Антибактериальная эффективность хлорофилла листьев катука (Sauropus androgynus (L) Merr) с активацией синим и красным лазером в отношении биопленки aggregatibacter actinomycetemcomitans и enterococcus faecalis

Изучена фотодинамическая активность фотосенсибилизатора хлорофилла листьев катука в отношении биопленки Aggregatibacter actinomycetemcomitans и Enterococcus faecalis. В качестве источника света был использован красный и синий диодный лазер. В исследование были четыре группы: группа отрицательного контроля, группа положительного контроля, группа обработки синим лазером (B) и группа обработки красным лазером (R), как с добавлением, так и без добавления хлорофилла листьев катука в концентрации 1,6 мг/мл, а также при различной плотности энергии лазерного излучения: 2,5 Дж/см2, 5 Дж/см2, 7,5 Дж/см2 и 10 Дж/см2. Эффективность воздействия оценивали с помощью ELISA и ANOVA. Наибольшая эффективность была зарегистрирована во всех режимах воздействия (красный/синий лазер, без/с хлорофиллом) при плотности энергии 10 Дж/см2. В биопленке Aggregatibacter actinomycetemcomitans в контрольных группах (только облучение) эффективность составила 73,30% при использовании синего диодного лазера и 63,25% при использовании красного диодного лазера, а в опытных группах эффективность составила 86,12% при использовании синего диодного лазера и 83,29% при использовании красного диодного лазера. В биопленке Enterococcus faecalis в контрольных группах эффективность составила 67,78% при использовании синего диодного лазера и 75,33% при использовании красного диодного лазера, а в опытных группах эффективность составила 71,71% при использовании синего диодного лазера и 86,41% с использованием красного диодного лазера. Таким образом, сделан вывод, что воздействие синего и красного диодных лазеров активирует хлорофилл в листьях катука, обладая бактерицидным действием бактерии и уменьшая биопленки.

1. Wibawa I.G.Y. et al. Aggregatibacter actinomycetemcomitans sensitivity towards chlorophyll of Moringa leaf after activated by diode laser // Dental Journal. – 2016. – Vol. 49(4). – P. 195-200

2. Setiawatie E.M. et al. Comparison of anti-bacterial efficacy of photodynamic therapy and doxycycline on aggregatibacter actinomycetemcomitans // Afr. J. Infect. Dis. – 2018. – Vol. 12(5). – P. 95-103

3. Setiawatie E.M. et al. An in vitro Anti-microbial Photodynamic Therapy (aPDT) with Blue LEDs to Activate Chlorophylls of Alfalfa Medicago sativa L on Aggregatibacter actinomycetemcomitans // J. Int. Dent. Med. Res. – 2016. – Vol. 9(2). – P. 111-117

4. Hajishengallis G and Chavakis T. Local and systemic mechanisms linking periodontal disease and inflammatory comorbidities // Nature Reviews Immunology. – 2021. –Vol. 21(7). – P 426-440

5. Astuti S.D. et al. Combination effect of laser diode for photodynamic therapy with doxycycline on a wistar rat model of periodontitis // BMC Oral Health. – 2021. – Vol. 21(1). – P. 80. doi: 10.1186/s12903-021-01435-0

6. Najafi K. et al. Oral cavity infection by Enterococcus faecalis: virulence factors and pathogenesis // Reviews and Research in Medical Microbiology. – 2020. – Vol. 31(2). – P. 51-60

7. Alghamdi F and Shakir M. The influence of Enterococcus faecalis as a dental root canal pathogen on endodontic treatment // A systematic review. Cureus. – 2020. – Vol. 12(3). – P. e7257. doi: 10.7759/cureus.7257

8. Astuti S.D. et al. Effectiveness of Bacterial Biofilms Photodynamic Inactivation Mediated by Curcumin Extract, Nanodoxycycline and Laser Diode // Biomedical Photonics. – 2020. – Vol. 9(4). – P. 4-14. doi.org/10.24931/2413-9432-2020-9-4-4-14

9. Mah T. F. Biofilm-specific antibiotic resistance // Future microbiology. – 2012. – Vol. 7(9). – P. 1061-1072

10. Høiby N. et al. Antibiotic resistance of bacterial biofilms // International journal of antimicrobial agents. – 2010. – Vol. 35(4). – P. 322-332

11. Astuti S.D. et al. The efficacy of photodynamic inactivation with laser diode on Staphylococcus aureus biofilm with various ages of biofilm // Infectious Disease Reports. – 2020. – Vol. 12(18736). – P. 68-74

12. Almeida A. et al. Photodynamic inactivation of bacteria: finding the effective targets // Future medicinal chemistry. – 2015. – Vol. 7(10). – P. 1221-1224

13. Verhille M. et al. Modulation of photosensitization processes for an improved targeted photodynamic therapy // Current medicinal chemistry. – 2010. – Vol. 17(32). – P. 3925-3943

14. Mardianto A.I. et al. Photodynamic Potential of Blue Diode Laser Inactivation with Chlorophyll Photosensitisers in Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus bacteria, Proc. SPIE 11789 // Fourth International Seminar on Photonics, Optics, and Its Applications ISPhOA. – 2020. – Vol. 117890J. – Р. 11789. doi.org/10.1117/12.2587052

15. Uliana M. P. et al. Photobiological characteristics of chlorophyll a derivatives as microbial PDT agent // Photochemical & Photobiological Sciences. – 2014. – Vol. 13. – P. 1137-1145

16. Perez-Galvez A. et al. Chemistry in the bioactivity of chlorophylls: An overview. Current medicinal chemistry. – 2017. – Vol. 24(40). – P. 4515-4536

17. Astuti S.D. et al. Efficacy of CNC-diode laser combine with chlorophylls to eliminate Staphylococcus aureus biofilm // Publishing in International Seminar Sensors, Instrumentation, Measurement, and Metrology (ISSIMM), IEEE Xplore. – 2017. – P. 57-61. doi.org/10. 1109/ISSIMM.2016.7803722

18. Astuti S.D. et al. Photodynamic effectiveness of laser diode combined with ozone to reduce Staphylococcus aureus biofilm with exogenous chlorophyll of Dracaena angustifolia leaves // Biomedical Photonic. – 2019. – Vol. 8(2). – P. 4-13. doi. org/10.24931/2413-9432-2019-8-2-4-13

19. Sunarko S. A. et al. antimicrobial effect of pleomeleangustifolia pheophytin A activation with diode laser to streptococcus mutans // Journal of Physics: Conference Series. – 2017. – Vol. 853(1). – P. 012039. IOP Publishing.

20. Astuti S.D. et al. Chlorophyll mediated photodynamic inactivation of blue laser on Streptococcus mutans // AIP Conference Proceedings. – 2016. – Vol. 1718. – P. 120001

21. Astuty S.D. et al. The Efficacy of Photodynamic Inactivation of the Diode Laser in Inactivation of the Candida albicans Biofilms with Exogenous Photosensitizer of Papaya Leaf Chlorophyll // J Lasers Med Sci. – 2019. – Vol. 10(3). – P. 215-224

22. Nurdin, N. et al. Chlorophyll content of various types of plant leaves and Cu-chlorophyll derivatives and their physico-chemical characteristics // Journal of Nutrition and Food. – 2009. – Vol. 4(1). – P. 13-19

23. Yaqubi A.K. et al. Effectiveness of purple led for inactivation of Bacillus subtilis and Escherichia coli bacteria in in vitro sterilizers // Biomedical Photonics. – 2022. – Vol. 11(4). – P. 4-10. doi.org/10.24931/2413-9432-2022-11-4-4-10

24. Nitzan, Y. et al. ALA induced photodynamic effects on gram positive and negative bacteria // Photochemical & Photobiological Sciences. – 2004. – Vol. 3(5). – P. 430-435.

25. Huang L. et al. Type I and Type II mechanisms of antimicrobial photodynamic therapy: an in vitro study on gram‐negative and gram‐positive bacteria // Lasers in surgery and medicine. – 2012. – Vol. 44(6). – P. 490-499.