавлением и без добавления антибиотика гентамицина. Жизнеспособность клеток определяли в различные моменты времени. Полученные результаты показали, что лазерное лечение только не снижает жизнеспособность клеток по сравнению с необработанным контролем и что гентамицин только в лечении только привели в 0,5 журнал снижение количества жизнеспособных для P. палочки. Комбинированный лазер и гентамицина лечение, однако, в результате синергический эффект и жизнеспособность P. палочка была снижена на 8 бревна.
Предлагаемый способ может дополнительно быть реалиmented через развитие катетер как устройство, способное инъекционным раствором антибиотика в инфицированные органа одновременно освещающего область света.
Протокол
1. Бактериальной культуры
- Грамотрицательные P. палочки штамма PAO1 выращивали в бульоне Лурия (LB) при 37 ° С в течение 18 час.
- Культуре клеток затем центрифугировали при 7500 оборотов в минуту (оборотов в минуту) в течение 5 мин и надосадочную жидкость удаляли.
- Бактерий ресуспендировали в 10% LB и повторно выращивают в течение еще 2 часа, чтобы позволить культуры повторно ввести стационарной фазы.
- Бактерии суспензию затем разделить на две группы: в первой группе (2 пробирки) не антибиотик не были добавлены во второй группе мы добавили антибиотик гентамицин (50 мкг / мл).
2. Определение колониеобразующих единиц (КОЕ)
- Для определения жизнеспособности клеток 20 мкл образцы были взяты из эксперимента примерно каждые 2 часа в сроки от 24 часов. Серийные разведения образцов были сделаны и высевали на чашки с LB-агаром и инкубировали в течение ночи при 37 ° С.
- Для каждого лечения, КОЕ на платформеэлектронной была определена и было проведено сравнение между периоды времени и различные процедуры. Логарифмическое уменьшение КОЕ был рассчитан, как описано в уравнении. (1):
Вход сокращение = Logu-LogC [КОЕ / мл]
Где U является колониеобразующих единиц значение в каждый момент времени; КОЕ является колониеобразующих устройством, пока единиц КОЕ / мл равна:
КОЕ / мл = (количество колоний фактор разведения X) / (объем привиты)
И С КОЕ найдена в контрольном образце при времени начала. Заметим, что и обозначает колониеобразующих фактором при измерении мгновенно. - Коэффициент разбавления это число разведений в то время как каждый из них концентрацию бактерий была уменьшена на коэффициент 10. Инокулированную объем был всегда микро 200 литров, и это связано с размерами нашей пробирке.
Поэтому суммировать концентрации точки зрения, гентамицин антибиотик был в концентрации 50 мкг / мл. не касается бактерий, до концаПроцесс у нас была общая 8 разведения. Каждое разведение было в два раза 10 и это было сделано в трубах 200 мкл. Отправной точкой был 20 мкл образца добавляли в 200 мкл трубку (и, следовательно, начальная концентрация была 20/200C 0 = 0.1C0 с C 0 является исходной концентрации в 20 мкл образцов), и конечная концентрация была снижена на восемь порядков из-за 8 разведений.
3. Освещение
- CW Nd: YAG лазера (длина волны 532 нм и средней оптической мощностью 200 мВт) был разделен на две оптических путей с использованием оптических 50% / 50% светоделителе. Диаметр пучка была около 10 мм. Продолжительность воздействия составляет 24 часов.
- Добротности импульсного Nd: YAG лазер (длина волны 532 нм, средней мощностью 300 мВт и оптические пиковой мощностью 2,5 МВт) также был разделен на два пути, используя оптический 50% / 50% светоделитель. Диаметр пятна был 6 мм. Длительность импульса лазера с модуляцией добротности было 6 нс и частотой повторения 15 Гц было.средняя плотность мощности 106 мВт / см 2 и пиковой плотности мощности 8,83 кВт / мм 2. Продолжительность воздействия составляет 24 часов.
Следует отметить, что бактериальную суспензию перемешивают при облучении и это было сохранено при соответствующих условиях культивирования для роста бактерий (во всех пробирках был бульона Луриа среду, которая позволяет бактерии расти).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Лазерной установки на основе схематически представлены на рисунке 1. Первое экспериментальное условие использованы CW Nd: YAG лазера с длиной волны 532 нм (вторая гармоника Nd: YAG) и средней оптической мощностью 200 мВт. Этот луч был разделен на две оптических путей с использованием оптических 50% / 50% светоделителе так, что каждый раскол пучок имел мощность 100 мВт. Диаметр пучка была около 10 мм и, следовательно, плотность энергии составляла около 100 мВт / см 2. Продолжительность воздейс...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Фототерапии области передовых междисциплинарных исследований в последние годы становится одним из перспективных подходов для лечения многочисленных заболеваний. В связи с этим использование света в видимом диапазоне была тщательно изучена. Например, было установлено, что инфицированные раны могут быть излечены более эффективно при воздействии на них интенсивный видимый свет для целей стерилизации. Механизм действия этого подхода было доказано, что посредством индукции светоиндуцированная радикалов кислорода (АФК), котор...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Нет конфликта интересов объявлены.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Бульон Лории | Difco | 241420 | |
| Гентамицин | Sigma | G1914 | |
| Бакто-агар | Difco | 231710 |
Ссылки
- Feuerstein, O., Persman, N., Weiss, E. I. Phototoxic Effect of Visible Light on Porphyromonas gingivalis and Fusobacterium nucleatum: An In Vitro Study. Photochemistry and Photobiology. 80, 412-415 (2004).
- Enwemeka, C. S., Williams, D., Enwemeka, S. K., Hollosi, S., Yens, D. Blue 470-nm light kills methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in vitro. Photomed. Laser Surg. 27, 221-226 (2009).
- Guffey, J. S., Wilborn, J. In vitro bactericidal effects of 405-nm and 470-nm. Photomed. Laser Surg. 24, 684-688 (2006).
- Lipovsky, A., Nitzan, Y., Friedman, H., Lubart, R. Sensitivity of Staphylococcus aureus strains to broadband visible light. Photochem. Photobiol. 85, 255-260 (2008).
- Lipovsky, A., Nitzan, Y., Lubart, R. A possible Mechanism for visible light induced wound healing. Lasers in Surgery and Medicine. 40, 509-514 (2008).
- Lipovsky, A., Nitzan, Y., Gedanken, A., Lubart, R. Visible light-induced killing of bacteria as a function of wavelength: Implication for wound healing. Lasers in Surgery and Medicine. 42, 467-472 (2010).
- Feuerstein, O., Ginsburg, I., Dayan, E., Veler, D., Weiss, E. Mechanism of Visible Light Phototoxicity on Porphyromonas gingiwalis and Fusobacferium nucleaturn. Photochemistry and Photobiology. 81, 1186-1189 (2005).
- Nussbaum, E. L., Lilge, L., Mazzulli, T. Effects of 630-, 660-, 810-, and 905-nm laser irradiation delivering radiant exposure of 1-50 J/cm2 on three species of bacteria in vitro. J. Clin. Laser Med. Surg. 20, 325-333 (2002).
- Dadras, S., Mohajerani, E., Eftekhar, F., Hosseini, M. Different Photoresponses of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa to 514, 532, and 633 nm Low Level Lasers In Vitro. Current Microbiology. 53, 282-286 (2006).
- Stover, C. K., Pham, X. Q., Erwin, A. L. Complete genome sequence of Pseudomonas aeruginosa PAO1, an opportunistic pathogen. Nature. 406, 952-964 (2000).
- Hamblin, M. R., Demidova, T. N. Mechanisms of low level light therapy. Proc. SPIE. 6140, 1-12 (2006).
- Krespi, Y. P., Stoodley, P., Hall-Stoodley, L. Laser disruption of biofilm. Laryngoscope. 118, 1168-1173 (2008).
- Reznick, Y., Banin, E., Lipovsky, A., Lubart, R., Zalevsky, Z. Direct laser light enhancement of susceptibility of bacteria to gentamycin antibiotic. Opt. Commun. 284, 5501-5507 (2011).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
