The ineffectiveness of antimicrobial photodynamic therapy in the absence of preincubation of the microorganisms in the photosensitizer

Abstract

Abstract Introduction: Considering its potential as an alternative therapy to combat multiresistant bacteria, photodynamic therapy has been improved and better studied in recent years, and determining its optimized application patterns is important. Objective: This study aimed to evaluate the action of antimicrobial photodynamic therapy mediated by methylene blue in the absence of preincubation of infectious agents in the photosensitizer. Method: Standard strains of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa were used, which was or was not submitted to two methylene blue concentrations (0.1 μg/mL and 500 mg/mL) applied alone or in combination with a variety of red laser emission parameters (660 nm); in both cases, the streak was performed immediately after mixing between the photosensitizer and the solution containing the bacteria. Results: In the dishes with only methylene blue application neither antibacterial was produced, nor inhibition at the application points of the photodynamic therapy in the case of the bacterium Pseudomonas aeruginosa. However, in the cultures of Staphylococcus aureus in which laser emission was associated with the concentration of 500 mg/mL of the photosensitizer, inhibition was present at the laser application points. Conclusion: The time of exposure to the photosensitizer prior to the application of phototherapy seems to be an essential factor for the optimized action of photodynamic therapy, especially in the case of Gram-negative bacteria.Resumo Introdução: Considerando seu potencial como forma de combate alternativo a bactérias multirresistentes, a terapia fotodinâmica vem sendo aperfeiçoada e mais bem estudada nos últimos anos, sendo importante determinar seus padrões otimizados de aplicação. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar a ação da terapia fotodinâmica antimicrobiana mediada pelo azul de metileno na ausência de pré-incubação dos agentes infecciosos no fotossenbilizante. Método: Foram usadas cepas padrão de Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, as quais foram submetidas ou não à 2 concentrações de azul de metileno (0,1 µg/mL and 500 mg/mL) aplicadas isoladamente ou em associação com variados parâmetros de emissão de laser vermelho (660 nm); em ambos os casos, a semeadura foi realizada imediatamente após a mistura entre o fotossensibilizante e a solução contendo as bactérias. Resultados: Nas placas em que houve somente aplicação de azul de metileno não houve qualquer efeito antibacteriano, assim como não houve inibição nos pontos de aplicação da terapia fotodinâmica no caso da bactéria Pseudomonas aeruginosa. No entanto, nas culturas de Staphylococcus aureus em que houve a emissão laser associada à concentração de 500 mg/ml do fotossensibilizante, houve presença de inibição nos pontos de aplicação do laser. Conclusão: Conclui-se que há indícios de que o tempo de exposição ao fotossensibilizante prévio à aplicação da fototerapia é um fator essencial para a otimização da terapia fotodinâmica, especialmente no caso de bactérias Gram-negativas.Resumen Introducción: Considerando su potencial como forma de combate alternativo a bacterias multirresistentes, la terapia fotodinámica se ha perfeccionada y mejor estudiada en los últimos años, siendo importante determinar sus patrones optimizados de aplicación. Objetivo: El objetivo de este estudio fue evaluar la acción de la terapia fotodinámica antimicrobiana mediada por el azul de metileno en la ausencia de preincubación de los agentes infecciosos en el fotosenbilizante. Método: Se utilizaron cepas estándares de Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa, las cuales fueron sometidas o no a las 2 concentraciones de azul de metileno (0,1 μg/mL y 500 mg/mL) aplicadas aisladamente o en asociación con variados parámetros de emisión de láser rojo (660 nm); en ambos casos, la siembra fue realizada inmediatamente después de la mezcla entre el fotosensibilizante y la solución conteniendo las bacterias. Resultados: En las placas con aplicación solamente de azul de metileno no hubo ningún efecto antibacteriano, así como no hubo inhibición en los puntos de aplicación de la terapia fotodinámica en el caso de la bacteria Pseudomonas aeruginosa. Sin embargo, en los cultivos de Staphylococcus aureus en los que se produjo la emisión láser asociada a la concentración de 500 mg/mL del fotosensibilizante, hubo presencia de inhibición en los puntos de aplicación del láser. Conclusión: Se concluye que hay indicios de que el tiempo de exposición al fotosensibilizante previo a la aplicación de la fototerapia es un factor esencial para la optimización de la terapia fotodinámica, especialmente en el caso de bacterias Gram-negativas.