요도 스텐트의 세균 생물막에 대한 405 nm 레이저 광의 억제 효과

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 3908(2023) 이 기사 인용

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요도 스텐트의 임상적 사용은 일반적으로 배뇨곤란, 발열, 요로 감염(UTI)을 포함한 다양한 부작용으로 인해 복잡해집니다. 스텐트에 부착된 생물막(Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa 및 Staphylococcus aureus와 같은 박테리아에 의해 형성됨)은 스텐트 환자에게 UTI를 유발합니다(약 11%). 항생제 사용의 바람직하지 않은 결과로는 항생제를 장기간 사용했을 때 발생하는 세균 저항성, 체중 증가, 제1형 당뇨병 등이 있습니다. 우리는 시험관 내 요도 스텐트에서 박테리아 성장을 억제하기 위해 405 nm 레이저를 사용한 새로운 광학 치료법의 효능을 평가하는 것을 목표로 했습니다. 요도 스텐트는 동적 조건 하에서 생물막 형성을 유도하기 위해 3일 동안 S. aureus 액체배지에서 성장되었습니다. 405nm 레이저 광을 사용한 다양한 조사 시간(5분, 10분, 15분)을 테스트했습니다. 생물막에 대한 광학 처리의 효능을 정량적, 정성적으로 평가했습니다. 활성 산소종의 생성은 405nm 조사 후 요도 스텐트 위의 생물막을 제거하는 데 도움이 되었습니다. 억제율은 10분 동안 0.3 W/cm2의 방사선 조사 후 콜로니 형성 단위/mL 박테리아의 2.2 로그 감소에 해당합니다. 처리된 스텐트는 처리되지 않은 스텐트에 비해 생물막 형성이 크게 감소한 것으로 나타났으며 이는 SYTO 9 및 요오드화 프로피듐 염색으로 입증되었습니다. CCD-986sk 세포주를 사용한 MTT 분석에서는 조사 10분 후에 독성이 나타나지 않았습니다. 우리는 405 nm 레이저 광을 이용한 광학 치료가 독성이 없거나 최소한으로 요도 스텐트의 박테리아 성장을 억제한다는 결론을 내렸습니다.

요도 스텐트(US)는 다양한 질병으로 인한 방광출구 폐쇄를 치료하는 데 사용됩니다. 요도 협착 질환, 양성 전립선 비대증(BPH) 및 배뇨근 괄약근 운동 장애(DSD)는 적격 환자의 초음파 삽입에 대한 적응증입니다1. 일반적으로 US는 요도 개방성을 유지할 만큼 견고한 금속 합금(니티놀), 고분자 재료 또는 생분해성 재료로 구성됩니다. Culhaet al. 재발성 요도 협착 환자에서 63%의 장기간 미국 효능이 보고되었습니다2. 따라서 스텐트 이동, 딱딱함, 만성 요로 감염, 요도 통증, 재협착 등 스텐트 삽입의 실패한 결과는 스텐트 삽입의 합병증입니다3. Riedlet al. 만성 유치 스텐트를 사용하는 모든 환자는 스텐트 집락화 및 세균뇨가 있음을 발견했습니다. 임시 스텐트 또한 광범위하게 집락화되어 발생률이 69%이고, 환자의 45%가 세균뇨에 영향을 받습니다. 이러한 미생물 집락화는 UTI4를 유발합니다. UTI는 대장균(Escherichia coli), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis), 장구균(Enterococcus faecalis), 황색 포도상구균(S. aureus)과 같은 그람 양성 및 음성 박테리아와 특정 진균에 의해 발생합니다5.

멸균된 US를 인체에 이식하는 경우 요로 감염이 발생할 수 있습니다. 생물막은 표면에 조직화된 공동체를 형성하는 박테리아 및 세포외 부산물의 축적을 의미합니다6. 생물막 성장은 인체에 이식된 이물질이나 장비에 심각한 영향을 미칩니다. 미국, 이식형 장치, 슬링과 같은 광범위한 이물질이 지난 수십 년 동안 비뇨기과 응용을 위해 개발되었습니다6. 따라서 임플란트 표면의 생물막은 고도로 구조화되어 있으며 활발하게 증가하는 박테리아, 단백질 및 세포외 중합체 개체군으로 구성됩니다. 증가된 생물막 형성은 항생제 및 만성 감염에 대한 박테리아 내성을 초래할 수 있습니다7.

현재 요로 감염을 예방하기 위해 항생제와 스텐트 표면 코팅이 사용됩니다8. 대부분의 항생제가 일반적이지만 일부 항균제는 장기간 사용하면 부작용이 발생할 수 있습니다9. 항생제 사용의 위험에는 박테리아 저항성, 비만, 당뇨병 등이 있습니다10. 항생제 사용의 부작용으로는 복강 유사 질병을 초래하는 흡수 장애, 약물 흡수 감소, 대사 및 비타민 흡수 변화, 내성 유기체에 의한 집락화, 감염에 대한 감수성 변화 등이 있습니다11. 광섬유를 통한 박테리아 억제를 위한 레이저 적용은 이러한 문제를 해결하는 대체 방법으로 주목을 받고 있습니다.