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In this study we investigated the synergistic antimicrobial effect of a dual protocol combining cold atmospheric pressure plasma (CAP) and antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) against different planktonic bacterial and yeast species including methicillin-sensitive and methicillin-resistant Staphylococcus aureus, Escherichia coli, extended-spectrum β-lactamase-positive Escherichia coli and Candida albicans. A DBD plasma device was used for CAP treatment while for aPDT, toluidine blue O (TBO) was the photosensitizer (PS) of choice and a radiator emitting visible and water-filtered-Infrared A light (VIS-wIRA) was used as irradiation source.
Microbial suspensions were either exposed to CAP treatment alone, aPDT treatment alone or aPDT followed by CAP exposure in a dual treatment protocol. Aliquots from each suspension were plated on agar plates and the number of colonies surviving after each treatment was counted. Under the experimental conditions conducted in this study, combining sub-lethal exposure doses of CAP and aPDT treatment showed significantly higher antimicrobial efficacy (P<0.0001) compared to single treatments against all tested microorganisms suggesting a synergistic effect which yielded at least 3.3 log microbial reduction corresponding to 99.6 % microbial death. In the dual CAP-aPDT approach, aPDT did not interfere with CAP-induced acidification of solution, a crucial feature for CAP antimicrobial efficiency, which further confirms the promising clinical potential of this combination regime.
We believe that the CAP-aPDT dual approach described in this study holds great potential as a successful novel antimicrobial and healing-supporting strategy especially when directed for the management of acute and chronic wounds and possibly other skin and soft tissue infections. The use of a VIS-wIRA light source in treating skin infections is preferential, due to the additional therapeutic effects of wIRA in wound healing. Furthermore, the enhanced antimicrobial effects of aPDT when combined with CAP as shown in this study may grant for a reduction in treatment times and costs as well as improving patient compliance.
Experimentelle Untersuchungen zur Verkürzung der Einwirkzeit der Hautantiseptik vor Lumbalpunktionen Hintergrund: Eine Einwirkzeit für ein alkoholisches Hautantiseptikum von 10 min auf talgdrüsenreicher Haut ist praxisfremd. Kürzere Einwirkzeiten mit vergleichbarer Wirksamkeit sind daher wünschenswert, wurden bislang jedoch nicht systematisch untersucht. Ziel: Es soll untersucht werden, ob mit geeigneten Hautantiseptika eine Reduktion der Einwirkzeit bei gleicher oder besserer Koloniezahlreduktion möglich ist. Methode: Testung von 5 Prüfpräparaten auf ihre Koloniezahlreduktion an Stirn und Rücken nach 3, 4 bzw. 5 min Einwirkzeit im Doppelblindversuch unter Laborbedingungen an 20 Probanden in Anlehnung an prEN DIN 1500 und DGHM 2001. Nach Vergleich der Wirksamkeit mit dem mitgetesteten Referenzverfahren Auswahl von 2 Mitteln und Testung an 20 Klinikpatienten im Doppelblindversuch unter Praxisbedingungen am Rücken, erneute Mittestung des Referenzverfahrens als Vergleich. Ergebnis: Die Vorwerte am Rücken waren signifikant geringer als an der Stirn. In allen Fällen konnte eine signifikante Koloniezahlreduktion erzielt werden. Im Versuch unter Laborbedingungen waren alle Mittel nach 5 min am Rücken mindestens so effektiv wie die Referenz. An der Stirn waren 4 von 5 getesteten Mitteln nach 5 min mindestens so wirkungsvoll wie die Referenz. Im Praxisversuch ergaben alle Mittel nach 4 min eine der Referenz vergleichbare Reduktion. Schlussfolgerung: Am Rücken findet sich eine geringere Bakteriendichte als an der Stirn. Das sollte in künftigen Überlegungen für die Testung von Hautantiseptika berücksichtigt werden. Mit geeigneten Mitteln ist es möglich, bereits nach 4 min eine sichere, der Referenz entsprechende Hautantiseptik am Rücken vorzunehmen. Das zeigt, dass die momentan praxisfernen Empfehlungen an die gängige Praxis der Antiseptik vor Lumbalpunktionen ohne Verlust von Wirksamkeit oder Sicherheit angepasst werden können.