Portable red-blue light source for antimicrobial photodynamic therapy of orthopaedic implant biofilms
Notice bibliographique
Résumé
Well-organized ecosystems of bacteria colonize orthopaedic devices causing biofilm infections that are notoriously difficult to manage. Biofilms typically exhibit increased resistance to antibiotics leading to treatment failure, and tools for eradicating biofilms that do not increase antibiotic resistance are greatly needed. Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) is a promising form of treatment to combat clinically relevant biofilms. Exogenous provision of 5-aminolevulinic acid (5-ALA) to biofilm-forming clinical strains of E. coli, E. faecalis and S. aureus was recently shown by several research groups to result in the accumulation of sufficient quantities of endogenous photosensitizers porphyrins (protoporphyrin IX, coproporphyrin III and others), via the heme biosynthetic pathway, to produce a significant phototoxic effect when exposed to activating light. For clinical translation of this extremely promising approach, here we develop a portable light source for 5-ALA-based aPDT of orthopaedic implant biofilms, spectrally shaped for optimal porphyrin light absorption at wavelengths range approved by FDA for clinical use. After phantom calibration, we tested it on E.coli-E.faecalis biofilms grown in soft lithography-fabricated microfluidic chips and on methicillin-resistant S. aureus (MRSA) biofilms grown on titanium and stainless steel orthopaedic hardware in custom-designed macrofluidic devices. Successful in-vitro experiments allowed us to conduct a proof-of-concept validation study in a preclinical rat model of MRSA-contaminated open fracture. Following tibia fracture and two hours of wound infection development, a one hour incubation with 20% 5-ALA and treatment with either 90J/cm2 or three fractions of 30J/cm2 light doses demonstrated 94% and 99% overall reduction of MRSA, respectively, while the temperature of the tissue remained <39°C, below the threshold for thermal damage. The encouraging results suggest further preclinical testing of the developed light source for optimization of aPDT regimen and 5-ALA concentration to reduce the risk of long-term side effects in animal models of contaminated trauma surgery.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».