In-vitro-Studie mit subablativem Er:YAG-Laser und Diodenlaser vs. Thermokauter zur Therapie der mikrobiellen Keratitis

2018 ◽  
Vol 236 (11) ◽  
pp. 1331-1338
Author(s):  
Jürgen Kampmeier ◽  
Jens Ulrich Werner ◽  
Peter Wagner ◽  
Gerhard K. Lang ◽  
Detlef Russ
Keyword(s):  
Escherichia Coli ◽  
Laser Scanning ◽  
Er:Yag Laser ◽  
Thermische Schädigungen

Zusammenfassung Hintergrund Die Anwendung des Thermokauters bei mikrobieller Keratitis führt zu thermischen Nekrosen mit Keimreduktion. Alternativ kann die Hornhaut subablativ mittels Er:YAG-Laser oder Diodenlaser erwärmt werden. Es wurden sowohl der thermische Effekt als auch die Reproduzierbarkeit der Verfahren untersucht. Material und Methoden Die thermische Wirkung wurde mittels Infrarotkamera aufgezeichnet und die Temperatur des Hornhautstromas enukleierter Schweineaugen gemessen. Die thermische Wirkung wurde histopathologisch untersucht und fotodokumentiert. Anhand eines Softagargewebemodells mit eingebrachten Escherichia-coli-Bakterien wurde mittels Fluoreszenzfärbung und Laser-Scanning-Mikroskopie die Keimreduktion gemessen. Ergebnisse Die Schweinehornhäute zeigten nach der Thermokauterbehandlung mit einer Kontaktzeit von 1 – 3 s thermische Schädigungen bis in 110 – 250 µm Tiefe. Die Oberflächentemperatur betrug 70 – 80 °C. Nach Laserbestrahlung betrug die Tiefe der Nekrose 50 – 270 µm bei Temperaturen von 60 – 120 °C. Die subablative Behandlung des Softagarbakterienmodells mit dem CW-Er:YAG-Laser über eine Dauer von 25 s schädigte mehr als 40% der Bakterien bis in 100 µm Tiefe. Ein besserer Effekt war durch die Behandlung mit dem Diodenlaser zu erzielen, nach der mehr als 60% der Bakterien bis in eine Tiefe von 250 µm und mehr als 50% der Bakterien bis in 450 µm Tiefe abgetötet wurden. Schlussfolgerung Alle Verfahren sind dazu geeignet, hohe Temperaturen in das Hornhautstroma einzubringen und so eine Keimreduktion herbeizuführen. Sowohl der Effekt als auch die Reproduzierbarkeit bei der Thermokauterbehandlung hängen von der Erfahrung des Chirurgen ab. Die Energiedosis und die damit verbundenen thermischen Effekte können für den Er:YAG-Laser und Diodenlaser besser kalkuliert werden, um das infizierte Gewebe selektiv zu behandeln.

scholarly journals Integrating CAD and 3D-Printing Techniques to Construct an In Vitro Laser Standard Treatment Platform for Evaluating the Effectiveness of Sterilization by Er:YAG Laser in Peri-Implant Intra-Bony Defects

2020 ◽  
Vol 10 (10) ◽  
pp. 3431
Author(s):  
Shih-Hao Chang ◽  
Hsiang-I Mei ◽  
Chun-Li Lin
Keyword(s):  
Escherichia Coli ◽  
3D Printing ◽  
Laser Irradiation ◽  
Dental Implants ◽  
Bacterial Adhesion ◽  
Er:Yag Laser ◽  
Bony Defect ◽  
Mandibular Incisor ◽  
Printing Techniques

This study established an in vitro model mimicking clinical peri-implant intra-bony defects. We investigated the effect of access limitation and the bactericidal effectiveness of erbium-doped yttrium, aluminum and garnet (Er:YAG) laser irradiation in shallow and deep peri-implant defects at different tooth positions. Reverse engineering, computer-aided design (CAD), and 3D-printing techniques were integrated to establish physical peri-implant intra-bony defect models at mandibular central incisor, first premolar, and first molar positions with shallow (2 mm depth) or deep (6 mm depth) defects and with 1.5 mm and 1.8 mm widths at the bottom and crestal portions of the alveolar process, respectively. Three-dimensional printed suites at the corresponding implant sites replaced experimental implant specimens for the investigation of bacterial adhesion in individuals. Dental implants with diameters of 3, 4 and 5 mm were utilized at the mandibular incisor, premolar, and molar positions, respectively. Bacterial adhesion of Gram (–) Escherichia coli on the exposed implant surfaces prior to sterilization was assessed. Sterilization with shallow and deep intra-bony defects was investigated by measuring the reduction of residual viable bacteria on implants after 60 s of irradiation with an Er:YAG laser. The adhesion rate of Gram (–) Escherichia coli on the investigated implant surfaces ranged from 1% to 3% (1.76 ± 1.25%, 2.19   ±   0.75% and 2.66   ±   1.26% for 3, 4, and 5 mm implants, respectively). With shallow peri-implant bony defects, the Er:YAG laser sterilization rates were 99.6 ± 0.5%, 99.3   ±   0.41% and 93.8 ± 7.65% at mandibular incisor, premolar, and molar positions, respectively. Similarly, sterilization rates in deep peri-implant defects were 99 ± 1.35%, 99.1 ± 0.98% and 97.14 ± 2.57%, respectively. A 3D-printed model with replaceable implant specimens mimicking human peri-implant intra-bony defects was established and tested in vitro. This investigation demonstrated effective sterilization using Er:YAG laser irradiation in both shallow and deep peri-implant intra-bony defects at different positions and diameters of dental implants.

Vacuoles Induced in Mammalian Cells by Helicobacter Cytotoxin are Acidic Organelles

1990 ◽  
Vol 48 (3) ◽  
pp. 168-169
Author(s):  
M. H. Chestnut ◽  
C. E. Catrenich
Keyword(s):  
Acridine Orange ◽  
Mammalian Cells ◽  
Laser Scanning ◽  
Laser Scanning Microscopy ◽  
Confocal Laser ◽  
Ulcer Disease ◽  
Gastroduodenal Disease ◽  
H Pylori

Helicobacter pylori is a non-invasive, Gram-negative spiral bacterium first identified in 1983, and subsequently implicated in the pathogenesis of gastroduodenal disease including gastritis and peptic ulcer disease. Cytotoxic activity, manifested by intracytoplasmic vacuolation of mammalian cells in vitro, was identified in 55% of H. pylori strains examined. The vacuoles increase in number and size during extended incubation, resulting in vacuolar and cellular degeneration after 24 h to 48 h. Vacuolation of gastric epithelial cells is also observed in vivo during infection by H. pylori. A high molecular weight, heat labile protein is believed to be responsible for vacuolation and to significantly contribute to the development of gastroduodenal disease in humans. The mechanism by which the cytotoxin exerts its effect is unknown, as is the intracellular origin of the vacuolar membrane and contents. Acridine orange is a membrane-permeant weak base that initially accumulates in low-pH compartments. We have used acridine orange accumulation in conjunction with confocal laser scanning microscopy of toxin-treated cells to begin probing the nature and origin of these vacuoles.

Mechanisms involved in effects of antimicrobial peptides, bactenectins ChBac3.4, ChBac5, and mini-ChBac7.5Nb, on bacterial cells

2017 ◽  
pp. 43-50
Author(s):  
О.В. Шамова ◽  
М.С. Жаркова ◽  
П.М. Копейкин ◽  
Д.С. Орлов ◽  
Е.А. Корнева
Keyword(s):  
Escherichia Coli ◽  
Antimicrobial Activity ◽  
Innate Immunity ◽  
Infectious Diseases ◽  
Metabolic Activity ◽  
Capra Hircus ◽  
Bacterial Cells ◽  
Antibiotic Resistant ◽  
Resistant Strains

Антимикробные пептиды (АМП) системы врожденного иммунитета - соединения, играющие важную роль в патогенезе инфекционных заболеваний, так как обладают свойством инактивировать широкий спектр патогенных бактерий, обеспечивая противомикробную защиту живых организмов. В настоящее время АМП рассматриваются как потенциальные соединения-корректоры инфекционной патологии, вызываемой антибиотикорезистентными бактериями (АБР). Цель данной работы состояла в изученим механизмов антибактериального действия трех пептидов, принадлежащих к семейству бактенецинов - ChBac3.4, ChBac5 и mini-ChBac7.5Nb. Эти химически синтезированные пептиды являются аналогами природных пролин-богатых АМП, обнаруженных в лейкоцитах домашней козы Capra hircus и проявляющих высокую антимикробную активность, в том числе и в отношении грамотрицательных АБР. Методы. Минимальные ингибирующие и минимальные бактерицидные концентрации пептидов (МИК и МБК) определяли методом серийных разведений в жидкой питательной среде с последующим высевом на плотную питательную среду. Эффекты пептидов на проницаемость цитоплазматической мембраны бактерий для хромогенного маркера исследовали с использованием генетически модифицированного штамма Escherichia coli ML35p. Действие бактенецинов на метаболическую активность бактерий изучали с применением маркера резазурина. Результаты. Показано, что все исследованные пептиды проявляют высокую антимикробную активность в отношении Escherichia coli ML35p и антибиотикоустойчивых штаммов Escherichia coli ESBL и Acinetobacter baumannii in vitro, но их действие на бактериальные клетки разное. Использован комплекс методик, позволяющих наблюдать в режиме реального времени динамику действия бактенецинов в различных концентрациях (включая их МИК и МБК) на барьерную функцию цитоплазматической мембраны и на интенсивность метаболизма бактериальных клеток, что дало возможность выявить различия в характере воздействия бактенецинов, отличающихся по структуре молекулы, на исследуемые микроорганизмы. Установлено, что действие каждого из трех исследованных бактенецинов в бактерицидных концентрациях отличается по эффективности нарушения целостности бактериальных мембран и в скорости подавления метаболизма клеток. Заключение. Полученная информация дополнит существующие фундаментальные представления о механизмах действия пролин-богатых пептидов врожденного иммунитета, а также послужит основой для биотехнологических исследований, направленных на разработку на базе этих соединений новых антибиотических препаратов для коррекции инфекционных заболеваний, вызываемых АБР и являющимися причинами тяжелых внутрибольничных инфекций. Antimicrobial peptides (AMPs) of the innate immunity are compounds that play an important role in pathogenesis of infectious diseases due to their ability to inactivate a broad array of pathogenic bacteria, thereby providing anti-microbial host defense. AMPs are currently considered promising compounds for treatment of infectious diseases caused by antibiotic-resistant bacteria. The aim of this study was to investigate molecular mechanisms of the antibacterial action of three peptides from the bactenecin family, ChBac3.4, ChBac5, and mini-ChBac7.5Nb. These chemically synthesized peptides are analogues of natural proline-rich AMPs previously discovered by the authors of the present study in leukocytes of the domestic goat, Capra hircus. These peptides exhibit a high antimicrobial activity, in particular, against antibiotic-resistant gram-negative bacteria. Methods. Minimum inhibitory and minimum bactericidal concentrations of the peptides (MIC and MBC) were determined using the broth microdilution assay followed by subculturing on agar plates. Effects of the AMPs on bacterial cytoplasmic membrane permeability for a chromogenic marker were explored using a genetically modified strain, Escherichia coli ML35p. The effect of bactenecins on bacterial metabolic activity was studied using a resazurin marker. Results. All the studied peptides showed a high in vitro antimicrobial activity against Escherichia coli ML35p and antibiotic-resistant strains, Escherichia coli ESBL and Acinetobacter baumannii, but differed in features of their action on bacterial cells. The used combination of techniques allowed the real-time monitoring of effects of bactenecin at different concentrations (including their MIC and MBC) on the cell membrane barrier function and metabolic activity of bacteria. The differences in effects of these three structurally different bactenecins on the studied microorganisms implied that these peptides at bactericidal concentrations differed in their capability for disintegrating bacterial cell membranes and rate of inhibiting bacterial metabolism. Conclusion. The obtained information will supplement the existing basic concepts on mechanisms involved in effects of proline-rich peptides of the innate immunity. This information will also stimulate biotechnological research aimed at development of new antibiotics for treatment of infectious diseases, such as severe in-hospital infections, caused by antibiotic-resistant strains.

Безопасность соединений из группы терпенов ментанового ряда in vitro и in vivo

2020 ◽  
Vol 83 (4) ◽  
pp. 24-30
Author(s):  
Ирина Владимировна Акулина ◽  
Светлана Ивановна Павлова ◽  
Ирина Семеновна Степаненко ◽  
Назира Сунагатовна Карамова ◽  
Александр Владиславович Сергеев ◽  
...  
Keyword(s):  
Escherichia Coli

Проведено токсикологическое исследование соединений с антибактериальными свойствами из группы терпенов ментанового ряда в условиях in vitro и in vivo: лимонена (B34), его производного (+)-1,2-оксида лимонена (B60) и серосодержащего монотерпенового соединения 2-(1’-гидрокси-4’-изопренил-1’-метилциклогексил-2’-тио)метилэтаноата (B65). В условиях in vitro (культура опухолевых клеток HeLa) изучаемые монотерпены в диапазоне концентраций 2 – 200 мкг/мл обладали цитотоксичностью. Ингибирующая концентрация (ИК50) для B34 составила 231 (167 – 295) мкг/мл, для B60 – 181 (105 – 257) мкг/мл, ИК50 B65 – 229 (150 – 308) мкг/мл. Исследование генотоксичности показало, что B34 и B65 в диапазоне концентраций 50 – 1000 мкг/мл не индуцируют SOS мутагенез в клетках Escherichia coli PQ37, тогда как B60 в концентрациях 500 и 1000 мкг/мл проявляет генотоксичность. In vivo в остром эксперименте на беспородных мышах установлена низкая токсичность B34 и его производных при различных путях введения. Наименьший показатель острой токсичности имеет B65, в связи с чем дополнительно на крысах проведено изучение его хронической токсичности. Ежедневное внутрижелудочное введение B65 в разовых дозах, составляющих 1/10 и 1/20 ЛД50 (1000 мг/кг и 500 мг/кг), в течение 1 мес не вызывало гибели животных, значимых нарушений общего состояния, изменения динамики массы тела, морфопатологических изменений. Внутрижелудочное введение B65 крысам в высокой токсической дозе 2000 мг/кг (1/5 ЛД50) в течение месяца вызывает патоморфологические изменения структуры печени.

Activité antibactérienne de l’huile essentielle de Pelargonium x asperum et son potentiel synergique avec la nisine

2019 ◽  
Vol 17 (3) ◽  
pp. 140-148 ◽  
Author(s):  
A. Ouelhadj ◽  
L. Ait Salem ◽  
D. Djenane
Keyword(s):  
Escherichia Coli ◽  
Staphylococcus Aureus ◽  
Pseudomonas Aeruginosa ◽  
Klebsiella Pneumoniae ◽  
Nous Avons ◽  
Activité Antibactérienne

Ce travail vise l’étude de l’activité antibactérienne de l’huile essentielle (HE) de Pelargoniumx asperum et de la bactériocine, la nisine seul et en combinaison vis-à-vis de six bactéries dont quatre sont multirésistantes d’origine clinique. L’activité antibactérienne in vitro a été évaluée par la méthode de diffusion sur gélose. La concentration minimale inhibitrice (CMI) est aussi déterminée pour HE. Les résultats ont révélé une activité antibactérienne significative exercée par HE visà-vis de Staphylococcus aureus (ATCC 43300), Staphylococcus aureus et Escherichia coli avec des diamètres d’inhibition de 36,00 ; 22,50 et 40,00 mm, respectivement. Cependant, l’HE de Pelargonium asperum a montré une activité antibactérienne supérieure par rapport à la nisine. Les valeurs des CMI rapportées dans cette étude sont comprises entre 1,98–3,96 μl/ml. Les combinaisons réalisées entre HE et la nisine ont montré un effet additif vis-à-vis de Escherichia coli (ATCC 25922) avec (50 % HE Pelargonium asperum + 50 % nisine). Par contre, nous avons enregistré une synergie vis-à-vis de Klebsiella pneumoniae avec (75 % HE Pelargonium asperum + 25 % nisine) et contre Pseudomonas aeruginosa avec les trois combinaisons testées. Les résultats obtenus permettent de dire que l’HE de Pelargonium asperum possède une activité antibactérienne ainsi que sa combinaison avec la nisine pourrait représenter une bonne alternative pour la lutte contre l’antibiorésistance.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document