Antimikrobielle Photodynamische Therapie (aPDT)

Die chemisch-/ physikalischen Hintergründe

Das chemisch-/ physikalische Vorgehen geschieht in 3 Schritten:

Schritt 1: Anfärbung der Mikroorganismen

  • Dies ist ein diffusionsbestimmter Schritt,
  • mit Wanderung und Anheftung der Farbstoffmoleküle,
  • selektiv an der Wand der Mikroorganismen (Ladungsanziehung!).

Schritt 2: Belichtung und Aktivierung des Photosensitizers

  • Dies ist ein energiekontrollierter Schritt,
  • bestimmt durch physikalisch-optische Eigenschaften,
  • mit kurzfristiger Anregung der Photosensitizermoleküle,
  • vom Singulettzustand in den Triplettzustand.

Schritt 3: Singulettsauerstoffbildung und Abtötung der Mikroorganismen

  • Die Belichtung und Aktivierung des Photosensitizers führt zur Übertragung der Energie auf Umgebungssauerstoff mit Bildung von kurzlebigem Singulett-Sauerstoff, welcher
  • eine oxidative Zerstörung von bakteriellen Zellmembranen in unmittelbarer Nähe des Farbstoffes bewirkt 
  • und somit zur Bakterienabtötung führt.

Entscheidend ist die Selektivität der photodynamischen Wirkung, d.h. welche biologischen Zielmoleküle durch die Radikalreaktionen erreicht werden: 

  • Prinzipiell werden alle Moleküle durch Singulettsauerstoff angegriffen.

Aber: 

  • Der HELBO® Blue Photosensitizer heftet sich präferentiell an Mikroorganismen an und bewirkt die gezielte Umwandlung von Laserlichtenergie in chemisch aktiven Singulett-Sauerstoff, unmittelbar an den Membranen von Mikroorganismen.
  • Die durch die PDT erzeugten Singulett-Sauerstoff Moleküle sind kurzlebig (Nanosekundenbereich) und entfalten deren stark oxidative Wirkung deshalb nur in unmittelbare Nähe des Farbstoffes (Nanometerbereich).
  • Besonders anfällig für eine Schädigung sind ungesättigte Fettsäuren, spezifisch für Membranen von Bakterien.

Gesunde körpereigene Zellen verfügen über weniger angreifbare gesättigte Membranfettsäuren und zusätzlich über eine zelluläre Abwehr gegen Angriffe von reaktiven Sauerstoffspezies, den sogenannten Katalasen oder Superoxiddismutasen. 

Eine in vitro Studie konnte diesbezüglich keine zytotoxischen Effekte der aPDT auf humane Zellen (Fibroblasten) nachweisen, auch nicht bei einer vielfach höheren Energiedosis als beim HELBO® System (Photodiagnosis Photodyn Ther. 2012 Dec;9(4):355-8. doi: 10.1016/j.pdpdt.2012.05.001).

Durch die antimikrobielle photodynamische Therapie werden also speziell die pathogenen Bakterien zerstört. Für gesunde Zellen besteht keine Gefahr!

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