Photoantimicrobials—are we afraid of the light?

Abstract

Although conventional antimicrobial drugs have been viewed as miraculous cure-alls for the past 80 years, increasing antimicrobial drug resistance requires a major and rapid intervention. However, the development of novel but still conventional systemic antimicrobial agents, having only a single mode or site of action, will not alleviate the situation because it is probably only a matter of time until any such agents will also become ineffective. To continue to produce new agents based on this notion is unacceptable, and there is an increasing need for alternative approaches to the problem. By contrast, light-activated molecules called photoantimicrobials act locally via the in-situ production of highly reactive oxygen species, which simultaneously attack various biomolecular sites in the pathogenic target and therefore offer both multiple and variable sites of action. This non-specificity at the target circumvents conventional mechanisms of resistance and inhibits the development of resistance to the agents themselves. Photoantimicrobial therapy is safe and easy to implement and, unlike conventional agents, the activity spectrum of photoantimicrobials covers bacteria, fungi, viruses, and protozoa. However, clinical trials of these new, truly broad-spectrum, and minimally toxic agents have been few, and the funding for research and development is almost non-existent. Photoantimicrobials constitute one of the few ways forward through the morass of drug-resistant infectious disease and should be fully explored. In this Personal View, we raise awareness of the novel photoantimicrobial technologies that offer a viable alternative to conventional drugs in many relevant application fields, and could thus slow the pace of resistance development.

Porphyrin-based cationic amphiphilic photosensitisers as potential anticancer, antimicrobial and immunosuppressive agents

“…and antivirals (nucleoside analogs, etc.) (Wainwright et al 2017). However, although very safe and effective, the use of target-specific drugs (e.g.…”

“…PACT has been applied successfully to inactivate bacteria, fungi, protozoans and parasites, especially in topical applications such as skin wounds (burns and diabetic foot ulcers) or oral infections (periodontitis and root canal infections) (Tim 2015). The success of antibacterial PDT depends upon more rapid PS uptake in bacteria in comparison to host cells (Wainwright et al 2017). Another advantage of PDT over antibiotics in antibacterial treatment is that PDT kills faster, and can target bacteria in biofilms and bacterial spores (Jori et al 2006).…”

Photoantimicrobials and Photodynamic Antimicrobial Therapy in Search of Antibiotics

“…Bununla birlikte piyasaya sürü-len antibiyotikler, enfeksiyon hastalıkları ile mücadelede tedavi hızına yetişmekte yetersiz kalmaktadır. Üretilen antibiyotiklere karşı mikroorganizmaların hızla direnç kazanması ve enfeksiyon hastalıklarına bağlı mortalitedeki artış yeni antimikrobiyal ajanların araştırılmasına neden olmaktadır (45,47) . Günümüzde kullanılan antibiyotiklerin çoğunun etki mekanizması mikroorganizmaların belirli bölgelerini (hücre duvarı, proteinler, nükleik asitler gibi) hedef alarak hasara uğratmak şeklindedir ve yeni kullanıma giren antibiyotiklerin etki mekanizmalarının çoğu da kullanılan bu antibiyotiklerden farklılık göstermemektedir (51) .…”

“…Kullanılan FS ajan, ışık ile uyarılarak hücrede reaktif oksijen türlerinin (ROS: reactive oxygen species) miktarını arttırmaktadır. Böylece, oluşan oksidatif reaksiyonlar sonucu, mikroorganizmada geri dönüşümsüz olarak ölümcül hasar meydana gelmektedir (1,46,47,53) . Günümüzde esas olarak kanser (özel-likle baş boyun kanserleri) tedavisinde kullanılan fotodinamik tedavi (FDT); dermatoloji, oftalmoloji, gastroenteroloji, kardiyoloji gibi alanlarda da kullanılmaktadır.…”

“…Günümüzde, daha çok topikal ve lokal etki için kullanılan FDAT'nin antibiyotiklere göre pek çok avantajı bulunmaktadır. Bu tedavi yönteminin en önemli avantajları geniş etki spektrumu göstermesi, biyofilmdeki patojenleri eradike etmesi, mikroorganizmaların direnç oluşturmama-sı, proinflamatuvar sitokinlerin salgılanma-sına neden olmaması, memeli dokusuna zararsız olması, uygulanmasının pratik ve maliyetinin ucuz olmasıdır (31,41,47) .…”