ترجمه تخصصی مقاله شاخص های مدیریت بحران

از نظر کاربرد aPDT به منظور درمان بیماران کووید 19، نکته دلگرم کننده این است که این تکنیک قبلا برای درمان چندین بیماری تنفسی مورد استفاده قرار گرفته است (76). دهه هاست که PDT برای درمان سرطان ریه استفاده شده و کاربرد موفق آن در درمان پاپیلومای حنجره نیز گزارش شده است (77). گرالد و همکارانش اخیرا نشان دادند که ذات الریه ناشی از استرپتوکوکوس پنومونی می تواند از طریق استنشاق ایندوسیانین سبز همراه با تجویز خارج از بدن نور مادون قرمز درمان شود (78). رویکرد پیشگیرانه پیشنهادی توسط سوآرز و همکارانش نشان داد که aPDT نیز می تواند برای از بین بردن بیوفیلم های باکتریایی استفاده شود که غالبا مرتبط با لوله های دورن نای بوده و می تواند منجر به بروز مراحل شدیدتر سندروم های تنفسی حاد گردد (79). اخیرا، شیکورا و همکارانش استفاده موفق از aPDT را جهت ضدعفونی کردن حفره دهان و بینی بیماران در مراحل اولیه عفونت کووید 19 را گزارش کردند. این رویکرد می تواند به طور بالقوه منجر به کاهش موقت و ملایم پیشرفت بیماری گردد، اما نمی تواند به عنوان شیوه درمانی بالقوه در نظر گرفته شود، چون aPDT  دارای اثرات موضعی محدودی بوده و کووید 19 یک بیماری سیستمیک است (80).

سفارش ترجمه تخصصی مدیریت

 

با در نظر گرفتن این که 1) سارس – کووید یک ویروس RNA دار دارای پوشش است، 2) aPDT در خنثی سازی چنین ویروس هایی کارامد است و 3) نور قبلا به منظور درمان عفونت های ریه و مجاری هوایی مورد استفاده قرار گرفته، پیشنهاد می کنیم که aPDT گزینه درمانی خوبی برای درمان کووید 19 بوده و به عنوان شیوه درمانی کمک در جهت ضدعفونی مایعات بیولوژیکی به کار گرفته می شود. علاوه بر این، حساس گرهای نوری می تواند جهت آلودگی زدایی مایعات و سطوح استفاده شده و با ماتریس های پلیمری مانند پلاستیک ها، پارچه ها، کاغذ و رنگ جهت تولید مواد ضدمیکروبی ترکیب شود (53، 58، 81). آلوتروپ های کربن مانند فلورن ها، نانولوله های کربن و گرافن می توانند اثرات ضدمیکروبی فعال شده توسط نور از جمله غیرفعال سازی ویروس ها را نشان دهند (69، 82، 83).

7. نور آبی ضدمیکروبی

نور آبی مرئی اثرات ضدمیکروبی در محدوده طول موج 470 – 405 نانومتر نشان می دهد (25، 88-84). نور با طیف باریک و شدت بالا در طول موج 405 نانومتر برای ضدعفونی کردن مداوم واحدهای سوختگی بستری و سرپایی و اتاق های ایزوله سازی بخش مراقبت های ویژه و همچنین درمان عفونت های ناحیه جراحی در اتاق عمل ارتوپد مورد استفاده قرار می گیرد (91 – 89). در مقایسه با نور ماوراء بنفش، به طور کلی، نیاز به مواجهه با نور آبی ضدمیکروبی (aBL) بسیار بیشتری به منظور رسیدن به سطوح مشابهی از غیرفعال سازی میکروبی، در صورت مشابه بودن تابش منابع نوری است. اگرچه نور aBL اثرات مخرب بر سلول های پستانداران را کاهش می دهد، اما باید از مواجهه مستقیم چشم با این نور اجتناب ورزید، چون لنزهای چشم نور مرئی را متمرکز کرده و مواجهه بیش از حد با این نورها می تواند باعث بروز کوری یا مشکلاتی برای شبکه چشم گردد.

مکانیزم های دقیق زیربنای اثرات ضدمیکروبی نور آبی هنوز به طور کامل درک نشده، اما به نظر می رسد که این مکانیزم شامل تشکیل گونه های اکسیژن فعال کوتاه عمر است (92). دیدگاه کاملا پذیرفته شده این فرایند این است که مکانیزم های فوتوشیمیایی aBL مبتنی بر تحریک انرژی نوری گیرنده های نور درون سلولی میکروبی (کروموفورها) مانند پورفیرین ها و فلاوین هاست. هنگامی که این گیرنده ها برانگیخته شد، تحت فرایندهای انتقال انرژی قرار گرفته که منجر به تولید گونه های فعال اکسیژن سمی شده که با اجزای درون سلولی واکنش داده و منجر به بروز آسیب نوری و مرگ سلولی ناشی از تنش اکسیداتیو می گردد (93). از آنجا که به نظر می رسد گیرنده های نوری درون زا در ویروس ها وجود ندارد، مکانیزم هایی که توسط آن aBL براین پاتوژن ها تاثیر می گذارند، ناشناخته مانده است. با این حال، اخیرا مشخص شده که 1) استفاده از حساس گرهای نوری برون زا کارایی غیرفعال سازی توسط نور آبی را بهبود می بخشد و 2) غیرفعال سازی هنگامی که ذرات ویروسی در مایعات بدن مانند بزاق، مدفوع و پلاسمای خون که حاوی مواد حساس به نور است، موجود باشد، بارزتر خواهد بود (94، 95).

بر همین اساس، نور آبی ضدمیکروبی در درمان بیماری های عفونی و به عنوان عامل کمک کننده ضدعفونی در محیط های مراقبت بهداشتی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات بالینی بیانگر کارایی aBL در درمان آکنه، عفونت های دستگاه گوارش ناشی از هلیکوباکتر پیلوری و عفونت های دهان و دندان است (87، 98 – 96). aBL اخیرا به منظور نجات موش از عفونت های زخم ناشی از سدوموناس آئروژیناس و استافیلوکوکوس اورئوس به کار گرفته می شود (99، 100). باکتری های هوازی پریودنتوپاتوژنیک (Porphyromonas gingivalis، Prevotella intermedia و P. nigrescens) نیز تحت تابش نور آبی مهار شده و یا به طور کامل ریشه کن می گردد (101، 102).

طی مطالعه بیوانفورماتیک اخیر، گزارش شد که عفونت SARS-CoV-2 وابسته به پروفیرین بوده که از هموگلوبین انسان گرفته شده و منجر به بروز تغییراتی در متابولیسم هِم می گردد (103). با این حال، در روش های سیلیکو مورد استفاده به منظور دستیابی به چنین نتایجی که توسط یک نشریه تفسیری مورد بحث قرار گرفته، مشخص شده که کووید – سارس در واقع با متابولیسم هِم در تعامل بوده و این مساله منجر به تجمع پورفیرین می گردد (103). در صورتی که ثابت شده که این نظریه به صورت آزمایشی  درست است، اما aBL ممکن است قادر به کشتن سارس – کووید توسط تحریک نوری پورفیرین های به دست آمده باشد. بنابراین، نیاز به انجام مطالعات تجربی به منظور تایی پتانسیل aBL جهت پیشگیری و کنترل کووید 19 است.

8. روش فتوبیومودلیشن درمانی

فتوبیومودلیشن درمانی (PBM) از سطوح پایین نور قرمز یا مادون قرمز (NIR) به منظور درمان و التیام زخم ها و جراحات، کاهش درد و التهاب، بازیابی بافت آسیب دیده و حفاظت از بافت در معرض خطر مرگ استفاده می کند (104). به جای هدف قرار دادن مستقیم ویروس ها، PBM عمدتا بر روی سلول های میزبان عمل کرده که نور را در منطقه طیف قرمز و مادون قرمز جذب می کند (104). بررسی منابع نشان می دهد که فوتون ها توسط کروموفورهای سلولی متعدد از جمله آنزیم های میتوکندری به منظور تحریک اثرات بیولوژیکی PBM جذب می شوند (106 – 104). به نظر می رسد که سیتوکروم c اکسیداز (یعنی واحد IV در زنجیره تنفسی میتوکندریایی) نقش مهمی در این فرایند ایفاء می کند (104). دیگر کروموفورهای مولکولی از جمله کانال های یونی حساس به نور و گرما (پتانسیل گیرنده موقت) که با نور فعال می شوند، منجر به بروز تغییراتی در غلظت کلسیم خواهند شد. آب نانوساختار (آب بین وجهین) نیز احتمالا به عنوان کروموفور عمل می کند. پس از تابش، پتانسیل غشای میتوکندریایی افزایش یافته و مصرف اکسیژن و تولید ATP نیز افزایش پیدا خواهد کرد. فعال سازی بعدی مسیرهای پیام رسانی و عوامل رونویسی منجر به بروز اثرات نسبتا بلند مدت و پایداری حتی بعد از مواجهه نسبتا مختصر بافت با نور خواهد شد (107).

در اوایل دهه 1900، فینسن گزارش کرد که بیماران در معرض نور قرمز به شکل بسیار بهتری از عفونت های آبله نسبت به بیمارانی که در معرض این نور قرار نگرفته بودند، بهبود یافتند (21). از آن زمان به بعد، PBM در درمان آسیب حاد ریوی، التهاب ریوی و مدل های سندروم تنفسی حاد (ARDS) به دلیل توانایی کاهش قابل توجه التهاب سیستمیک و همزمان حفظ عملکرد ریه مورد استفاده قرار گرفت (110 – 108). اخیرا 90 مقاله در زمینه PBM و آسیب ریوی حاد (110) یا التهاب ریوی (11) یا التهاب ریه (109) یا ARDS (112)، یا تنش اکسیداتیو ریه (113) یا آسم (114) منتشر شده که بسیاری از این مقالات شامل مدل های حیوانی کوچک بوده که می توان استدلال کرد که نور بسیار آسان تر از انسان ها به حیوانات نفوذ می کند. از آنجا که کووید 19 شامل یک طوفان سایتوکنین است، ارسال PBM به تنه (قفسه سینه و کمر) ممکن است نه تنها اجازه دهد که مقدار زیادی نور به ریه ها برسد، بلکه ممکن است التهاب سیستمیک مسئوول سندروم شبه سپسیس کووید 19 (115) و انعقادر داخل عروقی (116) که می تواند کشنده باشد را نیز کاهش دهد (117). علاوه بر این، PBM بر سلول های هیپوکسی موثرتر است (118) که این مساله بیانگر این است که PBM می تواند برای درمان عفونت کووید 19 که با هیپوکسی شدید همراه است، موثر باشد (119). با این وجود، تاکنون هیچ گونه داده های تجربی در حمایت از تاثیر PBM بر کووید 19 ارائه نشده است. بنابراین، نیاز به انجام مطالعات بالینی به منظور درک این مساله که آیا PBM درمانی ممکن است اثرات طوفان سایتوکنین را بر بیماران کووید 19 کاهش دهد یا خیر، وجود دارد.

بیماران بستری در بیمارستان که تحت دریافت تهویه مکانیکی و یا تحت درمان فشار هوای مثبت مداوم با اکسیژن بالا (CPAP) قرار دارند، می توانند بر روی پد LED قرار گیرند. این پد سطوح غیرقابل قبولی از حرارت را تولید کرده، بنابراین تب بالایی توسط این بیماران تجربه شده که مساله جدی نخواهد بود. دستگاه های PBM مبتنی بر LED مشابه با این موارد توسط سازمان بهداشت جهانی برای کاربردهای سلامت و رفاه عمومی به تایید رسیده و هیچ گزارشی در زمینه اثرات جانبی این دستگاه ها وجود ندارد (120). با این حال، PBM برای استفاده جهت درمان ضایعات سرطانی توصیه نشده، چون اثرات آن بر سلول های تومور هنوز به طور کامل مشخص نشده است (121).

9. تابش فوق سریع لیزر

لیزرهای با پالس بسیار کوتاه (USPLs) ساطع کننده نور مرئی تا مادون قرمز به منظور غیرفعال سازی طیف گسترده ای از ویروس ها (ویروس نقص سیستم ایمنی انسان، پاپیلومو ویروس انسان، ویروس انسفالومیوکاردیت، باکتریوفاژ M13، ویروس موزائیک تنباکو و سیتومگالو ویروس موش) بدون آسیب به سلول های انسان یا موش استفاده می شود (126 – 122). صرفنظر از طول موج، تابش لیزر فوق سریع در میانگین سطوح تابش پایین (1 وات بر سانتی متر مربع یا کمتر) اثرات یونیزاسیون که می تواند سلول های میزبان را تخریب کند، اعمال نمی کند. این تابش آلبومین سرم گاوی یا DNA تک رشته ای را تخریب نکرده و باعث بروز عوارض جانبی مانند عوارض ایجاد شده توسط ترکیبات شیمیایی سمی یا سرطان زا نمی گردد. مطالعات قبلی پیشنهاد می دهد که اثر ضدمیکروبی USPLs در میانگین تابش پایین از طریق پراش رامان تحریک شده اعمال می شود که به موجب آن ارتعاشات رزونانس با فرکانس بالا منجر به تحریک ارتعاشات با قدرت کافی به منظور تجزیه کپسید در زیرواحدهایی از طریق شکستن روابط ضعیف (مانند پیوندهای هیدروژنی یا تماس های آبگریز) در ویروس های بدون پوشش می گردد (126). برای ویروس های پوشش دار، USPLs ارتعاشات موجود بر روی پروتئین های کپسید را افزایش می دهد. این تحریک ها پیوندهای هیدروژنی و تماس های آبگریز را شکسته و باعث باز شدن جزئی پروتئین ها می گردد. از آنجا که غلظت پروتئین های محدود در کپسید یک ویروس بسیار بالاست، این پروتئین ها می توانند با دیگر پروتئین های مجاور به هم متصل شده و منجر به تجمع پروتئین ها گردند (123). در مقابل، پالس لیزر شدید می تواند باعث ایجاد ارتعاشات موج مانند پس از ایجاد ضربه به ویروس ها به منظور غیرفعال سازی ویروس گردد (126).

با این حال، پالس لیزر ممکن است برای عمل ضدمیکروبی آن ضروری نباشد. اخیرا، کینگزلی و همکارانش یک لیزر قابل تنظیم Ti شکل ساطع کننده پالس های فمتوثانیه در طول موج های 400، 408، 425، 450، 465 و 510 نانومتر به منظور تایید غیرفعال سازی نورو ویروس موش (MNV) استفاده کردند (92). با استفاده از متوسط قدرت 150 وات بر متر، محققان مشاهده کردند که ساطع شدن نور با پالس فمتوثانیه در طول موج 408، 425 و 450 نانومتر باعث غیرفعال سازی بیش از 99/9 درصد ویروس بعد از سه ساعت تابش شده که این مساله نشان می دهد که مکانیزم غیرفعال سازی خاصِ طول موج نیست. علاوه بر این، این محققان گزارش کردند که لیزر مداوم موج 408 نانومتر با قدرت مشابه نیز باعث کاهش واحدهای تشکیل دهنده پلاک خواهد شد، هر چند که افزودن حساس گر های نوری برون زا منجر به افزایش غیرفعال سازی MNV می گردد. این داده ها پیشنهاد می دهد که غیرفعال سازی ویروس نیازمند پالس نبوده و می تواند در حضور تقویت کننده های اکسیژن واحد همانطور که قبلا برای aBL گزارش شد، بهبود یابد (بخش 7).

استفاده بالقوه از USPLs شامل غیرفعال سازی پاتوژن ها در ترکیبات دارویی، محصولات خونی و غذاهای پخته نشده و همچنین تهیه واکسن از ویروس غیرفعال عاری از مواد شیمیایی است (127، 128). تیمار لیزر منجر به کاهش 1، 2 و 3 لگاریتمی به ترتیب در هپاتیت A، نقص سیستم ایمنی انسان و سیتومگالوویروس موش در پلاسمای انسان بدون تغییرات در ساختار فیبرینوژن می گردد (127). علاوه بر این، در غیرفعال سازی ویروس آنفولانزای H1N1 ناشی از USPL در موش موثرتر از فرمالین بوده و باعث بروز آسیب به پروتئین های سطح ویروس و یا منجر به تولید گروه های کربونیل در پروتئین ها نمی گردد (128).

شکل 1: مکانیزم های واکنش اکسیداسیون حساس شده توسط نور. حساس گر نوری (PS ) مولکولی است که قادر به جذب نور بسته به طیف جذب خاص آن است. پس از تحریک، حساس گر نوری از حالت پایه PS1 به حالات * PS1 واحد برانگیخته خود و * PS3 برانگیخته سه گانه تبدیل خواهد شد. از طریق واکنش های نوع I (وابسته به تماس) هر دوی * PS1 و * PS3 می توانند مستقیما با اکسیژن یا مولکول های زیستی مانند کربوهیدرات ها، لیپیدها، پروتئین ها یا نوکلئیک اسیدها واکنش داده و منجر به تشکبل رادیکال هایی شود که قادر به شروع واکنش های زنجیره ردوکس است. در غیر این صورت، * PS3 می تواند با اکسیژن مولکولی از طریق واکنش نوع II (انتقال انرژی) واکنش داده و حالت واکنش پذیر اکسیژن واحد (O21) را تولید کند.

جدول 1: استراتژی های مبتنی بر نور قابل دسترس جهت مقابله با ظهور همه گیری کووید 19.

پلت فرم مبتنی بر نور	کاربردهای بالقوه	مزایا	معایب
نور ماوراء بنفش طبیعی		سنتز ویتامین D فعالیت میکروب کشی	مواجهه بیش از حد با نور خورشید پیری بلند مدت و خطر سرطان
تابش میکروب کشی ماوراء بنفش	سطح، احیای FFR، ضدعفونی هوا و آب	زمان مواجهه پایین به منظور رسیدن به سطوح بالای غیرفعال سازی پاتوژن (کمتر از 1 دقیقه) بسته به تابش منبع نور	خطر آسیب به بافت و سرطان تخریب بلند مدت بالقوه مواد
فوتودینامیک درمانی و ضد میکروبی نوری	ضدعفونی سطح و محیط زیست، درمانی، غیرفعال سازی ویروس در محصولات بیولوژیکی	غیرفعال سازی کارامد و گزینشی پاتوژن به دنبال دوره کوتاه تابش نور، در صورتی که ترکیب حساس به نور به دور منبع نور بچرخد. طول موج رویکرد غیرتهاجمی نتایج موفق در انسان ها با منابع نور مصنوعی	ترکیبات حساس به نور می تواند رنگ آمیزی مواد و با بافت را افزایش دهد. تجویز سیستمیک PS ممکن است باعث حساسیت نوری شود. نتایج موفق بسته به پارامترهای نور مانند نوع میکروارگانیزم ها، غلظت PS و زمان قبل از تابش
نور آبی ضدمیکروبی	ضدعفونی سطح و محیط زیست، درمانی، غیرفعال سازی ویروس در مواد بیولوژیکی	می تواند در مکان های مسکونی و به منظور درمان عفونت در انسان ها استفاده شود. بدون اثرات جانبی در مواد، به دنبال دوره های طولانی روشنایی	زمان مواجهه طولانی (بالای 30 دقیقه) تاثیر آن در حضور جاذب های نوری برون زا برجسته تر است.
فتوبیومودلیشن درمانی	درمانی	تکنیک غیرتهاجمی نتایج موفق در انسان ها با منابع نور مصنوعی کمک به درمان های متعارف	نتایج موفق بسته به پارامترهای نور، ویژگی های بیمار و علت بیماری
تابش لیزر فوق سریع در تابش پایین	غیرفعال سازی گزینشی ویروس در محصولات خون، داروها، غذا و توسعه واکسن	غیرفعال سازی گزینشی پاتوژن تهیه واکسن بدون مواد شیمیایی	زمان مواجهه طولانی (3 ساعت) منابع نور گران قیمت