Terapia fotodinamica mediata dal Bengala Rosa per inibire la Candida albicans

C. albicans colonizza nel tratto gastrointestinale e genito-urinario di individui sani e può essere rilevato come microbiota normale in circa il 50% degli individui¹. Se si crea uno squilibrio tra l’ospite e l’agente patogeno, C. albicans è in grado di invadere e causare malattie. L’infezione può variare da infezioni locali della mucosa a insufficienza multiorgano². In uno studio di sorveglianza multicentrico negli Stati Uniti, circa la metà degli isolati di pazienti con candidosi invasiva tra il 2009 e il 2017 è C. albicans³. La candidemia può essere associata ad alti tassi di morbilità, mortalità, degenza ospedaliera prolungata⁴. I Centri statunitensi di controllo e prevenzione delle malattie hanno riferito che circa il 7% di tutti i campioni di sangue di Candida testati sono resistenti al farmaco antifungino fluconazolo⁵. L’emergere di specie di Candida resistenti ai farmaci solleva la preoccupazione di sviluppare una terapia alternativa o adiuvante agli agenti antimicotici.

La terapia fotodinamica antimicrobica (aPDT) prevede l’attivazione di un fotosensibilizzante specifico (PS) con la luce alla lunghezza d’onda di assorbimento di picco del PS⁶. Dopo l’eccitazione, il PS eccitato trasferisce la sua energia o elettroni alle molecole di ossigeno vicine e ritorna allo stato fondamentale. Durante questo processo, si formano specie reattive dell’ossigeno e ossigeno singoletto che causano danni alle cellule. aPDT è stato ampiamente utilizzato per uccidere i microrganismi dal 1990⁷. Uno dei vantaggi dell’aPDT è che più organelli sono danneggiati in una cellula dall’ossigeno singoletto e / o dalle specie reattive dell’ossigeno (ROS) durante l’irradiazione; pertanto, la resistenza all’aPDT non è stata trovata fino ad oggi. Inoltre, un recente studio ha riportato che i batteri sopravvissuti dopo l’aPDT sono diventati più sensibili agli antibiotici⁸.

Le sorgenti luminose utilizzate in aPDT includono laser, lampade alogene metalliche con filtri, luce nel vicino infrarosso e diodi emettitori di luce (LED)9,10,11,12. Il laser fornisce un’elevata potenza luminosa, solitamente superiore a 0,5 W/cm², che consente l’erogazione di una dose di luce elevata in un tempo molto breve. È stato ampiamente utilizzato nei casi in cui un tempo di trattamento più lungo è scomodo come aPDT per le infezioni orali. Lo svantaggio di un laser è che la sua dimensione spot di illuminazione è piccola, che va da poche centinaia di micrometri a 10 mm con un diffusore. Inoltre, le apparecchiature laser sono costose e richiedono una formazione specifica per funzionare. D’altra parte, l’area di irradiazione di una lampada alogena metallica con filtri è relativamente più grande¹³. Tuttavia, la lampada è troppo pesante e costosa. Le sorgenti luminose a LED sono diventate mainstream di aPDT in campo dermatologico perché è piccolo e meno costoso. L’area di irradiazione può essere relativamente grande con una disposizione array della lampadina a LED. L’intero viso può essere illuminato contemporaneamente⁹. Tuttavia, la maggior parte, se non tutte, le sorgenti luminose a LED disponibili oggi sono progettate per uso clinico. Potrebbe non essere adatto per esperimenti in un laboratorio perché occupa spazio e costoso. Abbiamo sviluppato un array di LED economico che è molto piccolo e può essere tagliato e assemblato da una striscia LED. I LED possono essere montati in diverse disposizioni per diversi progetti sperimentali. Diverse condizioni di aPDT possono essere completate in una piastra a 96 pozzetti o anche in una piastra a 384 pozzetti in un esperimento.

Rose bengal (RB) è un colorante colorato ampiamente utilizzato per migliorare la visualizzazione dei danni corneali negli occhi umani¹⁴. L’aPDT mediato da RB ha mostrato effetti di uccisione su Staphylococcus aureus, Escherichia coli e C. albicans con un’efficienza approssimativamente paragonabile a quella del blu di Toluidina O¹⁵. Questo studio dimostra un metodo per convalidare l’effetto di RB-aPDT su C. albicans multiresistente.