Laser NIR irradiation enhances antimicrobial photodynamic inactivation of biofilms of Staphylococcus aureus

Autores
Mamone, Leandro Ariel; Tomás, Roberto Sebastián; Di Venosa, Gabriela Mariana; Gándara, Lautaro; Durantini, Edgardo Néstor; Buzzola, Fernanda Roxana; Casas, Adriana Gabriela
Año de publicación
2024
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Photodynamic inactivation (PDI) utilizes a photosensitizer (PS) activated by visible light togenerate reactive oxygen species (ROS), to kill bacteria. PDI is effective against planktonicmicroorganisms, but biofilms are less sensitive due to limited PS and oxygen penetration.Near-infrared treatment (NIRT), involve the use of near-infrared light to kill bacteria either viathermal effects or ROS production.Our objective was to enhance S. aureus biofilm´s sensitivity to PDI by pre-treating with NIRirradiation before visible light exposure.In an in vitro biofilm model, laser NIRT (980 nm) followed by exposure to PDI, showed asynergistic effect on bacterial viability loss (4-log CFU vs 1-log loss with individualtreatments). Interestingly, pre-heating liquid medium had no significant impact on PDIefficacy, suggesting that both thermal and non-thermal effects of NIR may be involved.NIRT increased PS uptake, induced clefts in the biofilm matrix, and released bacterial cellsfrom the biofilm. NIRT induced a transient increase in the temperature to 46°C of in vitrocultures, however under the same conditions, when mice were irradiated, skin temperature roseto 37°. Our findings suggest that NIR irradiation serves as a complementary treatment to PDI,allowing reducing PS concentration, and highlighting its potential as an effective and resource46 efficient antibacterial approach
Fil: Mamone, Leandro Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina
Fil: Tomás, Roberto Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina
Fil: Di Venosa, Gabriela Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina
Fil: Gándara, Lautaro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina
Fil: Durantini, Edgardo Néstor. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Buzzola, Fernanda Roxana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Médica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Médica; Argentina
Fil: Casas, Adriana Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina
Materia
STAPHYLOCOCCUS AUREUS
ANTIMICROBIAL PHOTODINAMIC THERAPY
NIR
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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PDI is effective against planktonicmicroorganisms, but biofilms are less sensitive due to limited PS and oxygen penetration.Near-infrared treatment (NIRT), involve the use of near-infrared light to kill bacteria either viathermal effects or ROS production.Our objective was to enhance S. aureus biofilm´s sensitivity to PDI by pre-treating with NIRirradiation before visible light exposure.In an in vitro biofilm model, laser NIRT (980 nm) followed by exposure to PDI, showed asynergistic effect on bacterial viability loss (4-log CFU vs 1-log loss with individualtreatments). Interestingly, pre-heating liquid medium had no significant impact on PDIefficacy, suggesting that both thermal and non-thermal effects of NIR may be involved.NIRT increased PS uptake, induced clefts in the biofilm matrix, and released bacterial cellsfrom the biofilm. NIRT induced a transient increase in the temperature to 46°C of in vitrocultures, however under the same conditions, when mice were irradiated, skin temperature roseto 37°. Our findings suggest that NIR irradiation serves as a complementary treatment to PDI,allowing reducing PS concentration, and highlighting its potential as an effective and resource46 efficient antibacterial approachFil: Mamone, Leandro Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Tomás, Roberto Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Di Venosa, Gabriela Mariana. 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Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Médica; ArgentinaFil: Casas, Adriana Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaCold Spring Harbor Laboratory2024-05info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/264703Mamone, Leandro Ariel; Tomás, Roberto Sebastián; Di Venosa, Gabriela Mariana; Gándara, Lautaro; Durantini, Edgardo Néstor; et al.; Laser NIR irradiation enhances antimicrobial photodynamic inactivation of biofilms of Staphylococcus aureus; Cold Spring Harbor Laboratory; bioRxiv; 5-2024; 1-292692-8205CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1101/2024.05.08.593196info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.08.593196v1info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-03T10:00:20Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/264703instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-03 10:00:20.72CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
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