Name: an in vitro model to study the effect of 5-aminolevulinic acid-mediated photodynamic therapy on staphylococcus aureus biofilm
Uploaded: 2018-04-16T15:00:00
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이 작품은 젊은 학자 (No. 81300810), 상하이 젊은 의사 훈련 프로그램 (No. 20141057), 및 자연 과학 재단의 중국 국가 (81671982, 81271791 및 81571955)에 대 한 자연 과학 재단의 중국 국가 의해 투자 되었다. 우리는이 원고 준비 기간 동안 언어 지원을 제공 하기 위한 LetPub (www.letpub.com)를 감사 하 고 싶습니다.

1. Biofilm 형성
<ol><li>
96-잘 microplates에 Biofilm 형성
	<ol>
<li>S. 구 균 긴장 USA300 및 3 biofilm 형성 임상 긴장 (C1-C3)-80 ° c.에 저장 된 검색 참고: 양식에 biofilms 결정 플레이트 분석 결과 의해 결정 되었다 임상 긴장의 능력15이전 설명.</li>
		<li>5 mL tryptone 콩 국물 (TSB) 매체에 박테리아를 접종 하 고 하룻밤 고정 단계를 37 ° C에서 흔들어와 인큐베이터에서 배양.</li>
		...

<ol>
	<li>Lewis, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Riddle+of+biofilm+resistance.">Riddle of biofilm resistance.</a> Antimicrob Agents Chemother. 45 (4), 999-1007 (2001).</li><li>Rabin, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilm+formation+mechanisms+and+targets+for+developing+antibiofilm+agents.">Biofilm formation mechanisms and targets for developing antibiofilm agents.</a> Future Med Chem. 7 (4), 493-512 (2015).</li><li>Mah, T. F., O'Toole, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+biofilm+resistance+to+antimicrobial+agents.">Mechanisms of biofilm resistance to antimicrobial agents.</a> Trends Microbiol. 9 (1), 34-39 (2001).</li><li>Sharma, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toluidine+blue-mediated+photodynamic+effects+on+staphylococcal+biofilms.">Toluidine blue-mediated photodynamic effects on staphylococcal biofilms.</a> Antimicrob Agents Chemother. 52 (1), 299-305 (2008).</li><li>Rosa, L. P., da Silva, F. C., Nader, S. A., Meira, G. A., Viana, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+effectiveness+of+antimicrobial+photodynamic+therapy+(APDT)+using+a+660+nm+laser+and+malachite+green+dye+in+Staphylococcus+aureus+biofilms+arranged+on+compact+and+cancellous+bone+specimens.">In vitro effectiveness of antimicrobial photodynamic therapy (APDT) using a 660 nm laser and malachite green dye in Staphylococcus aureus biofilms arranged on compact and cancellous bone specimens.</a> Lasers Med Sci. 29 (6), 1959-1965 (2014).</li><li>Rosa, L. P., Silva, F. C., Nader, S. A., Meira, G. A., Viana, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+antimicrobial+photodynamic+therapy+using+a+660+nm+laser+and+methyline+blue+dye+for+inactivating+Staphylococcus+aureus+biofilms+in+compact+and+cancellous+bones:+An+in+vitro+study.">Effectiveness of antimicrobial photodynamic therapy using a 660 nm laser and methyline blue dye for inactivating Staphylococcus aureus biofilms in compact and cancellous bones: An in vitro study.</a> Photodiagnosis Photodyn Ther. 12 (2), 276-281 (2015).</li><li>Mai, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+antibacterial+effect+of+sinoporphyrin+sodium+photodynamic+therapy+on+Staphylococcus+aureus+planktonic+and+biofilm+cultures.">The antibacterial effect of sinoporphyrin sodium photodynamic therapy on Staphylococcus aureus planktonic and biofilm cultures.</a> Lasers Surg Med. 48 (4), 400-408 (2016).</li><li>Gandara, L., Mamone, L., Bohm, G. C., Buzzola, F., Casas, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+photodynamic+inactivation+of+Staphylococcus+aureus+biofilms+by+disruptive+strategies.">Enhancement of photodynamic inactivation of Staphylococcus aureus biofilms by disruptive strategies.</a> Lasers Med Sci. 32 (8), 1757-1767 (2017).</li><li>Baltazar, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antimicrobial+photodynamic+therapy:+an+effective+alternative+approach+to+control+fungal+infections.">Antimicrobial photodynamic therapy: an effective alternative approach to control fungal infections.</a> Front Microbiol. 6, 202 (2015).</li><li>Fernandes, T., Bhavsar, C., Sawarkar, S., D'Souza, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+and+novel+approaches+for+control+of+dental+biofilm.">Current and novel approaches for control of dental biofilm.</a> Int J Pharm. 536 (1), 199-210 (2017).</li><li>De Sordi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Photodynamic+Antimicrobial+Chemotherapy+(PACT)+for+Clostridium+difficile.">Development of Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy (PACT) for Clostridium difficile.</a> PLoS One. 10 (8), e0135039 (2015).</li><li>Harris, F., Pierpoint, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodynamic+therapy+based+on+5-aminolevulinic+acid+and+its+use+as+an+antimicrobial+agent.">Photodynamic therapy based on 5-aminolevulinic acid and its use as an antimicrobial agent.</a> Med Res Rev. 32 (6), 1292-1327 (2012).</li><li>Donnelly, R. F., McCarron, P. A., Tunney, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antifungal+photodynamic+therapy.">Antifungal photodynamic therapy.</a> Microbiol Res. 163 (1), 1-12 (2008).</li><li>Shi, H., Li, J., Zhang, H., Zhang, J., Sun, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+5-aminolevulinic+acid+photodynamic+therapy+on+Candida+albicans+biofilms:+An+in+vitro+study.">Effect of 5-aminolevulinic acid photodynamic therapy on Candida albicans biofilms: An in vitro study.</a> Photodiagnosis Photodyn Ther. 15, 40-45 (2016).</li><li>Zhang, Q. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5-aminolevulinic+acid-mediated+photodynamic+therapy+and+its+strain-dependent+combined+effect+with+antibiotics+on+Staphylococcus+aureus+biofilm.">5-aminolevulinic acid-mediated photodynamic therapy and its strain-dependent combined effect with antibiotics on Staphylococcus aureus biofilm.</a> PLoS One. 12 (3), 0174627 (2017).</li><li>Chang, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+single+cell+detection+of+Staphylococcus+aureus+by+aptamer-conjugated+gold+nanoparticles.">Rapid single cell detection of Staphylococcus aureus by aptamer-conjugated gold nanoparticles.</a> Sci Rep. 3, 1863 (2013).</li><li>Barra, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodynamic+and+Antibiotic+Therapy+in+Combination+to+Fight+Biofilms+and+Resistant+Surface+Bacterial+Infections.">Photodynamic and Antibiotic Therapy in Combination to Fight Biofilms and Resistant Surface Bacterial Infections.</a> Int J Mol Sci. 16 (9), 20417-20430 (2015).</li><li>St Denis, T. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All+you+need+is+light:+antimicrobial+photoinactivation+as+an+evolving+and+emerging+discovery+strategy+against+infectious+disease.">All you need is light: antimicrobial photoinactivation as an evolving and emerging discovery strategy against infectious disease.</a> Virulence. 2 (6), 509-520 (2011).</li><li>O'Neill, J. F., Hope, C. K., Wilson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+bacteria+in+multi-species+biofilms+can+be+killed+by+red+light+in+the+presence+of+toluidine+blue.">Oral bacteria in multi-species biofilms can be killed by red light in the presence of toluidine blue.</a> Lasers Surg Med. 31 (2), 86-90 (2002).</li><li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+5-aminolevulinic+acid-mediated+photodynamic+therapy+on+antibiotic-resistant+staphylococcal+biofilm:+an+in+vitro+study.">Effects of 5-aminolevulinic acid-mediated photodynamic therapy on antibiotic-resistant staphylococcal biofilm: an in vitro study.</a> J Surg Res. 184 (2), 1013-1021 (2013).</li><li>Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+biofilms:+from+the+natural+environment+to+infectious+diseases.">Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases.</a> Nat Rev Microbiol. 2 (2), 95-108 (2004).</li><li>Elias, S., Banin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-species+biofilms:+living+with+friendly+neighbors.">Multi-species biofilms: living with friendly neighbors.</a> FEMS Microbiol Rev. 36 (5), 990-1004 (2012).</li><li>Wu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Proof+of+Programmed+5-Aminolevulinic+Acid+Prodrug+Nanocarriers+for+Targeted+Photodynamic+Cancer+Therapy.">Design and Proof of Programmed 5-Aminolevulinic Acid Prodrug Nanocarriers for Targeted Photodynamic Cancer Therapy.</a> ACS Appl Mater Interfaces. 9 (17), 14596-14605 (2017).</li></ol>

초 암 치료에 대 한 잘 공부 치료 이후 100 여 년 전 발명 했다18. 지난 10 년간 초 항균 전략으로 적용 하 고12일부 항생제 내성 병원 성 박테리아 대 한 효과 보이고 있다. Planktonic 상태에 비해 박테리아 biofilms biofilms에 PDT ALA의 효과 없습니다 되어 완전히 아직 조사 하는 동안 항생제 치료3, 더 강한 것 처럼.
이 문서에서는, <em...

S. 구 균 은 피부와 점 막의 인간의 호스트 colonizes는 중요 한 그람 양성 병원 체 이다. 양식 biofilms 능력 그것의 병 인1의 중요 한 측면으로 간주 됩니다. 박테리아 biofilms는 박테리아 세포 외 고분자 물질, 다 당 류, 단백질, DNA 등의 구성 되는 자체 제작된 매트릭스에 포함 된의 커뮤니티입니다. 이 행렬은 인간의 면역 체계와 현재 항균 요법2의 높은 수준에 기여 하는 세균성 감염의 지 속성에 중요 한 역할을 한다. 항생제는 여전히 biofilm 감염에 대 한 주요 치료 biofilms에 항생제의 효과 제한. 그것은 표시 되었습니다 이전 biofilms에 셀 10-1000 배 더 그들의 planktonic 대응3에 비해 항생제에 저항력이 있다. 따라서,이 문제를 정복 하기 위해 대체 전략 필요 합니다.
PDT, 세균 감염에 대 한 대안 치료는 적절 한 파장의 빛을 사용 하 여 photosensitizers를 활성화. 세포 벽을 방해, 효소, 비활성화 및 손상 DNA4대상 세포에 치명적인는 반응성 산소 종 (선생님)의 생산을이 끈다. 이 다중 대상 특성 PDT 치료에 저항을 개발 하는 박테리아에 대 한 어려운 있습니다.
이전 보고서5,6,에서에서 공부 하고있다 톨루이 블루 등 여러 photosensitizers와 세균과 곰 팡이 biofilms, 말라 카이트 그린, 메 틸 렌 블루, 염소 e6 및 porphyrins, PDT의 항균 효과 7,,89,10,11,,1213. 5-ALA, 실제 photosensitizer PpIX, prodrug 작은 분자량 및 신속한 허가12,14에 의해 특징입니다. 이러한 장점은 치료 응용 프로그램으로 PDT ALA 주요 잠재력을 제공합니다. Planktonic 박테리아에 PDT ALA의 효과 많은 그룹12공부 하고있다, 비록 박테리아 biofilms에 PDT ALA의 항균 효과 하지 아직 고 해명 했습니다. 한편, 이전 연구 사이 결과 비교 하기가 어렵습니다. 이유 중 하나는 다양 한 그룹에서 다른 프로토콜을 사용 하는. 따라서,이 프로토콜 이전 작업15에 따라 PDT ALA 시스템의 생체 외에서 모델을 설명 합니다. 이 모델의 효과 CFU 계산 및 생존 CLSM과 얼룩에 의해 확인 되었다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Tryptone Soya Broth (TSB)</td>
			<td>OXOID</td>
			<td>CM0129B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptone Soya Agar (TSA)</td>
			<td>OXOID</td>
			<td>CM0131</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYTO9</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>L7012</td>
			<td>The LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kits&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propidium iodide (PI)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>L7012</td>
			<td>The LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kits&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pancreatin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P3292</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-aminolevulinic acid (ALA)</td>
			<td>Fudan Zhangjiang Bio-Pharm</td>
			<td>3.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Staphylococcus aureus strain USA300</td>
			<td>/</td>
			<td>/</td>
			<td>The source of USA 300 references &#8220;Tenover FC, Goering RV. J Antimicrob Chemother. 2009 Sep; 64(3):441-6&#8221;.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Staphylococcus aureus clinical strains (C1-C3)</td>
			<td>/</td>
			<td>/</td>
			<td>All clinical strains were isolated from patients with chronic rhinosinusitis in the Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Eye and ENT Hospital of Fudan University [Zhang QZ, Zhao KQ, Wu Y, et al. PLoS One. 2017 Mar; 12(3): e0174627].</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well microplate</td>
			<td>Corning Inc</td>
			<td>3599</td>
			<td>Clear Flat Bottom Polystyrene TC-Treated Microplates, Individually Wrapped, with Lid, Sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorodish</td>
			<td>NEST Biotechnology</td>
			<td>801001</td>
			<td>Glass bottom, Non-pyrogenic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf Safe-Lock Tubes, 1.5 mL</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>0030120086</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf microcentrifuge 5417</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>Z365998 |&#160;SIGMA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>SHKE4000</td>
			<td>MaxQ 4000 Benchtop Orbital Shakers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light emitting diode (LED)</td>
			<td>Wuhan Yage Optic and Electronic Technique CO</td>
			<td>LED-IB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica TCS SP8 confocal laser-scanning microscope</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica LAS AF software</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IMARIS software</td>
			<td>Bitplane</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an in vitro model to study the effect of 5-aminolevulinic acid-mediated photodynamic therapy on staphylococcus aureus biofilm

황색 포도상구균 (S. 구 균)은 pyogenic 및 조직의 감염을 일으키는 원인이 되는 일반적인 인간 병원 체. S. 구 균 감염은 항생제-저항 하는 긴장의 출현 뿐만 아니라 양식 biofilms 능력 때문이 아니라 근절 어렵다. 최근, photodynamic 치료 (태평양 서머 타임) biofilm 감염을 제어 하기 위한 잠재적인 치료의 하나로 표시 되었습니다 했습니다. 그러나, 더 연구 해야 우리의 지식의 기본 메커니즘 뿐 아니라 박테리아 biofilms에 미치는 영향을 개선 합니다. 이 원고는 5-aminolevulinic 산 (5-ALA), 실제 photosensitizer protoporphyrin IX (PpIX)의 선구자 PDT의 에 체 외 모델을 설명합니다. 간단히, 성숙 미 균 biofilms ALA와 incubated 되었고 그 후 빛에 노출. 그 후, 미 균 biofilm에 PDT ALA의 항균 효과 단위 (CFUs)를 형성 하는 식민지를 계산 하 여 정량 되었고 생존 confocal 레이저 스캐닝 현미경 검사 법 (CLSM) 통해 얼룩이 지기 형광에 의해 시각. 대표 결과 미 균 biofilms에 PDT ALA의 강한 항균 효과 설명 했다. 이 프로토콜은 간단 하 고 PDT ALA와 S. 구 균 biofilms의 치료 연구를 생체 외에서 모델을 개발 하기 위해 사용할 수 있습니다. 미래에, 그것은 또한 최소한의 조정으로 다른 세균성 긴장에 대 한 다른 photosensitizers를 이용 하 여 초 연구에서 참조할 수 수 있습니다.

biofilms에 있는 박테리아의 생존 컨트롤에 비해 PDT ALA 치료 후 감소 했다 (ALA-LED-, ALA + LED-, 그리고 살라-LED +) USA300에 3 개의 임상 변종 (그림 1).
CFU에서 결과 분석 결과 및 관찰 하는 항균 S. 구 균 biofilm에는 제자리에서USA300 biofilms에 PDT ALA의 효과 생존 얼룩과 CLSM으로 시각화 했다. 실용적이 고 ?...

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An In Vitro Model to Study the Effect of 5-Aminolevulinic Acid-mediated Photodynamic Therapy on Staphylococcus aureus Biofilm

이 원고는 황색 포도상구균 biofilm에 5-aminolevulinic 산-중재 photodynamic 치료 (PDT ALA)의 항균 효과 연구 하는 프로토콜을 설명 합니다. 미래에 PDT와 박테리아 biofilms의 치료 연구를 생체 외에서 모델을 개발 하는 것이 프로토콜을 사용할 수 있습니다.

황색 포도상구균 Biofilm에 5-Aminolevulinic 산-중재 Photodynamic 치료의 효과 연구 하는 체 외에서 모델

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a common human pathogen, which causes pyogenic and systemic infections. S. aureus infections are difficult to ...

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