Rosenbengalen-vermittelte photodynamische Therapie zur Hemmung von Candida albicans

C. albicans besiedelt im Magen-Darm- und Urogenitaltrakt gesunder Personen und kann bei etwa 50 Prozent der Individuen als normale Mikrobiota nachgewiesen werden¹. Wenn ein Ungleichgewicht zwischen dem Wirt und dem Erreger entsteht, ist C. albicans in der Lage, einzudringen und Krankheiten zu verursachen. Die Infektion kann von lokalen Schleimhautinfektionen bis hin zu multiplem Organversagen^{reichen 2}. In einer multizentrischen Surveillance-Studie in den USA ist etwa die Hälfte der Isolate von Patienten mit invasiver Candidiasis zwischen 2009 und 2017 C. albicans³. Candidämie kann mit hohen Morbiditätsraten, Mortalität, längerem Krankenhausaufenthalt^{verbunden sein 4}. Die US-amerikanischen Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention berichteten, dass etwa 7% aller getesteten Candida-Blutproben gegen das Antimykotikum^{Fluconazol 5} resistent sind. Das Auftreten arzneimittelresistenter Candida-Spezies wirft die Sorge auf, eine alternative oder adjuvante Therapie zu Antimykotika zu entwickeln.

Bei der antimikrobiellen photodynamischen Therapie (aPDT) wird ein spezifischer Photosensibilisator (PS) mit Licht auf der maximalen Absorptionswellenlänge des PS⁶ aktiviert. Nach der Anregung überträgt das angeregte PS seine Energie oder Elektronen auf die nahe gelegenen Sauerstoffmoleküle und kehrt in den Grundzustand zurück. Während dieses Prozesses bilden sich reaktive Sauerstoffspezies und Singulett-Sauerstoff, die Zellschäden verursachen. aPDT wird seit den 1990er Jahren häufig zur Abtötung von Mikroorganismen^{eingesetzt 7}. Einer der Vorteile von aPDT besteht darin, dass mehrere Organellen in einer Zelle durch Singulett-Sauerstoff und / oder reaktive Sauerstoffspezies (ROS) während der Bestrahlung beschädigt werden; Daher wurde bis heute kein Widerstand gegen aPDT gefunden. Darüber hinaus berichtete eine kürzlich durchgeführte Studie, dass die Bakterien, die nach der aPDT überlebten, empfindlicher auf Antibiotika^{reagierten 8}.

Zu den in aPDT verwendeten Lichtquellen gehören Laser, Metallhalogenlampen mit Filtern, Nahinfrarotlicht und Leuchtdioden (LED) 9,10,11,12. Der Laser liefert eine hohe Lichtleistung, in der Regel größer als 0,5 W/cm², die die Abgabe einer hohen Lichtdosis in sehr kurzer Zeit ermöglicht. Es wurde häufig in Fällen verwendet, in denen eine längere Behandlungszeit unbequem ist, wie z.B. aPDT für orale Infektionen. Der Nachteil eines Lasers ist, dass seine Spotgröße der Beleuchtung klein ist und von einigen hundert Mikrometern bis 10 mm mit einem Diffusor reicht. Darüber hinaus sind Lasergeräte teuer und erfordern eine spezielle Schulung für die Bedienung. Auf der anderen Seite ist die Bestrahlungsfläche einer Metallhalogenlampe mit Filtern relativ groß¹³. Allerdings ist die Lampe zu kräftig und teuer. LED-Lichtquellen sind im dermatologischen Bereich zum Mainstream der aPDT geworden, da sie klein und kostengünstiger sind. Die Bestrahlungsfläche kann bei einer Anordnung der LED-Glühbirne relativ groß sein. Das ganze Gesicht kann gleichzeitig beleuchtet^{werden 9}. Dennoch sind die meisten, wenn nicht alle, heute verfügbaren LED-Lichtquellen für den klinischen Einsatz konzipiert. Es ist möglicherweise nicht für Experimente in einem Labor geeignet, da es platzraubend und teuer ist. Wir haben ein preiswertes LED-Array entwickelt, das sehr klein ist und aus einem LED-Streifen geschnitten und montiert werden kann. Die LEDs können in verschiedene Anordnungen für unterschiedliche Versuchsdesigns eingebaut werden. Verschiedene Bedingungen der aPDT können in einer 96-Well-Platte oder sogar einer 384-Well-Platte in einem Experiment abgeschlossen werden.

Rose Bengal (RB) ist ein farbiger Farbstoff, der häufig verwendet wird, um die Visualisierung von Hornhautschäden in menschlichen Augen zu verbessern¹⁴. RB-vermittelte aPDT hat abtötende Wirkungen auf Staphylococcus aureus, Escherichia coli und C. albicans mit einer in etwa vergleichbaren Effizienz wie bei Toluidinblau^{O 15} gezeigt. Diese Studie zeigt eine Methode zur Validierung der Wirkung von RB-aPDT auf multiresistente C. albicans.