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KR20090097925A - Near-infrared Electromagnetic Variation of Steady-state Membrane Potential of Cells - Google Patents

Near-infrared Electromagnetic Variation of Steady-state Membrane Potential of Cells Download PDF

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KR20090097925A
KR20090097925A KR1020097014482A KR20097014482A KR20090097925A KR 20090097925 A KR20090097925 A KR 20090097925A KR 1020097014482 A KR1020097014482 A KR 1020097014482A KR 20097014482 A KR20097014482 A KR 20097014482A KR 20090097925 A KR20090097925 A KR 20090097925A
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KR
South Korea
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targeted
membrane
nimels
bacterial
target site
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Withdrawn
Application number
KR1020097014482A
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Korean (ko)
Inventor
에릭 본스타인
Original Assignee
노미어 메디컬 테크놀로지즈, 인크.
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Publication date
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Priority claimed from US11/981,340 external-priority patent/US20080131968A1/en
Priority claimed from US11/981,431 external-priority patent/US8506979B2/en
Application filed by 노미어 메디컬 테크놀로지즈, 인크. filed Critical 노미어 메디컬 테크놀로지즈, 인크.
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Abstract

광학 탈분극 효과를 통해 모든 방사선 조사된 세포의 생물에너지 정상-상태 막횡단 및 미토콘드리아 전위 (ΔΨ-steady)를 변경하기 위해 근적외선 광 에너지 및 방사선량을 적용하기 위한 시스템 및 방법을 본원에서 개시한다. 상기 탈분극은 방사선 조사된 미토콘드리아 및 형질막의 막횡단 전위 ΔΨ의 절대값의 동시 감소를 일으킨다. 많은 세포 동화 반응 및 약물-내성 메카니즘은 막 전위 ΔΨ의 감소, 양성자 구동력 Δp의 제휴된 약화, 및 인산화 전위 ΔGp의 연관된 저하에 의해 덜 기능적으로 되고/되거나 경감될 수 있다. 방사선 조사 노출 영역 내에서, 막 전위 ΔΨ의 감소는 세균, 진균 및 포유동물 세포에서 일제히 일어날 것이다. 상기 막 탈분극은 표적화된 바람직하지 않은 세포에 대해서만 항미생물, 항진균 및/또는 항신생물 약물을 강화시키는 능력을 제공한다.Disclosed herein are systems and methods for applying near-infrared light energy and radiation dose to alter the bioenergy steady-state transmembrane and mitochondrial potential (ΔΨ-steady) of all irradiated cells via optical depolarization effect. The depolarization causes a simultaneous decrease in the absolute value of the transmembrane potential ΔΨ of the irradiated mitochondria and plasma membrane. Many cellular anabolic reactions and drug-resistant mechanisms may be less functional and / or alleviated by a decrease in membrane potential ΔΨ, associated weakening of proton driving force Δp, and associated degradation of phosphorylation potential ΔGp. Within the irradiated exposed area, the decrease in membrane potential ΔΨ will occur simultaneously in bacterial, fungal and mammalian cells. The membrane depolarization provides the ability to potentiate antimicrobial, antifungal and / or antineoplastic drugs only against the targeted undesirable cells.

Description

세포의 정상-상태 막 전위의 근적외선 전자기 변형 {Near-Infrared Electromagnetic Modification of Cellular Steady-State Membrane Potentials}Near-Infrared Electromagnetic Modification of Cellular Steady-State Membrane Potentials

본 발명은 일반적으로 탈분극 효과를 통해 방사선 조사된 세포의 생물에너지 정상-상태 막횡단 및 미토콘드리아 전위를 변형시킬 선택된 에너지 및 방사선량 (dosimetry)에서 적외선 광 방사선 (optical radiation)를 생성하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이고, 보다 특히, 표적 세균 및/또는 진균 및/또는 암 세포에서 항미생물 및 항진균 화합물을 강화시키기 위해 막 탈분극을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention generally provides a method and system for generating infrared radiation at selected energy and dosimetry that will modify the bioenergy steady-state transmembrane and mitochondrial potential of irradiated cells via a depolarization effect. And more particularly to methods and systems for membrane depolarization to enhance antimicrobial and antifungal compounds in target bacteria and / or fungi and / or cancer cells.

항미생물제에 내성인 세균, 진균 및 다른 생물학적 오염물의 세계적인 발생은 인류에게 그 존재에 대해 중대한 위협을 한다. 설파 약물 (술파닐아미드, 1936년에 처음 사용됨) 및 페니실린 (1942, 화이자 파마슈티칼스 (Pfizer Pharmaceuticals))의 발견 이래로, 지구 전체에서 상당량의 모든 종류의 항미생물제의 활용으로 내성 오염물 및 병원체의 발생과 확산을 위한 중요한 환경이 생성되었다. 특정 내성 오염물들은 병원과 일반 환경에서 만연하기 때문에 비상한 역학적 유의성을 갖는다. 항생제의 광범위한 사용은 내성 세균, 예를 들어, 메티실린-내성 스태필로코커스 아우레우스 (Staphylococcus aureus) (MRSA) 및 반코마이신- 내성 장구균 (VRE)의 생성을 자극할 뿐만 아니라, 진균 유기체 (진균증), 예를 들어 칸디다 (Candida)의 감염에 대한 우호적인 환경을 생성한다.The global outbreak of bacteria, fungi and other biological contaminants that are resistant to antimicrobial agents poses a serious threat to human existence. Since the discovery of sulfa drugs (sulfanylamide, first used in 1936) and penicillin (1942, Pfizer Pharmaceuticals), the development of resistant contaminants and pathogens through the use of significant amounts of all types of antimicrobials throughout the world An important environment for overgrowth has been created. Certain resistant contaminants have extraordinary mechanical significance because they are prevalent in hospitals and general environments. The widespread use of antibiotics, resistant bacteria, e.g., methicillin-resistant Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus) (MRSA) and vancomycin-as well as stimulating the production of resistant enterococci (VRE), fungal organisms (fungus), for example to produce a favorable environment for the infection of Candida (Candida).

살균성인 강력한 항진균제 (예를 들어, 암포테리신 B (AmB))가 존재하지만, 칸디다혈증으로 인한 사망률은 여전히 약 38%로 유지되고 있다. 일부 경우에, 약물-내성 진균을 치료하기 위해, 고용량의 AmB가 투여되어야 하고, 이는 종종 콩팥독성 및 다른 부작용을 일으킨다. 더욱이, 항미생물제 또는 항생제의 과용은 살아있는 유기체 내에 생물농축을 일으킬 수 있고, 이는 또한 포유동물 세포에 세포독성일 수 있다. 세계 인구 증가와 약물 내성 세균 및 진균의 유행을 고려할 때, 세균 또는 진균 감염의 발생 증가는 가까운 장래에 약해지지 않고 계속될 것으로 예상된다. While potent antifungal agents (eg, amphotericin B (AmB)) are present, mortality from candidiasis remains at about 38%. In some cases, in order to treat drug-resistant fungi, high doses of AmB must be administered, which often cause kidney toxicity and other side effects. Moreover, overuse of antimicrobials or antibiotics can lead to bioaccumulation in living organisms, which can also be cytotoxic to mammalian cells. Given the global population growth and the prevalence of drug-resistant bacteria and fungi, the incidence of bacterial or fungal infections is expected to continue without weakening in the near future.

현재, 세균 및 진균 감염에 대한 이용가능한 치료법은 항균 및 항진균 치료제의 투여, 또는 일부 경우에 감염된 영역의 수술적 사조직 제거를 포함한다. 항균 및 항진균 요법 단독으로는 치유력이 거의 없기 때문에, 특히 새로 출현하는 약물 내성 병원체 및 외관을 많이 손상시키는 수술 요법의 극히 높은 이환율 측면에서, 미생물 감염을 치료 또는 예방하기 위해 새로운 전략을 개발해야 하는 것이 시급하다.Currently, available therapies for bacterial and fungal infections include the administration of antibacterial and antifungal therapies, or in some cases surgical removal of surgical tissue from the infected area. Since antimicrobial and antifungal therapy alone has little healing power, it is necessary to develop new strategies to treat or prevent microbial infections, particularly in view of the extremely high morbidity of emerging drug-resistant pathogens and surgical therapies that significantly damage their appearance. It's urgent.

따라서, 표적화된 세균 및 진균 (생물학적 오염물) 이외의 생물학적 모이어티 (moiety) (예를 들어, 포유동물 조직, 세포 또는 특정 생화학적 제제, 예를 들어 단백질 제제)에 참을 수 없는 위험 및/또는 참을 수 없는 유해 효과 없이 주어진 표적 부위 내에/그 부위에서 세균 또는 진균 감염의 위험을 감소시킬 수 있는 방법 및 시스템이 필요하다.Thus, the risk and / or intolerability of biological moieties other than targeted bacteria and fungi (biological contaminants) (eg, mammalian tissue, cells or certain biochemical agents, such as protein preparations) There is a need for a method and system that can reduce the risk of bacterial or fungal infection within / at a given target site without numerous adverse effects.

<발명의 개요><Overview of invention>

본 발명은 미생물 및/또는 신생물-관련 병리학적 상태를 약화시키거나 제거하기 위해 필요한 항미생물 분자 (항미생물제) 및/또는 항신생물 분자 (항신생물제)의 최소 억제 농도 (MIC)를 감소시켜, 그렇지 않으면 안전한 인간 용량에서 더 이상 기능을 보이지 않을 약제가 보조 요법제로서 다시 유용하도록 하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 방법 및 시스템에 따라, 선택된 에너지 및 방사선량에서 근적외선 광 방사선 (본원에서 "근적외선 미생물 제거 시스템"을 의미하는 NIMELS로 알려짐)이 사용되어 방사선 조사된 영역 내에서 모든 막의 탈분극을 일으키고, 이는 방사선 조사된 세포의 막 전위 ΔΨ의 절대값을 변경할 것이다.The present invention reduces the minimum inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial molecules (antimicrobial agents) and / or antineoplastic molecules (antineoplastic agents) necessary to attenuate or eliminate microbial and / or neoplastic-related pathological conditions. And a method and system for making a medicament that would otherwise no longer function at safe human doses again useful as adjuvant therapy. In accordance with the method and system of the present invention, near-infrared light radiation (known herein as NIMELS, meaning "near-infrared microbial removal system") at selected energy and radiation doses is used to cause depolarization of all membranes within the irradiated area, which The absolute value of the membrane potential ΔΨ of the irradiated cells will be altered.

본 발명의 다른 특징 및 잇점은 다음의 실시태양의 상세한 설명에 기재될 것이고, 부분적으로 설명으로부터 명백할 것이거나, 본 발명의 실시에 의해 습득될 수 있다. 본 발명의 그러한 특징 및 잇점은 특히 기록된 설명 및 그에 첨부된 청구의 범위에 지적된 시스템, 방법 및 기구에 의해 실현되고 얻어질 것이다.Other features and advantages of the invention will be set forth in the detailed description of the following embodiments that will be in part apparent from the description, or may be learned by practice of the invention. Such features and advantages of the invention will be realized and attained by means of the systems, methods and mechanisms particularly pointed out in the written description and claims appended hereto.

본 발명의 측면들은 특성상 예시적이고 제한하는 것이 아닌 것으로 간주되어야 하는 첨부하는 도면과 함께 읽을 때 다음 설명으로부터 보다 충분히 이해될 수 있다. 도면은 반드시 일정 비율로 그려져야 하는 것은 아니고, 대신에 본 발명의 원리가 강조된다.Aspects of the invention may be more fully understood from the following description when read in conjunction with the accompanying drawings, which are to be regarded as illustrative in nature and not as restrictive. The drawings are not necessarily drawn to scale, but instead emphasize the principles of the invention.

도 1은 전형적인 인지질 이중층 (bilayer)을 보여준다.1 shows a typical phospholipid bilayer.

도 2는 인지질의 화학 구조를 보여준다.2 shows the chemical structure of phospholipids.

도 3은 인지질 이중층 막에서 쌍극자 (dipole) 효과 (Ψd)를 보여준다.3 shows the dipole effect (Ψd) in phospholipid bilayer membranes.

도 4A는 NIMELS 방사선 조사 전의 정상-상태 막횡단 전위를 갖는 세균 형질막, 포유동물 미토콘드리아막 또는 진균 미토콘드리아막 내의 인지질 이중층을 보여준다. 도 4B는 NIMELS 방사선 조사 후의 세균 형질막, 포유동물 미토콘드리아막 또는 진균 미토콘드리아막 내의 과도-상태 (transient-state) 형질막 전위를 보여준다.4A shows phospholipid bilayers in bacterial plasma membranes, mammalian mitochondrial membranes or fungal mitochondrial membranes with steady-state transmembrane potential prior to NIMELS irradiation. 4B shows the transient-state plasma membrane potential in bacterial plasma membranes, mammalian mitochondrial membranes or fungal mitochondrial membranes after NIMELS irradiation.

도 5는 내부에 막횡단 단백질이 매립된 (embedded) 인지질 이중층을 보여준다.5 shows a phospholipid bilayer embedded with a transmembrane protein therein.

도 6은 전자 수송 및 양성자 펌프 (pump)의 일반적인 묘사를 보여준다.6 shows a general depiction of electron transport and proton pumps.

도 7은 ΔΨ-mito-fungi 또는 ΔΨ-mito-mam에 상응하는 진균 및 포유동물 세포 내의 미토콘드리아막의 일반적인 도면을 보여준다.Figure 7 shows a general view of mitochondrial membranes in fungal and mammalian cells corresponding to ΔΨ-mito-fungi or ΔΨ-mito-mam.

도 8은 레이저 처리한 (lasing) 후 시간 (분)의 함수로서 대조 및 레이저 처리한 샘플에서 초록 형광 방출 강도에 의해 측정된 MRSA 막횡단 전위에 대한 NIMELS 방사선 조사 (단일 방사선량에서)의 효과를 보여준다.8 shows the effect of NIMELS irradiation (at a single dose) on MRSA transmembrane potential measured by green fluorescence emission intensity in control and laser treated samples as a function of time (minutes) after laser treatment. Shows.

도 9는 대조 샘플에 비해 레이저 처리한 샘플에서 초록 형광 방출 강도의 강하 %에 의해 측정되는 씨. 알비칸스 (C. albicans) 막횡단 전위에 대한 NIMELS 방사선 조사 (다양한 방사선량에서)의 효과를 보여준다. 9 is a seed measured by percent drop in green fluorescence emission intensity in a laser treated sample compared to a control sample. C. albicans shows the effect of NIMELS irradiation (at various doses) on the transmembrane potential.

도 10은 대조 및 레이저 처리한 샘플에서 적색 형광 방출 강도에 의해 측정된 씨. 알비칸스 미토콘드리아 막 전위에 대한 NIMELS 방사선 조사 (단일 방사선량 에서)의 효과; 및 대조 및 레이저 처리한 샘플에서 적색 대 초록 형광의 비로서 측정되는 씨. 알비칸스 미토콘드리아 막 전위에 대한 NIMELS 방사선 조사 (단일 방사선량에서)의 효과를 보여준다.10 shows seed measured by red fluorescence emission intensity in a control and laser treated sample. The effect of NIMELS irradiation (at a single dose) on albicans mitochondrial membrane potential; And seed measured as the ratio of red to green fluorescence in the control and laser treated samples. It shows the effect of NIMELS irradiation (at single dose) on albicans mitochondrial membrane potential.

도 11은 대조 및 레이저 처리한 샘플에서 적색 형광 방출 강도에 의해 측정되는 인간 배아 신장 세포의 미토콘드리아 막 전위에 대한 NIMELS 방사선 조사 (단일 방사선량에서)의 효과; 및 대조 및 레이저 처리한 샘플에서 적색 대 초록 형광의 비로서 측정되는 인간 배아 신장 세포의 미토콘드리아 막 전위에 대한 NIMELS 방사선 조사 (단일 방사선량에서)의 효과를 보여준다.FIG. 11 shows the effect of NIMELS irradiation (at a single dose) on mitochondrial membrane potential of human embryonic kidney cells measured by red fluorescence emission intensity in control and laser treated samples; And NIMELS irradiation (at a single dose) on mitochondrial membrane potential of human embryonic kidney cells measured as the ratio of red to green fluorescence in control and laser treated samples.

도 12는 NIMELS 방사선 조사 (몇몇 방사선량에서)의 결과로서 MRSA 세포에서 반응성 산소종 (ROS) 생성과 상호관련되므로 MRSA에서 총 글루타티온 농도의 감소를 보여주고; 레이저 처리한 샘플에서 글루타티온 농도의 감소를 대조 샘플에 비한 백분율로서 보여준다.12 shows a decrease in total glutathione concentration in MRSA as it correlates with reactive oxygen species (ROS) production in MRSA cells as a result of NIMELS irradiation (at some radiation doses); The decrease in glutathione concentration in the laser treated sample is shown as a percentage relative to the control sample.

도 13은 NIMELS 방사선 조사 (몇몇 방사선량에서)의 결과로서 씨. 알비칸스 세포에서 반응성 산소종 (ROS) 생성과 상호관련되므로 씨. 알비칸스에서 총 글루타티온 농도의 감소를 보여주고; 레이저 처리한 샘플에서 글루타티온 농도의 감소를 대조 샘플에 대한 백분율로서 보여준다.Figure 13 shows seeds as a result of NIMELS irradiation (at some radiation doses). Since it correlates with reactive oxygen species (ROS) production in albicans cells. Showing a decrease in total glutathione concentration in albicans; The decrease in glutathione concentration in the laser treated sample is shown as a percentage of the control sample.

도 14는 NIMELS 방사선 조사 (2가지 상이한 방사선량에서)의 결과로서 인간 배아 신장 세포에서 반응성 산소종 (ROS) 생성과 상호관련되므로 인간 배아 신장 세포에서 총 글루타티온 농도의 감소를 보여주고; 레이저 처리한 샘플에서 글루타티온 농도의 감소를 대조 샘플에 대한 백분율로서 보여준다.14 shows a decrease in total glutathione concentration in human embryonic kidney cells as it correlates with reactive oxygen species (ROS) production in human embryonic kidney cells as a result of NIMELS irradiation (at two different radiation doses); The decrease in glutathione concentration in the laser treated sample is shown as a percentage of the control sample.

도 15는 MRSA 콜로니의 성장 억제에서 NIMELS 및 메티실린의 상승적 효과를 보여주고; 데이타는 메티실린이 치사량-미만의 (sub-lethal) NIMELS 방사선량에 의해 강화됨을 보여준다. 15 shows the synergistic effect of NIMELS and methicillin on growth inhibition of MRSA colonies; The data show methicillin is enhanced by sub-lethal NIMELS radiation dose.

도 16은 MRSA 콜로니의 성장 억제에서 NIMELS 및 바시트라신의 상승적 효과를 보여주고; 화살표는 도시된 2개의 샘플에서 MRSA 콜로니의 성장 또는 그의 결핍을 표시하고; 영상은 바시트라신이 치사량-미만의 NIMELS 방사선량에 의해 강화됨을 보여준다.16 shows the synergistic effect of NIMELS and Bacitracin on growth inhibition of MRSA colonies; Arrows indicate growth or lack of MRSA colonies in the two samples shown; The image shows that bacitracin is enhanced by NIMELS radiation doses below lethal dose.

도 17은 MRSA 콜로니의 성장 억제에서 메티실린, 페니실린 및 에리쓰로마이신과 함께 NIMELS의 실험 데이타에 의해 표시되는 바와 같이 상승적 효과를 묘사하는 막대 그래프를 보여준다. 17 shows a bar graph depicting synergistic effects as indicated by experimental data of NIMELS with methicillin, penicillin and erythromycin in growth inhibition of MRSA colonies.

도 18은 본 발명의 방법에 따라 치료한 전형적인 손발톱진균증 환자의 발톱의 외관에서 시간이 지남에 따른 개선을 보여주는 복합 도면이다. 패널 A는 기저선, 치료 전 감염된 발톱을 보여주고, 패널 B는 치료 60일 후 발톱을 보여주고, 패널 C는 치료 80일 후 발톱을 보여주고, 패널 D는 치료 100일 후 발톱을 보여준다.FIG. 18 is a composite diagram showing improvement over time in the appearance of toenails of a typical nail fungus patient treated according to the method of the present invention. Panel A shows baseline, infected toenails before treatment, panel B shows toenails 60 days after treatment, panel C shows toenails 80 days after treatment, and panel D shows toenails 100 days after treatment.

도 19는 치사량-미만의 NIMELS 방사선 조사에서 이. 콜라이 (E. coli)에서 감소된 막 전위의 검출을 예시한 것이다.19 shows E. coli in lethal dose-less NIMELS irradiation. The detection of reduced membrane potential in E. coli is illustrated.

도 20은 치사량-미만의 NIMELS 방사선 조사에서 이. 콜라이에서 증가된 글루타티온의 검출을 예시한 것이다.20 shows E. coli in lethal dose-less NIMELS irradiation. It illustrates the detection of increased glutathione in E. coli.

특정 실시태양이 도면에 묘사되고 그에 관련하여 설명되지만, 당업자는 묘사된 실시태양이 설명적이고, 나타낸 것의 변형 및 본원에 기재된 다른 것이 고안되 고 실시될 수 있고, 본 발명의 범위 내에 있음을 이해할 것이다.While specific embodiments are depicted in the drawings and described in connection with it, those skilled in the art will understand that the depicted embodiments are illustrative, variations of what is shown and others described herein can be devised and practiced, and are within the scope of the invention. .

본 명세서에서 사용될 때, 단수형 부정관사 ("a", "an") 및 정관사 ("the")는 내용이 명백하게 그렇지 않을 것을 나타내지 않는 한 그들이 나타내는 복수형의 용어를 또한 포함한다. 예를 들어, "NIMELS 파장"은 설명된 NIMELS 파장의 범위 내의 임의의 파장 및 그러한 파장의 조합을 또한 포함한다. As used herein, the singular indefinite articles "a", "an" and definite articles ("the") also include the plural terms they refer to, unless the content clearly indicates otherwise. For example, “NIMELS wavelength” also includes any wavelength within the described range of NIMELS wavelengths and combinations of such wavelengths.

본원에서 사용될 때, 구체적으로 그렇지 않은 것을 나타내지 않으면, 단어 "또는"은 "및/또는"의 "포함의" 의미로 사용되고, "어느 하나/또는"의 "배제의" 의미가 아니다.As used herein, unless specifically indicated otherwise, the word "or" is used in the "inclusive" sense of "and / or" and not in the "exclusive" sense of "one or / or".

용어 "약"은 대략, 가까이, 대충 또는 부근을 의미하도록 본원에서 사용된다. 용어 "약"은 수치 범위와 연관하여 사용될 때 경계를 기재된 수치값 초과 및 미만으로 연장함으로써 범위를 변경시킨다. 일반적으로, 용어 "약"은 수치값을 20%의 변이로 진술된 값 초과 및 미만으로 변경시키도록 본원에서 사용된다.The term "about" is used herein to mean approximately, near, roughly or near. The term “about” when used in connection with a numerical range changes the range by extending the boundary above and below the numerical value stated. In general, the term “about” is used herein to change the numerical value above and below the value stated in the 20% variation.

본 발명은 미생물 및/또는 신생물-관련 병리학적 상태를 약화시키거나 제거하기 위해 필요한 항미생물 분자 (항미생물제) 및/또는 항신생물 분자 (항신생물제)의 최소 억제 농도 (MIC)를 감소시켜, 그렇지 않으면 안전한 인간 용량에서 더 이상 기능을 보이지 않을 항미생물제가 보조 요법제로서 다시 유용하도록 하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 방법 및 시스템에 따라, 선택된 에너지 및 방사선량에서 근적외선 광 방사선 (본원에서 "근적외선 미생물 제거 시스템"을 의미하는 NIMELS로 알려짐)이 사용되어 방사선 조사된 영역 내에서 막의 탈분극을 일으키고, 이는 방사선 조사된 세포의 막 전위 ΔΨ의 절대값을 변경할 것이다.The present invention reduces the minimum inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial molecules (antimicrobial agents) and / or antineoplastic molecules (antineoplastic agents) necessary to attenuate or eliminate microbial and / or neoplastic-related pathological conditions. And methods and systems for making antimicrobial agents again useful as adjuvant therapies that would otherwise no longer function at safe human doses. In accordance with the method and system of the present invention, near-infrared light radiation (known herein as NIMELS, meaning "near-infrared microbial removal system") at selected energy and radiation doses is used to cause depolarization of the membrane within the irradiated area, which radiation The absolute value of the membrane potential ΔΨ of the irradiated cells will be altered.

상기 변경된 ΔΨ는 모든 영향을 받은 막의 양성자 구동력 (proton motive force) Δp, 및 생물에너지의 제휴된 약화를 일으킬 것이다. 따라서, NIMELS 방사선 조사의 효과 (NIMELS 효과)는 인간 숙주를 감염시켜 해를 기치는 미생물에 대해 기존의 항미생물 분자를 강화시킬 수 있다. 이들 효과는 화학삼투 전기화학 에너지를 필요로 하는 덜 기능적인 많은 세포 동화 반응 (예를 들어, 세포벽 형성) 및 약물-내성 메카니즘 (예를 들어, 배출 (efflux) 펌프)을 기능하도록 만들 것이다. 따라서, 그들의 기능적 에너지 필요를 위해 막 전위 ΔΨ, 양성자 구동력 Δp, 또는 인산화 전위 ΔGp를 이용하는 임의의 막 결합된 세포 내성 메카니즘 또는 동화 반응이 본 발명의 방법 및 시스템에 의해 영향을 받을 것이다.The altered ΔΨ will cause a proton motive force Δp of all affected membranes, and associated weakening of bioenergy. Thus, the effect of NIMELS irradiation (NIMELS effect) can enhance existing antimicrobial molecules against microorganisms that infect human hosts and cause harm. These effects will allow them to function many less functional cellular assimilation reactions (eg, cell wall formation) and drug-resistant mechanisms (eg, efflux pumps) that require chemoosmotic electrochemical energy. Thus, any membrane bound cell resistance mechanism or assimilation reaction using membrane potential ΔΨ, proton driving force Δp, or phosphorylation potential ΔGp for their functional energy needs will be affected by the methods and systems of the present invention.

본 발명의 방법 및 시스템은, 포유동물 세포가 일반적으로 세균 또는 진균 세포를 손상시키려고 의도되는 처리 (분자 또는 약물을 사용한)에 의해 영향을 받지 않는다는 사실에 의해 가능하게 된 선택도로 항미생물 및/또는 항진균 약물을 표적화된 바람직하지 않은 세포 (예를 들어, 피부에서 MRSA 또는 칸디다 감염)에 대해서만 강화시키기 위해 광 방사선을 이용한다.The methods and systems of the present invention are antimicrobial and / or with a selectivity made possible by the fact that mammalian cells are not generally affected by treatments (using molecules or drugs) intended to damage bacterial or fungal cells. utilizes the optical radiation to enhance only the undesired targeted cells, the anti-fungal drug (e.g., MRSA or Candida infection in the skin).

예시적인 실시태양에서, 본 발명의 방법 및 시스템에 따라 사용되는 적용된 광 방사선 조사는 본원에 기재된 바와 같은 NIMELS 방사선량에서 약 850 nm 내지 약 900 nm 범위의 하나 이상의 파장을 포함한다. 하나의 측면에서, 약 865 nm 내지 약 875 nm의 파장이 이용된다. 다른 측면에서, 상기 적용된 방사선은 NIMELS 방사선량에서 약 905 nm 내지 약 945 nm의 파장을 갖는다. 하나의 측면에서, 상기 적용된 광 방사선은 약 925 nm 내지 약 935 nm의 파장을 갖는다. 특정 측면에서, 930 nm의 파장 (또는 그를 포함한 좁은 파장 범위)이 사용될 수 있다. 본 발명의 일부 측면에서, 다수의 파장 범위는 각각 870 및 930 nm를 포함한다.In an exemplary embodiment, the applied light irradiation used in accordance with the methods and systems of the present invention comprises one or more wavelengths in the range of about 850 nm to about 900 nm at the NIMELS radiation dose as described herein. In one aspect, a wavelength of about 865 nm to about 875 nm is used. In another aspect, the applied radiation has a wavelength from about 905 nm to about 945 nm in the NIMELS radiation dose. In one aspect, the applied light radiation has a wavelength of about 925 nm to about 935 nm. In certain aspects, a wavelength of 930 nm (or narrow wavelength range including it) may be used. In some aspects of the invention, the plurality of wavelength ranges include 870 and 930 nm, respectively.

그의 생물에너지 시스템이 본 발명에 따른 NIMELS에 의해 영향을 받을 수 있는 미생물 병원체는 미생물, 예를 들어, 세균, 진균, 곰팡이, 미코플라스마, 원충, 및 기생충을 포함한다.Microbial pathogens whose bioenergy systems can be affected by the NIMELS according to the present invention include microorganisms such as bacteria, fungi, fungi, mycoplasma, protozoa, and parasites.

하나의 실시태양에서, 본 발명의 방법 및 시스템은 피부 또는 상처 감염을 일으키는 것으로 알려진 감염성 엔티티 (entity), 예를 들어 스태필로코커스 및 장구균을 치료하고/하거나 감소시키고/시키거나 제거하는데 사용된다. 스태필로코커스 및 장구균 감염은 종기, 큰 종기, 수포성 농가진 및 열상 피부 증후군과 같은 피부 병태를 일으키는 것을 알려진, 신체 상의 대부분의 임의의 피부 표면에 관여될 수 있다. 에스. 아우레우스는 또한 스태필로코커스 식중독, 장염, 골수염, 독성 쇼크 증후군, 심장내막염, 수막염, 폐렴, 방광염, 패혈증 및 수술후 상처 감염의 원인이 된다. 스태필로코커스 감염은 환자가 병원 또는 장기 요양 시설에 있는 동안 획득될 수 있다. 한정된 인구집단과 항생제의 광범위한 사용으로 에스. 아우레우스의 항생제-내성 균주가 발달하게 되었다. 상기 균주는 메티실린 내성 스태필로코커스 아우레우스 (MRSA)로 불린다. MRSA에 의해 유발된 감염은 종종 매우 다양한 항생제 (특히 β-락탐)에 내성이고, 비-MRSA 미생물에 의해 유발된 감염보다 유의하게 더 높은 이환율 및 사망률, 더 고비용 및 더 긴 입원 기간과 연관된다. 병원에서 MRSA 감염에 대한 위험 인자는 콧구멍의 집락형성 (colonization), 수술, 선행 항생제 요법, 중환자실 입장, MRSA-집락형성된 환자 또는 의료종사자에 대한 노출, 병원에 48시간 이상 체류, 및 유치 카테터 (indwelling catheter) 또는 피부를 관통하는 다른 의료 장비를 갖는 것을 포함한다.In one embodiment, the methods and systems of the present invention are used to treat and / or reduce and / or eliminate infectious entities known for causing skin or wound infections, such as Staphylococcus and enterococci. Staphylococcus and enterococci infections can be involved in most of the skin surfaces on the body, known to cause skin conditions such as boils, large boils, bullous impetigo, and laceration skin syndrome. s. Aureus also causes Staphylococcus food poisoning, enteritis, osteomyelitis, toxic shock syndrome, endocarditis, meningitis, pneumonia, cystitis, sepsis and postoperative wound infections. Staphylococcus infection can be obtained while the patient is in a hospital or long-term care facility. S. With limited population and widespread use of antibiotics. Antibiotic-resistant strains of Aureus have developed. This strain is called methicillin resistant Staphylococcus aureus (MRSA). Infections caused by MRSA are often resistant to a wide variety of antibiotics (particularly β-lactams) and are associated with significantly higher morbidity and mortality, higher costs and longer hospitalization durations than infections caused by non-MRSA microorganisms. Risk factors for MRSA infections in hospitals include nostril colonization, surgery, prior antibiotic therapy, intensive care unit entry, exposure to MRSA-colonized patients or practitioners, staying in the hospital for more than 48 hours, and attracting catheter (indwelling catheter) or other medical equipment that penetrates the skin.

다른 실시태양에서, 본 발명의 방법 및 시스템은 피부 칸디다증으로 공지된 감염성 엔티티를 치료하고/하거나 감소시키고/시키거나 제거하는데 사용된다. 이들 칸디다 감염은 피부에 관계되고, 신체 상에서 거의 임의의 피부 표면을 점령할 수 있다. 그러나, 가장 종종 발생하는 것은 따뜻하거나 습기차거나 접히는 영역 (예를 들어 겨드랑이 및 사타구니) 내이다. 피부 칸디다증은 매우 보편적이다. 칸디다는 기저귀 발진의 가장 보편적인 원인이고, 기저귀 내부의 따뜻하고 습기찬 조건을 이용한다. 이들 감염을 일으키는 가장 보편적인 진균은 칸디다 알비칸스 (Candida albicans)이다. 칸디다 감염은 또한 당뇨 및 비만이 있는 개인에서 매우 보편적이다. 칸디다는 또한 손발톱진균증으로 불리는 손발톱의 감염, 손발톱을 둘러싸는 피부의 감염 (손발톱주위염) 및 구석 입술염으로 불리는 입 가장자리 주위의 감염을 일으킬 수 있다.In other embodiments, the methods and systems of the present invention are used to treat and / or reduce and / or eliminate infectious entities known as cutaneous candidiasis. These Candida infections are skin related and can occupy almost any skin surface on the body. However, what most often occurs is within a warm, damp or folded area (eg underarms and groin). Cutaneous candidiasis is very common. Candida is the most common cause of diaper rash and uses the warm, damp conditions inside the diaper. The most common fungus that causes these infections is Candida albicans . Candida infection is also very common in individuals with diabetes and obesity. Candida can also cause infections of the nails, called nail fungus, infections of the skin surrounding the nails (peritonitis), and infections around the edges of the mouth, called corner lipitis.

용어 "NIMELS 방사선량"은 본 발명에 따른 대상 파장이 반응성 산소종 ("ROS")을 생성하여, 표적 부위에서 생물학적 오염물의 수준을 감소시킬 수 있는 전력 밀도 (W/㎠) 및 에너지 밀도 (J/㎠) (여기서 1 와트 (Watt) = 1 줄 (Joule)/초) 값을 나타낸다. 상기 용어는 또한 ROS의 동시 생성과 함께 항미생물제 또는 항신생물제의 ΔΨ 저하를 통해 생물학적 오염물의 감수성을 증가시키기 위해 세포에 방사선을 조사하는 것을 포함하고, 그렇지 않으면 오염물은 상기 약제에 내성이다. 상기 방법은 생물학적 오염물 이외의 숙주 대상의 조직에 대해 참을 수 없는 위험 및/또는 참을 수 없는 부작용 없이 실시될 수 있다.The term “NIMELS radiation dose” refers to the power density (W / cm 2) and energy density (J), in which the target wavelength according to the invention produces reactive oxygen species (“ROS”), which can reduce the level of biological contaminants at the target site. / Cm 2) (where 1 Watt = 1 Joule / sec). The term also encompasses irradiating cells to increase the susceptibility of biological contaminants through ΔΨ degradation of antimicrobial or antineoplastic agents with simultaneous generation of ROS, otherwise the contaminants are resistant to the agent. The method can be practiced without intolerable risks and / or intolerable side effects on tissues of the host subject other than biological contaminants.

항진균 또는 항균 또는 항신생물제의 "강화"는 본 발명의 방법 및 시스템이 상기 약제가 본 발명의 방법 및 시스템의 부재 하에보다 더 낮은 농도에서 진균, 세균 또는 암의 성장 및/또는 증식을 억제하도록 진균, 세균 또는 암의 내성 메카니즘을 충분히 방해하는 것을 의미한다. 내성이 본질적으로 완전한 경우, 즉, 약제가 세포에 대해 효과가 없는 경우에는, 강화는 약제가 치료상 허용되는 용량에서 병원성 세포의 성장 및/또는 증식을 억제하여, 질병 상태를 치료할 것임을 의미한다."Enhancing" an antifungal or antimicrobial or antineoplastic agent allows the methods and systems of the invention to inhibit the growth and / or proliferation of fungi, bacteria or cancer at lower concentrations than in the absence of the methods and systems of the invention. Means sufficiently interfere with the resistance mechanisms of fungi, bacteria or cancer. If resistance is essentially complete, i.e., if the agent is ineffective against the cells, enhancement means that the agent will treat the disease state by inhibiting the growth and / or proliferation of pathogenic cells at a therapeutically acceptable dose.

본원에서 사용될 때, 용어 "미생물"은 미시적인 유기체를 나타내고, 정의 상 너무 작아서 인간의 눈에 보이지 않는다. 본 발명의 목적에서, 미생물은 세균, 진균, 고세균 (archaea), 원생생물 등일 수 있다. 단어 '미생물의'는 미생물에 속하거나 관련되는 것으로서 정의된다.As used herein, the term “microorganism” refers to microscopic organisms and is too small by definition to be invisible to the human eye. For the purposes of the present invention, the microorganism may be a bacterium, fungus, archaea, protozoa and the like. The word 'microbial' is defined as belonging to or relating to a microorganism.

본원에서 사용될 때, 용어 "세포막 (또는 형질막 또는 미토콘드리아막)"은 모든 살아있는 세포에서 공통적인 구조를 갖는 반투과성 지질 이중층을 나타낸다. 이는 주로 무수한 중요한 세포성 과정에 관여하는 단백질 및 지질을 함유한다. 본 발명의 표적인 세포막은 단백질/지질 비가 >1이다. 달리 말하면, 함유물 (또는 모이어티, 즉, 숙주 조직) 내에서 표적 막은 건조 중량으로 49.99% 초과의 지질을 함유하지 않는다.As used herein, the term "cell membrane (or plasma membrane or mitochondrial membrane)" refers to a semipermeable lipid bilayer having a structure common to all living cells. It contains proteins and lipids that are primarily involved in myriad important cellular processes. The target cell membrane of the present invention has a protein / lipid ratio> 1. In other words, the target membrane in the inclusion (or moiety, ie, host tissue) does not contain more than 49.99% lipid by dry weight.

본원에서 사용될 때, 용어 "미토콘드리아"는 대부분의 진핵 세포 (포유동물 세포 및 진균)에서 발견되는 막에 둘러싸인 소기관을 나타낸다. 미토콘드리아는 세포에 대한 화학 에너지원으로서 사용되는 ATP의 대부분의 진핵 세포 공급물을 생성하기 때문에 "세포의 발전소"이다. 미토콘드리아는 인지질 이중층 및 단백질로 이루어진 내막 및 외막을 포함한다. 그러나, 2개의 막은 상이한 특성을 갖는다. 미토콘드리아 외막은 전체 소기관을 둘러싸고, 진핵생물 형질막에 유사한 단백질-대-인지질 비를 갖고, 미토콘드리아 내막은 크리스테 (cristae)로서 알려진 내부 구획을 형성하고, 원핵생물 형질막에 유사한 단백질-대-인지질 비를 갖는다. 이는 사이토크롬과 같은 단백질이 정확하고 효율적으로 기능하도록 하기 위해 보다 큰 공간을 허용한다. 전자 수송 시스템 ("ETS")은 미토콘드리아 내막 상에 위치한다. 미토콘드리아 내막 내에는 또한 상기 막을 가로질러 대사체를 수송하는 고도로 제어된 수송 단백질이 존재한다. As used herein, the term “mitochondria” refers to an organelle surrounded by a membrane found in most eukaryotic cells (mammal cells and fungi). Mitochondria are "power stations of the cell" because they produce the most eukaryotic cell feed of ATP used as a chemical energy source for cells. Mitochondria include the inner and outer membranes consisting of phospholipid bilayers and proteins. However, the two films have different properties. The mitochondrial outer membrane surrounds the entire organelle, has a similar protein-to-phospholipid ratio to the eukaryotic plasma membrane, and the mitochondrial inner membrane forms an inner compartment known as cristae, and a protein-to-phospholipid similar to the prokaryotic plasma membrane. Have rain. This allows more space for proteins such as cytochromes to function correctly and efficiently. The electron transport system ("ETS") is located on the mitochondrial lining. Within the mitochondrial inner membrane is also a highly controlled transport protein that transports metabolites across the membrane.

본원에서 사용될 때, 용어 "유동 모자이크 모델 (Fluid Mosaic Model)"은 막횡단 수송을 돕는 보다 큰 다양한 매립된 단백질을 갖는 구조상 및 기능상 비대칭적인 지질-이중층으로서 생물학적 막의 널리 확산된 개념을 나타낸다. 유동 모자이크 모델은 인지질이 거의 힘들이지 않고 막 내에서 위치를 이동하기 때문에 (유동) 및 막 내에 존재하는 모든 인지질, 단백질 및 당단백질의 조합이 세포에 밖으로부터 볼 때 모자이크 영상을 제공하기 때문에 이렇게 이름 붙여졌다. 상기 모델은 열역학적 및 기능적 고려사항을 주의 깊게 균형을 맞춘 것이다. 막 열역학의 변경은 막의 기능에 영향을 미친다.As used herein, the term “Fluid Mosaic Model” refers to the widely spread concept of biological membranes as structural and functionally asymmetric lipid-bilayers with larger variety of embedded proteins that aid transmembrane transport. The flow mosaic model is so named because phospholipids move their positions within the membrane with little effort (flow) and all combinations of phospholipids, proteins and glycoproteins present in the membrane provide a mosaic image when viewed from the outside from the cell. Attached. The model is a careful balance of thermodynamic and functional considerations. Changes in membrane thermodynamics affect membrane function.

본원에서 사용될 때, 용어 "막 쌍극자 전위 Ψd" (막횡단 전위 ΔΨ에 대조적으로)는 막 표면에서 고도로 수화된 지질 헤드 (친수성)와 이중층의 저극성 내부 (소수성) 사이에서 형성된 전위를 나타낸다. 지질 이중층은 본래 쌍극성 기 및 분자, 주로 인지질 및 물의 에스테르 연결의 구조적 조직화로부터 생성되는 실질적인 막 쌍극자 전위 Ψd를 갖는다. Ψd는 막 표면에서 이온에 의존하지 않고, 5가지 상이한 쌍극자 전위를 설명하도록 본원에서 사용될 것이다.As used herein, the term "membrane dipole potential Ψd" (as opposed to the transmembrane potential ΔΨ) refers to the potential formed between the highly hydrated lipid head (hydrophilic) and the low polar interior (hydrophobic) of the bilayer at the membrane surface. The lipid bilayer originally has a substantial membrane dipole potential Ψd resulting from the structural organization of the dipole groups and ester linkages of molecules, mainly phospholipids and water. Ψd will be used herein to account for five different dipole potentials, independent of ions at the membrane surface.

1) 포유동물 형질막 쌍극자 전위 Ψd-plas-mam;1) mammalian plasma membrane dipole potential Ψd-plas-mam;

2) 포유동물 미토콘드리아막 쌍극자 전위 Ψd-mito-mam;2) mammalian mitochondrial membrane dipole potential Ψd-mito-mam;

3) 진균 형질막 쌍극자 전위 Ψd-plas-fungi;3) fungal plasma membrane dipole translocation Ψd-plas-fungi;

4) 진균 미토콘드리아막 쌍극자 전위 Ψd-mito-fungi; 및4) fungal mitochondrial membrane dipole potential Ψd-mito-fungi; And

5) 세균 형질막 쌍극자 전위 Ψd-plas-bact.5) bacterial plasma membrane dipole potential Ψd-plas-bact.

본원에서 사용될 때, 용어 "막횡단 전위"는 막 (치수 mV)에 의해 분리된 수성상들 사이의 전기 전위 차이를 나타내고, 기호 (ΔΨ)로 제시될 것이다. ΔΨ는 막 표면에서 이온에 의존하고, 3가지 상이한 형질막횡단 전위를 설명하도록 본원에서 사용될 것이다.As used herein, the term "transmembrane potential" refers to the electrical potential difference between aqueous phases separated by a membrane (dimension mV) and will be represented by the symbol (ΔΨ). ΔΨ depends on ions at the membrane surface and will be used herein to account for three different transmembrane translocations.

1) 포유동물 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-mam;1) mammalian transmembrane translocation ΔΨ-plas-mam;

2) 진균 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-fungi;2) fungal plasma transmembrane translocation ΔΨ-plas-fungi;

3) 세균 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-bact.3) bacterial transmembrane translocation ΔΨ-plas-bact.

본원에서 사용될 때, 용어 "미토콘드리아 막횡단 전위"는 미토콘드리아 내막 (치수 mV)에 의해 분리된 구획들 사이의 전기 전위 차이를 나타내고, 2가지 상이한 미토콘드리아 막횡단 전위를 설명하도록 본원에서 사용될 것이다.As used herein, the term “mitochondrial transmembrane potential” refers to the electrical potential difference between the compartments separated by the mitochondrial inner membrane (dimension mV) and will be used herein to describe two different mitochondrial transmembrane potentials.

1) 포유동물 미토콘드리아 막횡단 전위 ΔΨ-mito-mam;1) mammalian mitochondrial transmembrane potential ΔΨ-mito-mam;

2) 진균 미토콘드리아 막횡단 전위 ΔΨ-mito-fungi.2) Fungal mitochondrial transmembrane potential ΔΨ-mito-fungi.

미토콘드리아에서, 영양분 (예를 들어, 글루코스)으로부터의 전위 에너지는 세포 대사 과정에 이용가능한 활동 에너지로 전환된다. 연속적인 산화-환원 반응 동안 방출된 에너지는 미토콘드리아 매트릭스로부터 막간 공간으로 양성자 (H+ 이온)를 펌핑시킨다. 그 결과, 막이 분극될 때 미토콘드리아막에서 화학삼투 전기 전위 차이가 존재한다 (ΔΨ-mito-mam 또는 ΔΨ-mito-fungi). ΔΨ-mito-mam 및 ΔΨ-mito-fungi는 미토콘드리아 기능성의 중요한 파라미터이고, 세포의 에너지 상태 (레독스 (redox) 상태)에 대한 직접적인 정량 값을 제공한다.In mitochondria, potential energy from nutrients (eg, glucose) is converted into active energy available for cellular metabolic processes. The energy released during the subsequent redox-reduction reaction pumps protons (H + ions) from the mitochondrial matrix into the interlumen space. As a result, there is a chemical osmotic electrical potential difference in the mitochondrial membrane when the membrane is polarized (ΔΨ-mito-mam or ΔΨ-mito-fungi). ΔΨ-mito-mam and ΔΨ-mito-fungi are important parameters of mitochondrial functionality and provide direct quantitative values for the energy state (redox state) of the cell.

본원에서 사용될 때, 용어 "포유동물 형질막횡단 전위 (ΔΨ-plas-mam)"는 수성상들 사이의 포유동물 세포 형질막 내의 전기 전위 차이를 나타낸다. 포유동물 형질막 전위는 주로 H+ 이온 (양성자)과 함께 생성되는 세균 및 진균 ΔΨ와 다르다. 포유동물 형질막에서, ΔΨ의 주요 촉진인자 (facilitator)는 전기생성 Na+/K+-ATPase 펌프이다. ΔΨ-plas-mam은 막횡단 K+ 확산 (세포의 내부로부터 외부로)의 부가적인 품질 및 전기생성 Na+/K+-ATPase 펌프에 의해 생성된다. 포유동물 ATP는 미토콘드리아 내에서 양성자 펌프를 통해 생성된다.As used herein, the term “mammal transmembrane translocation (ΔΨ-plas-mam)” refers to the difference in electrical potential within the mammalian cell plasma membrane between aqueous phases. Mammalian plasma membrane translocation is different from bacterial and fungal ΔΨ, which is produced primarily with H + ions (protons). In mammalian plasma membranes, the main facilitator of ΔΨ is an electrogenerated Na + / K + -ATPase pump. ΔΨ-plas-mam is produced by an additional quality of transmembrane K + diffusion (from inside to outside of the cell) and by an electrogenerated Na + / K + -ATPase pump. Mammalian ATP is produced via proton pumps in the mitochondria.

본원에서 사용될 때, 용어 "진균 형질막횡단 전위 (ΔΨ-plas-fungi)"는 진균 세포 형질막 내의 전기 전위 차이를 나타낸다. 진균 형질막 전위는 막-결합 H+-ATPase (기능하기 위해 ATP를 필요로 하는 고용량 양성자 펌프)에 의해 생성된다. 상기 H+-ATPase 펌프는 진균 성장 및 안정한 세포 대사 및 유지를 위해 필요하다. 진균 ATP는 미토콘드리아 내에서 생성된다.As used herein, the term “fungal transmembrane translocation (ΔΨ-plas-fungi)” refers to the difference in electrical potential within the fungal cell plasma membrane. Fungal plasma membrane translocation is produced by membrane-bound H + -ATPase (high dose proton pumps requiring ATP to function). The H + -ATPase pump is necessary for fungal growth and stable cell metabolism and maintenance. Fungal ATP is produced in mitochondria.

본원에서 사용될 때, 용어 "세균 형질막횡단 전위 (ΔΨ-plas-bact)"는 세균 세포 형질막 내의 전기 전위 차이를 나타낸다. 세균 형질막 전위는 세균 형질막 내에서 정상적인 전자 수송 및 산화적 인산화와 함께 일어나는 세균 형질막을 가로지르는 전자 및 양성자 (H+)의 정상-상태 유동 (전좌 (translocation))에 의해 생성된다. 모든 전자 수송 회로의 공통적인 특징은 막횡단 양성자 구배 (gradient)를 생성시키는 양성자 펌프의 존재이다. 세균은 미토콘드리아가 없지만, 호기성 세균은 진핵생물 미토콘드리아에서 일어나는 것과 본질적으로 동일한 과정에 의해 산화적 인산화 (ATP 생산)를 수행한다. 본원에서 사용될 때, 용어 "P-클래스 (class) 이온 펌프"는 ATP-결합 부위를 함유하는 (즉, 이는 기능하기 위해 ATP를 필요로 한다) 막횡단 능동 수송 단백질 조립체 (assembly)를 나타낸다. 수송 과정 동안, 단백질 서브유닛 중 하나가 인산화되고, 수송된 이온은 인산화된 서브유닛을 통해 이동하는 것으로 생각된다. 상기 클래스의 이온 펌프는 포유동물 형질막 내의 Na+/K+-ATPase 펌프를 포함하고, 이는 동물 세포의 전형적인 Na+ 및 K+ 전기화학 전위 (ΔNa+/K+) 및 pH 구배를 유지한다. P-클래스 이온 펌프의 다른 중요한 멤버는 양성자 (H+ 이온)을 세포 밖으로, K+ 이온을 세포 내로 수송한다.As used herein, the term “bacterial transmembrane translocation (ΔΨ-plas-bact)” refers to the difference in electrical potential in bacterial cell plasma membranes. Bacterial plasma membrane translocation is generated by steady-state flow (translocation) of electrons and protons (H + ) across the bacterial plasma membrane that occur with normal electron transport and oxidative phosphorylation in the bacterial plasma membrane. A common feature of all electron transport circuits is the presence of a proton pump that produces a transmembrane proton gradient. Bacteria are free of mitochondria, but aerobic bacteria perform oxidative phosphorylation (ATP production) by essentially the same processes that occur in eukaryotic mitochondria. As used herein, the term “P-class ion pump” refers to a transmembrane active transport protein assembly containing an ATP-binding site (ie, it requires ATP to function). During the transport process, one of the protein subunits is phosphorylated and the transported ions are thought to migrate through the phosphorylated subunit. Ion pumps of this class include Na + / K + -ATPase pumps in mammalian plasma membranes, which maintain the typical Na + and K + electrochemical potentials (ΔNa + / K + ) and pH gradients of animal cells. Other important members of the P-class ion pump transport protons (H + ions) out of the cell and K + ions into the cell.

본원에서 사용될 때, 용어 "Na+/K+ ATPase"는 모든 동물 세포의 형질막 내에 존재하는 P 클래스 이온 펌프를 나타내고, 이는 하나의 ATP 분자의 가수분해를 동물 세포의 전형적인 Na+ 및 K+ 전기화학 전위 및 pH 구배를 유지시키는 3개의 Na+ 이온의 배출 및 2개의 K+ 이온의 도입에 연계시킨다. 진균 세포 (또한 진핵생물) 내의 내부-음전하 막 전위는 상이한 ATP에 의해 동력을 제공받는 양성자 펌프에 의한 세포 밖으로 H+ 이온의 수송에 의해 생성된다.As used herein, the term "Na + / K + ATPase" refers to a P class ion pump that is present in the plasma membrane of all animal cells, which causes hydrolysis of one ATP molecule to cause typical Na + and K + electrolysis of animal cells. It is linked to the release of three Na + ions and the introduction of two K + ions to maintain chemical potential and pH gradient. Intra-negative membrane potentials in fungal cells (also eukaryotes) are produced by the transport of H + ions out of the cell by proton pumps powered by different ATPs.

본원에서 사용될 때, 용어 "이온 교환체 (exchanger) 및 이온 채널"은 ATP-독립 시스템인 막횡단 단백질을 나타내고, 포유동물 세포에서 형질막 전위를 확립하는 것을 돕는다. As used herein, the term “ion exchanger and ion channel” refers to a transmembrane protein that is an ATP-independent system and helps establish plasma membrane translocation in mammalian cells.

본원에서 사용될 때, 용어 "레독스 (환원/산화 반응에 대한 약어)"는 전자 전달을 포함한 일련의 매우 복잡한 과정을 통한 세포 내에서 예를 들어 당의 산화의 복잡한 과정을 설명한다. 레독스 반응은 공여체 분자로부터 수혜자 분자로 전자가 전달되는 화학 반응이다. 용어 레독스는 환원 및 산화의 2가지 개념으로부터 유래하고, 다음과 같이 간단한 용어로 설명할 수 있다:As used herein, the term “redox (abbreviation for reduction / oxidation reaction)” describes a complex process of oxidation of a sugar, for example, in a cell, through a series of very complex processes involving electron transfer. Redox reactions are chemical reactions in which electrons are transferred from donor molecules to recipient molecules. The term redox is derived from two concepts of reduction and oxidation and can be described in simple terms as follows:

산화는 분자, 원자 또는 이온에 의한 전자의 손실을 설명한다. Oxidation describes the loss of electrons by molecules, atoms, or ions.

환원은 분자, 원자 또는 이온에 의한 전자의 획득을 설명한다. Reduction describes the acquisition of electrons by molecules, atoms, or ions.

본원에서 사용될 때, 용어 "레독스 상태"는 설명되는 세포의 레독스 환경 (또는 산화 스트레스의 수준)을 설명한다.As used herein, the term “redox state” describes the redox environment (or level of oxidative stress) of the cells described.

본원에서 사용될 때, 용어 "정상-상태 형질막횡단 전위 (ΔΨ-steady)"는 방사선 조사의 부재 하에 장래에 계속될, 본 발명의 방법 및 시스템에 따른 방사선 조사 전의 포유동물, 진균 또는 세균 세포의 정량적 형질막 전위를 나타낸다.As used herein, the term "steady-state transmembrane potential (ΔΨ-steady)" refers to mammalian, fungal or bacterial cells prior to irradiation in accordance with the methods and systems of the present invention that will continue in the future in the absence of irradiation. Quantitative plasma membrane translocation is shown.

예를 들어, 정상적인 전자 수송 및 산화적 인산화 동안 일어나는 세균 세포막을 가로지르는 전자 및 양성자의 정상-상태 유동은 막을 가로질러 일어나는 통상적인 레독스 반응의 일정한 유동으로 인해 정상-상태일 것이다. 이와 반대로, 상기 레독스 상태의 임의의 변형은 과도-상태 막 전위를 유발할 것이다. ΔΨ-steady는 종에 기초하여 3가지 상이한 정상-상태 형질막횡단 전위를 설명하도록 본원에서 사용될 것이다:For example, steady-state flow of electrons and protons across bacterial cell membranes that occur during normal electron transport and oxidative phosphorylation will be steady-state due to the constant flow of conventional redox reactions that occur across the membrane. In contrast, any modification of the redox state will cause a transient-state membrane potential. ΔΨ-steady will be used herein to describe three different steady-state transmembrane translocations based on species:

1) 정상-상태 포유동물 형질막횡단 전위 ΔΨ-steady-mam;1) steady-state mammalian transmembrane translocation ΔΨ-steady-mam;

2) 정상-상태 진균 형질막횡단 전위 ΔΨ-steady-fungi;2) steady-state fungal transmembrane translocation ΔΨ-steady-fungi;

3) 정상-상태 세균 형질막횡단 전위 ΔΨ-steady-bact.3) steady-state bacterial transmembrane translocation ΔΨ-steady-bact.

본원에서 사용될 때, 용어 "과도-상태 형질막 전위 (ΔΨ-tran)"는 방사선 조사가 형질막의 생물에너지를 변화시킨, 본 발명의 방법 및 시스템에 따른 방사선 조사 후의 포유동물, 진균 또는 세균 세포의 형질막 전위를 나타낸다. 세균에서, 형질막에 ETS 및 사이토크롬이 존재하기 때문에 ΔΨ-tran은 또한 세포의 레독스 상태를 변화시킬 것이다. ΔΨ-tran은 본 발명의 방법을 사용하여 방사선 조사하지 않고서는 일어나지 않을 상태이다. ΔΨ-tran은 종에 기초하여 3가지 상이한 과도-상태 형질막횡단 전위를 설명하도록 본원에서 사용될 것이다:As used herein, the term “transient-state plasma membrane potential (ΔΨ-tran)” refers to the expression of mammalian, fungal or bacterial cells after irradiation in accordance with the methods and systems of the present invention in which irradiation changes the bioenergy of the plasma membrane. Plasma membrane potential is shown. In bacteria, ΔΨ-tran will also change the redox state of the cell because of the presence of ETS and cytochrome in the plasma membrane. ΔΨ-tran will not occur without radiation using the method of the present invention. ΔΨ-tran will be used herein to describe three different transient-state transmembrane translocations based on species:

1) 과도-상태 포유동물 형질막횡단 전위 ΔΨ-tran-mam;1) transient-state mammalian transmembrane translocation ΔΨ-tran-mam;

2) 과도-상태 진균 형질막횡단 전위 ΔΨ-tran-fungi;2) transient-state fungal transmembrane translocation ΔΨ-tran-fungi;

3) 과도-상태 세균 형질막횡단 전위 ΔΨ-tran-bact. 3) transient-state bacterial transmembrane translocation ΔΨ-tran-bact.

본원에서 사용될 때, 용어 "정상-상태 미토콘드리아 막 전위 (ΔΨ-steady-mito)"는 방사선 조사의 부재 하에 장래에 계속될, 본 발명의 방법 및 시스템에 따른 방사선 조사 전의 포유동물 또는 진균 미토콘드리아의 정량적 미토콘드리아 막 전위를 나타낸다.As used herein, the term "steady-state mitochondrial membrane potential (ΔΨ-steady-mito)" will continue in the future in the absence of irradiation, quantitatively of mammalian or fungal mitochondria prior to irradiation in accordance with the methods and systems of the present invention. Mitochondrial membrane potential is shown.

예를 들어, 정상적인 전자 수송 및 산화적 인산화 동안 일어나는 미토콘드리아 내막을 가로지르는 전자 및 양성자의 정상-상태 유동은 막을 가로질러 일어나는 통상적인 레독스 반응의 일정한 유동으로 인해 정상-상태일 것이다. 상기 레독스 상태의 임의의 변형은 과도-상태 미토콘드리아 막 전위를 유발할 것이다. ΔΨ-steady-mito는 종에 기초하여 2가지 상이한 정상-상태 미토콘드리아 막 전위를 설명하도록 본원에서 사용될 것이다:For example, the steady-state flow of electrons and protons across the mitochondrial inner membrane that occurs during normal electron transport and oxidative phosphorylation will be steady-state due to the constant flow of conventional redox reactions that occur across the membrane. Any modification of the redox state will cause a transient-state mitochondrial membrane potential. ΔΨ-steady-mito will be used herein to describe two different steady-state mitochondrial membrane potentials based on species:

1) 정상-상태 미토콘드리아 포유동물 전위 ΔΨ-steady-mito-mam;1) steady-state mitochondrial mammalian translocation ΔΨ-steady-mito-mam;

2) 정상-상태 미토콘드리아 진균 전위 ΔΨ-steady-mito-fungi.2) steady-state mitochondrial fungal potential ΔΨ-steady-mito-fungi.

본원에서 사용될 때, 용어 "과도-상태 미토콘드리아 막 전위 (ΔΨ-tran-mito-mam 또는 ΔΨ-tran-mito-fungi)"는 방사선 조사가 미토콘드리아 내막의 생물에너지를 변화시킨, 본 발명의 방법 및 시스템에 따른 방사선 조사 후의 포유동물 또는 진균 세포의 막 전위를 나타낸다. 포유동물 및 진균 세포에서, 미토콘드리아 내막에 전자 수송 시스템 (ETS) 및 사이토크롬이 존재하기 때문에 ΔΨ-tran-mito는 또한 세포의 레독스 상태를 변화시킬 것이다. 이들 미토콘드리아 (H+) 구배는 무수한 세포 기능을 위해 적당한 ATP를 생산하기 위해 미토콘드리아 내에서 생성되므로, ΔΨ-tran-mito는 또한 (양성자 구동력) Δp-mito-mam 및 Δp-mito-fungi에 강하게 영향을 미칠 수 있다. ΔΨ-tran-mito는 본 발명의 방법 및 시스템에 따른 방사선 조사 없이는 일어나지 않을 상태이다. ΔΨ-tran-mito는 종에 기초하여 2가지 상이한 과도-상태 미토콘드리아 막 전위를 설명하도록 본원에서 사용될 것이다: As used herein, the term “transient-state mitochondrial membrane potential (ΔΨ-tran-mito-mam or ΔΨ-tran-mito-fungi)” refers to the methods and systems of the present invention in which irradiation changed the bioenergy of the mitochondrial inner membrane. Shows the membrane potential of the mammalian or fungal cell after irradiation. In mammalian and fungal cells, ΔΨ-tran-mito will also change the redox state of the cell because of the presence of an electron transport system (ETS) and cytochrome in the mitochondrial lining. Since these mitochondrial (H + ) gradients are generated within the mitochondria to produce ATP suitable for myriad cellular functions, ΔΨ-tran-mito also strongly influences (proton driving forces) Δp-mito-mam and Δp-mito-fungi Can have ΔΨ-tran-mito will not occur without irradiation in accordance with the methods and systems of the present invention. ΔΨ-tran-mito will be used herein to describe two different transient-state mitochondrial membrane potentials based on species:

1) 과도-상태 미토콘드리아 포유동물 전위 ΔΨ-tran-mito-mam;1) transient-state mitochondrial mammalian translocation ΔΨ-tran-mito-mam;

2) 과도-상태 미토콘드리아 진균 전위 ΔΨ-tran-mito-fungi.2) transient-state mitochondrial fungal potential ΔΨ-tran-mito-fungi.

본원에서 사용될 때, 용어 "사이토크롬"은 헴 (heme)기를 함유하고 전자 수송을 수행하는 막 결합된 헴단백질을 나타낸다. 본원에서 사용될 때, 용어 "전자 수송 시스템 (ETS)"은 세포의 에너지 전류 (currency)인 ATP를 생산하는 생화학적 반응을 매개하는 일련의 막-회합 전자 운반체 (사이토크롬)을 설명한다. 원핵생물 세포 (세균)에서, 이는 형질막에서 일어난다. 진핵생물 세포 (진균 및 포유동물 세포)에서, 이는 미토콘드리아에서 일어난다.As used herein, the term “cytochrome” refers to a membrane bound heme protein that contains a heme group and performs electron transport. As used herein, the term “electron transport system (ETS)” describes a series of membrane-associated electron carriers (cytochromes) that mediate a biochemical reaction that produces ATP, the energy current of a cell. In prokaryotic cells (bacteria), this occurs at the plasma membrane. In eukaryotic cells (fungal and mammalian cells), this occurs in the mitochondria.

본원에서 사용될 때, 용어 "pH 구배 (ΔpH)"는 막의 양 측면 상의 2개의 벌크상 (bulk phase) 사이의 pH 차이를 나타낸다. As used herein, the term “pH gradient (ΔpH)” refers to the pH difference between two bulk phases on both sides of the membrane.

본원에서 사용될 때, 용어 "양성자 전기화학 구배 (ΔμH+) (치수 kJ mol-1)"는 막을 가로질러 전기적 및 화학적 특성, 특히 양성자 구배를 의미하고, 세포 내에서 작동하기 위해 이용가능한 세포성 전위 에너지의 종류를 나타낸다. 양성자 펌프를 포함한 능동 수송에 참여하는 막의 2개의 측면 사이의 상기 양성자 전기화학 전위 차이는 때때로 화학삼투 전위 또는 양성자 구동력으로도 불린다. 임의의 수단에 의해 ΔμH+가 감소될 때, 영향을 받은 세포에서 세포 동화 경로 및 내성 메카니즘은 억제되는 것은 당연하다. 이는 표적 부위만을 방사선 조사하기 위해 λn 및 Tn을 조합함으로써 달성될 수 있거나, 표적 부위로의 전달을 위해 형성되고 배열된 약제의 동시 또는 순차적인 투여로 더욱 향상될 수 있다 (즉, (λn 및 Tn) + (약물 분자(들))을 사용한 동화 경로의 동시-표적화).As used herein, the term “proton electrochemical gradient (ΔμH + ) (dimension kJ mol −1 )” refers to electrical and chemical properties, particularly proton gradients, across a membrane, and the cellular potential available for operation in the cell. Indicates the type of energy. The proton electrochemical potential difference between two sides of the membrane participating in active transport, including a proton pump, is sometimes also referred to as chemoosmotic potential or proton driving force. When ΔμH + is reduced by any means, it is natural that the cellular assimilation pathway and resistance mechanisms in the affected cells are inhibited. This may be achieved by combining λn and Tn to irradiate only the target site, or may be further enhanced by simultaneous or sequential administration of agents formed and arranged for delivery to the target site (ie, (λn and Tn ) + (Co-targeting of assimilation pathways with drug molecule (s)).

본원에서 사용될 때, 용어 "이온 전기화학 구배 (Δμx+)"는 이온 (H+ 이외의)의 농도 구배에 의해 유발된 막을 가로지르는 전기적 및 화학적 특성을 의미하고, 세포 내에서 작동하기 위해 이용가능한 세포성 전위 에너지의 종류를 나타낸다. 포유동물 세포에서, Na+ 이온 전기화학 구배는 세포 밖으로 Na+의 능동 수송에 의해 형질막을 가로질러 유지된다. 이는 양성자 전기화학 전위와 상이한 구배이지만, ATP 연계된 펌프로부터 생성되고, 상기 ATP는 포유동물 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-mam)으로부터 산화적 인산화 동안 생산된다. 임의의 수단에 의해 Δμx+이 감소될 때, 영향을 받은 세포에서 세포 동화 경로 및 내성 메카니즘이 억제되는 것은 당연하다. 이는 표적 부위만을 방사선 조사하기 위해 λn 및 Tn을 조합함으로써 달성될 수 있거나, 표적 부위로의 전달을 위해 형성되고 배열된 약제의 동시 또는 순차적인 투여로 더욱 향상될 수 있다 (즉, (λn 및 Tn) + (약물 분자(들))을 사용한 동화 경로의 동시-표적화).As used herein, the term "ion electrochemical gradient (Δμx + )" means the electrical and chemical properties across the membrane caused by the concentration gradient of ions (other than H + ) and are available for operation in the cell. Type of cellular potential energy. In mammalian cells, Na + ion electrochemical gradients are maintained across the plasma membrane by active transport of Na + out of the cell. It is a different gradient from the proton electrochemical potential, but is generated from an ATP linked pump, which is produced during oxidative phosphorylation from mammalian mitochondrial proton driving force (Δp-mito-mam). When Δμx + is reduced by any means, it is natural that cellular assimilation pathways and resistance mechanisms are inhibited in the affected cells. This may be achieved by combining λn and Tn to irradiate only the target site, or may be further enhanced by simultaneous or sequential administration of agents formed and arranged for delivery to the target site (ie, (λn and Tn ) + (Co-targeting of assimilation pathways with drug molecule (s)).

본원에서 사용될 때, 용어 "세균 동화 경로의 동시-표적화"는 (동화 경로에 영향을 미치기 위해 표적 부위에서 세포의 (ΔμH+) 및/또는 (Δμx+)의 λn 및 Tn 저하) + (동일한 세균 동화 경로에 영향을 미치기 위해 약물 분자(들))을 나타내고, 약물 분자를 사용하여 억제될 수 있는 임의의 다음의 세균 동화 경로를 나타낼 수 있다:As used herein, the term "co-targeting of bacterial assimilation pathways" (λn and Tn degradation of (ΔμH + ) and / or (Δμx + ) of cells at the target site to affect the assimilation pathway) + (same bacteria Drug molecule (s)) can be shown to influence the assimilation pathway and any of the following bacterial assimilation pathways that can be inhibited using the drug molecule:

여기서, 표적화된 동화 경로는 세균 세포벽 내의 펩티도글리칸과 가교결합하는 세균 트랜스펩티다제 효소 (페니실린 결합 단백질)의 활성 부위에 결합하는 약제에 의해 동시-표적화되는 펩티도글리칸 생합성이다. 이들 효소의 억제는 궁극적으로 세포 용해 및 사멸을 일으킨다; Here, the targeted assimilation pathway is a peptidoglycan biosynthesis that is co-targeted by an agent that binds to the active site of a bacterial transpeptidase enzyme (penicillin binding protein) that crosslinks with peptidoglycan in the bacterial cell wall. Inhibition of these enzymes ultimately results in cell lysis and death;

여기서, 표적화된 세균 동화 경로는 세포벽 중간체 내의 아실-D-알라닐-D-알라닌기에 결합하고 따라서 N-아세틸뮤라민산 (NAM)- 및 N-아세틸글루코사민 (NAG)-펩티드 서브유닛의 펩티도글리칸 매트릭스 내로의 통합을 방지하여 (글리코실 전이 (transglycosylation) 및/또는 펩티드 전이 (transpeptidation)에 작용함으로써 펩티도글리칸 생합성을 효과적으로 억제하여), 그람 양성 세균에서 펩티도글리칸의 적합한 형성을 방지하는 약제에 의해 동시-표적화되는 펩티도글리칸 생합성이다;Here, the targeted bacterial assimilation pathway binds to the acyl-D-alanyl-D-alanine groups in the cell wall intermediates and thus the peptidom of N-acetylmuramine acid (NAM)-and N-acetylglucosamine (NAG) -peptide subunits. Prevents the integration into the glycan matrix (effectively inhibits peptidoglycan biosynthesis by acting on glycosyltranslation and / or peptide transpeptidation) to prevent the proper formation of peptidoglycans in Gram-positive bacteria Peptidoglycan biosynthesis co-targeted by a medicament to prevent;

여기서, 표적화된 세균 동화 경로는 C55-이소프레닐 피로포스페이트에 결합하고 피로포스파타제가 C55-이소프레닐 피로포스페이트와 상호작용하는 것을 방지하여, 빌딩 블럭 (building block) 펩티도글리칸을 내막 밖으로 옮기기 위해 이용가능한 C55-이소프레닐 피로포스페이트의 양을 감소시키는 약제에 의해 동시-표적화되는 펩티도글리칸 생합성이다;Here, the targeted bacteria assimilation path C 55 - iso prenyl fatigue coupled to a phosphate and fatigue phosphatase is C 55 - to prevent interaction with isopropyl prenyl pyrophosphate, building blocks (building block) peptidoglycan of inner glycan Peptidoglycan biosynthesis co-targeted by a medicament that reduces the amount of C 55 -isoprenyl pyrophosphate available for transfer out;

여기서, 표적화된 동화 경로는 세균 리보솜의 서브유닛 50S 서브유닛 내의 23S rRNA 분자에 결합하여, 세포 내에 펩티딜-tRNA의 축적을 일으키고, 따라서 α-아미노산의 활성화를 위해 필요한 유리 tRNA를 고갈시키고, 리보솜으로부터 펩티딜 tRNA의 조기 해리를 일으킴으로써 펩티드 전이를 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성이다; Here, the targeted assimilation pathway binds to 23S rRNA molecules in the subunit 50S subunit of bacterial ribosomes, resulting in the accumulation of peptidyl-tRNA in the cell, thus depleting the free tRNA necessary for the activation of α-amino acids, Bacterial protein biosynthesis co-targeted by an agent that inhibits peptide transfer by causing premature dissociation of peptidyl tRNA from;

여기서, 동시-표적화된 약제는 50S 세균 리보솜 서브유닛의 23S RNA의 2개의 도메인에 동시에 결합하고, 그에 의해 세균 리보솜 서브유닛 50S 및 30S (리보솜 서브유닛 조립체)의 형성을 억제할 수 있고; 여기서, 동시-표적화된 약제는 세균 세포 내로 관통하도록 그의 친지성을 증가시키기 위해 염소화되고, 세균 리보솜의 50S 서브유닛의 23S 부분에 결합하고, 아미노아실 부위 (A-부위)로부터 펩티딜 부위 (P-부위)로 펩티딜-tRNA의 전좌를 방지하여, 트랜스펩티다제 반응을 억제하고, 이는 리보솜으로부터 불완전한 펩티드가 방출되도록 한다; Wherein the co-targeted agent can simultaneously bind to two domains of 23S RNA of the 50S bacterial ribosomal subunit, thereby inhibiting the formation of bacterial ribosomal subunits 50S and 30S (ribosome subunit assembly); Here, the co-targeted agent is chlorinated to increase its lipophilia to penetrate into bacterial cells, bind to the 23S portion of the 50S subunit of bacterial ribosomes, and from the aminoacyl site (A-site) to the peptidyl site (P Site) prevents the translocation of peptidyl-tRNA, thereby inhibiting the transpeptidase response, which allows incomplete peptides to be released from the ribosomes;

여기서, 표적화된 동화 경로는 30S 세균 리보솜 서브유닛에 결합하여 리보솜의 수혜자 부위 (A-부위)에 결합하는 아미노-아실 tRNA의 부착을 방지하고, 그에 의해 코돈-안티코돈 상호작용 및 단백질 합성의 연장기를 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성이다;Wherein the targeted assimilation pathway binds to 30S bacterial ribosomal subunits and prevents the attachment of amino-acyl tRNAs that bind to the recipient site (A-site) of the ribosomes, thereby prolonging codon-anticodone interaction and prolongation of protein synthesis Bacterial protein biosynthesis co-targeted by inhibitors;

여기서, 동시-표적화된 약제는 옥타히드로테트라센-2-카르복스아미드 골격을 갖는 폴리케타이드 항미생물제의 통상적인 하위군과 상이한 배향으로 보다 강하게 세균 리보솜에 결합하여, tet(M) 리보솜 및 tet(K) 배출 유전자 결정인자를 갖는 에스. 아우레우스의 균주에 대해 활성이 된다;Wherein the co-targeted agent binds to bacterial ribosomes more strongly in a different orientation than the conventional subgroups of polyketide antimicrobials having an octahydrotetracene-2-carboxamide backbone, resulting in tet (M) ribosomes and tet (K) S with excretory gene determinant. Becomes active against strains of Aureus;

여기서, 표적화된 동화 경로는 특정한 아미노산 또는 그의 전구체의 그의 상호적합성 tRNA 중 하나에 대한 에스테르화를 방지하도록 특이적 아미노아실-tRNA 합성효소에 결합하고, 따라서 아미노아실-tRNA의 형성을 방지하여, 세균 단백질 내로 필수 아미노산의 통합을 중단시키는 약제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성이다; Wherein the targeted assimilation pathway binds to specific aminoacyl-tRNA synthetases to prevent esterification of a particular amino acid or its precursor to one of its compatible tRNAs, thus preventing the formation of aminoacyl-tRNAs, Bacterial protein biosynthesis co-targeted by a medicament that stops the integration of essential amino acids into the protein;

여기서, 표적화된 동화 경로는 30S 리보솜 서브유닛의 16S rRNA와 상호작용하면서 23S rRNA의 도메인 V를 통해 50S rRNA에 결합함으로써 시작기 전에 세균 단백질 합성을 억제하여, 단백질 합성 포르밀-메티오닌의 개시인자 (f-Met-tRNA), 및 30S 리보솜 서브유닛의 결합을 방지하는 약제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성이다; Here, the targeted assimilation pathway binds to the 50S rRNA through the domain V of the 23S rRNA while interacting with the 16S rRNA of the 30S ribosomal subunit, thereby inhibiting bacterial protein synthesis before beginning, thereby initiating a protein synthesis formyl-methionine initiator ( f-Met-tRNA), and bacterial protein biosynthesis co-targeted by an agent that prevents binding of the 30S ribosomal subunit;

여기서, 표적화된 동화 경로는 펩티딜 트랜스퍼라제 중심에 가까운 23S rRNA P 부위의 구역 내의 단백질 L3에서 세균 리보솜의 50S 서브유닛과 상호작용하여, 펩티딜 트랜스퍼라제 활성 및 펩티딜 전달을 억제하고, P-부위 상호작용을 차단하고, 활성 50S 리보솜 서브유닛의 정상적인 형성을 방지하는 약제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성이다;Here, the targeted assimilation pathway interacts with the 50S subunit of bacterial ribosome at protein L3 in the region of the 23S rRNA P site close to the peptidyl transferase center, inhibiting peptidyl transferase activity and peptidyl delivery, Bacterial protein biosynthesis co-targeted with agents that block site interactions and prevent normal formation of active 50S ribosomal subunits;

여기서, 표적화된 동화 경로는 토포이소머라제 II (DNA 가이라제 (gyrase)) 및/또는 토포이소머라제 IV를 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제 및 전사이다;Wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication and transcription co-targeted by an agent that inhibits topoisomerase II (DNA gyrase) and / or topoisomerase IV;

여기서, 표적화된 동화 경로는 DNA 중합효소 IIIC (그람-양성 세균에서 염색체 DNA의 복제를 위해 요구되지만, 그람-음성 세균에는 존재하지 않는 효소)를 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제 및 번역이다; Here, targeted assimilation pathways are DNA replication and translation co-targeted by agents that inhibit DNA polymerase IIIC (an enzyme required for replication of chromosomal DNA in Gram-positive bacteria, but not present in Gram-negative bacteria). to be;

여기서, 표적화된 동화 경로는 토포이소머라제 II (DNA 가이라제) 및/또는 토포이소머라제 IV 및/또는 DNA 중합효소 IIIC를 억제하는 약물 하이브리드 화합물에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제 및 전사이다; Wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication and transcription co-targeted by drug hybrid compounds that inhibit topoisomerase II (DNA garase) and / or topoisomerase IV and / or DNA polymerase IIIC;

여기서, 표적화된 동화 경로는 포스파티딜에탄올아민-풍부 세포질막에 대해 작용하고 다른 국소 (topical) 상승제와 조합하여 잘 작동하는 국소 약제에 의해 동시-표적화되는 세균 인지질 생합성이다; Wherein the targeted assimilation pathway is bacterial phospholipid biosynthesis, which is co-targeted by topical agents that act on phosphatidylethanolamine-rich cytoplasmic membranes and work well in combination with other topical synergists;

여기서, 표적화된 동화 경로는 β-케토아실-(아실-운반-단백질 (ACP)) 신타제 (synthase) I/II (FabF/B) (II형 지방산 합성에서 필수 효소)의 선택적 표적화를 통해 세균 지방산 생합성을 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 세균 지방산 생합성이다; Here, the targeted assimilation pathway is a bacterium through selective targeting of β-ketoacyl- (acyl-carrying-protein (ACP)) synthase I / II (FabF / B) (an essential enzyme in type II fatty acid synthesis). Bacterial fatty acid biosynthesis co-targeted by agents that inhibit fatty acid biosynthesis;

여기서, 표적화된 동화 경로는 세균 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-bact의 유지이고, 동시-표적화 약제는 세포 내로 관통하는 것이 아니라 주로 그람 양성 세포질막에 결합하여, 탈분극 및 막 전위의 손실을 유발하여 단백질, DNA 및 RNA 합성의 억제를 일으킴으로써 그 자체에 대한 세균 세포막 기능의 다수의 측면을 파괴한다; Here, the targeted assimilation pathway is the maintenance of bacterial transmembrane translocation ΔΨ-plas-bact, and the co-targeting agent does not penetrate into the cell but mainly binds to gram positive cytoplasmic membrane, causing depolarization and loss of membrane potential Destroying many aspects of bacterial cell membrane function on itself by causing inhibition of protein, DNA and RNA synthesis;

여기서, 동시-표적화 약제는 세균 세포벽의 투과성을 증가시키고, 따라서 무기 양이온이 비제한적인 방식으로 벽을 통해 이동하도록 하여, 세포질과 세포외 환경 사이의 이온 구배를 파괴한다; Here, co-targeting agents increase the permeability of the bacterial cell wall, thus allowing inorganic cations to move through the wall in a non-limiting manner, disrupting the ionic gradient between the cytoplasm and the extracellular environment;

여기서, 표적화된 동화 경로는 세균 막 선택적 투과성 및 세균 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-bact의 유지이고, 동시-표적화 약제는 진핵 세포의 중성 막 표면에 비해 세균 막의 음전하를 띈 표면에 대해 선택적이고, 원핵생물 막 투과화 및 세균 세포막의 궁극적인 천공 및/또는 붕괴를 일으켜, 세균 세포 내용물의 누출 및 막횡단 전위의 파괴를 촉진시키는 양이온성 항균 펩티드이다;Wherein the targeted assimilation pathway is maintenance of bacterial membrane selective permeability and bacterial transmembrane translocation ΔΨ-plas-bact, the co-targeting agent is selective for the negatively charged surface of the bacterial membrane relative to the neutral membrane surface of the eukaryotic cell, Cationic antimicrobial peptides that cause prokaryotic membrane permeation and ultimate puncture and / or disruption of bacterial cell membranes, promoting leakage of bacterial cell contents and disruption of transmembrane potentials;

여기서, 동시-표적화 약제는 새로 합성된 세균 폴리펩티드의 N-말단으로부터 포르밀기의 제거를 촉매하는 세균 프로테아제 펩티드 데포르밀라제를 억제한다; Wherein the co-targeting agent inhibits bacterial protease peptide deformillase that catalyzes the removal of formyl groups from the N-terminus of the newly synthesized bacterial polypeptide;

여기서, 동시-표적화 약제는 세균 형질막을 가로지르는 신호 변환 (이들 신호 변환 과정은 포유동물 막에는 없다)을 통해 그들의 환경에 반응하는 능력과 같은, 세균에서 2-성분 조절 시스템을 억제한다.Here, co-targeting agents inhibit two-component regulatory systems in bacteria, such as their ability to respond to their environment via signal transduction across bacterial plasma membranes (these signal transduction processes are not present in mammalian membranes).

본원에서 사용될 때, 용어 "진균 동화 경로의 동시-표적화"는 (동화 경로에 영향을 미치기 위해 표적 부위에서 세포의 (ΔμH+) 및/또는 (Δμx+)의 λn 및 Tn 저하) + (동일한 진균 동화 경로에 영향을 미치기 위해 약제)를 나타내고, 약제를 사용하여 억제될 수 있는 임의의 다음의 진균 동화 경로를 나타낼 수 있다: As used herein, the term "co-targeting of the fungal assimilation pathway" (λn and Tn degradation of (ΔμH + ) and / or (Δμx + ) of a cell at the target site to influence the assimilation pathway) + (same fungi Agents to influence the assimilation pathway) and any of the following fungal assimilation pathways that can be inhibited using the agent:

여기서, 표적화된 동화 경로는 진균 세포막에서 기존의 인지질의 구조를 파괴하고 다른 국소 상승제와 조합으로 잘 작동하는 국소 약제에 의해 동시-표적화되는 인지질 생합성이다; Here, the targeted assimilation pathway is phospholipid biosynthesis that destroys the structure of existing phospholipids in fungal cell membranes and is co-targeted by topical agents that work well in combination with other local synergists;

여기서, 표적화된 동화 경로는 C-14 탈메틸화 단계 (사이토크롬 P-450 효소 14-a-스테롤 탈메틸효소에 의해 촉매된 3-단계 산화 반응의 일부)에서 에르고스테롤 생합성을 억제하여, 형질막 구조의 파괴를 통해 에르고스테롤 고갈, 및 막 성분으로서 에르고스테롤의 '벌크' 기능을 저해하는 라노스테롤 및 다른 14-메틸화 스테롤의 축적을 일으키는 약제에 의해 동시-표적화되는 에르고스테롤 생합성이다;Here, the targeted assimilation pathway inhibits ergosterol biosynthesis in the C-14 demethylation step (part of the 3-step oxidation reaction catalyzed by cytochrome P-450 enzyme 14-a-sterol demethylase), thereby Ergosterol biosynthesis co-targeted by agents that cause ergosterol depletion through disruption of the structure and accumulation of lanosterol and other 14-methylated sterols that inhibit the 'bulk' function of ergosterol as a membrane component;

여기서, 표적화된 동화 경로는 효소 스쿠알렌 에폭시다제를 억제하고, 이는 다시 진균 세포에서 에르고스테롤 생합성을 억제하여 진균 세포막이 증가된 투과성을 갖도록 하는 약제로 동시-표적화되는 에르고스테롤 생합성이다; Wherein the targeted assimilation pathway inhibits the enzyme squalene epoxidase, which in turn is ergosterol biosynthesis, which is co-targeted with a medicament that inhibits ergosterol biosynthesis in fungal cells so that the fungal cell membrane has increased permeability;

여기서, 표적화된 동화 경로는 별개의 구분되는 지점에서 에르고스테롤 생합성 경로에서 2개의 효소, 즉, d14-환원효소 및 d7,d8-이소머라제를 억제하는 약제로 동시-표적화되는 에르고스테롤 생합성이다;Wherein the targeted assimilation pathway is ergosterol biosynthesis co-targeted with a drug that inhibits two enzymes in the ergosterol biosynthetic pathway, ie d14-reductase and d7, d8-isomerase, at separate and distinct points;

여기서, 표적화된 동화 경로는 효소 (1,3)β-D-글루칸 신타제를 억제하고, 이는 다시 진균 세포벽에서 β-D-글루칸 합성을 억제하는 약제로 동시-표적화되는 진균 세포벽 생합성이다;Wherein the targeted assimilation pathway inhibits the enzyme (1,3) β-D-glucan synthase, which in turn is fungal cell wall biosynthesis co-targeted with agents that inhibit β-D-glucan synthesis in the fungal cell wall;

여기서, 표적화된 동화 경로는 세포막의 전이 온도를 효과적으로 변화시키고 막 내에 공극이 형성하도록 하여 진균 세포막 내에 유해한 이온 채널을 형성시키는, 진균 세포막 내의 스테롤과 결합하는 (동시-표적화 약제가 결합하는 주요 스테롤은 에르고스테롤임) 약제로 동시-표적화되는 진균 스테롤 생합성이다;Here, the targeted assimilation pathway effectively alters the transition temperature of the cell membrane and causes voids to form in the membrane to form harmful ion channels in the fungal cell membrane (the main sterol to which the co-targeting agent binds) Ergosterol) fungal sterol biosynthesis co-targeted with a medicament;

여기서 동시-표적화된 약제는 약제로부터의 독성을 방지하기 위해 지질, 리포좀, 지질 복합체 및/또는 콜로이드성 분산액 내의 전달을 위해 제형화된다; Wherein the co-targeted agent is formulated for delivery in lipids, liposomes, lipid complexes and / or colloidal dispersions to prevent toxicity from the agent;

여기서, 표적화된 동화 경로는 시토신 투과효소 (permease)에 의해 진균 세포 내로 흡수되고, 5-플루오로우라실 (5-FU)로 탈아미노화되고, 뉴클레오시드 트리포스페이트로 전환되고, RNA 내로 통합되어 여기서 미스코딩 (miscoding)을 일으키는 5-FC인 약제로 동시-표적화되는 단백질 합성이다;Here, the targeted assimilation pathway is taken up into fungal cells by cytosine permease, deaminoated to 5-fluorouracil (5-FU), converted to nucleoside triphosphate, and integrated into RNA Where protein synthesis is co-targeted with a drug that is 5-FC causing miscoding;

여기서, 표적화된 동화 경로는 그의 포유동물 대응물과 기능상 구분되는 진균 연장 인자 EF-2 및/또는 포유동물 세포에 없는 진균 연장 인자 3 (EF-3)를 억제하는 약제로 동시-표적화되는 진균 단백질 합성이다;Wherein the targeted assimilation pathway is a fungal protein co-targeted with an agent that inhibits fungal elongation factor EF-2 and / or fungal elongation factor 3 (EF-3) not present in mammalian cells that is functionally distinct from its mammalian counterparts. It is synthetic;

여기서, 표적화된 동화 경로는 하나 이상의 효소 키틴 신타제 2 (진균에서 1차 격벽 (septum) 형성 및 세포 분열에 필요한 효소)의 작용을 억제함으로써 진균 키틴 생합성을 억제하는 약제로 동시-표적화되는 진균 키틴 생합성 (N-아세틸-D-글루코사민의 β-(1,4)-연결된 단일중합체)이다;Here, the targeted assimilation pathway is fungal chitin co-targeted with agents that inhibit fungal chitin biosynthesis by inhibiting the action of one or more enzymes chitin synthase 2 (an enzyme required for primary septum formation and cell division in fungi). Biosynthesis (β- (1,4) -linked homopolymer of N-acetyl-D-glucosamine);

여기서, 동시-표적화된 약제는 효소 키틴 신타제 3 (출아 (bud) 출현 및 성장, 접합, 및 포자 형성 동안 키틴의 합성에 필요한 효소)의 작용을 억제한다; Wherein the co-targeted agent inhibits the action of enzyme chitin synthase 3 (an enzyme required for the synthesis of chitin during bud appearance and growth, conjugation, and sporulation);

여기서, 동시-표적화 약제는 다가 양이온 (Fe+3 또는 Al+3)을 킬레이팅하여, 미토콘드리아 전자 수송 및 세포성 에너지 생산을 담당하는 금속-의존성 효소의 억제를 일으키고, 또한 진균 세포 내에서 과산화물의 정상적인 분해를 억제한다; Here, co-targeting agents chelate polyvalent cations (Fe +3 or Al +3 ), resulting in the inhibition of metal-dependent enzymes responsible for mitochondrial electron transport and cellular energy production, and also the inhibition of peroxides in fungal cells. Inhibits normal degradation;

여기서, 동시-표적화 약제는 진균 형질막을 가로지르는 신호 변환을 통해 그들의 환경에 반응하는 능력과 같은, 진균에서 2-성분 조절 시스템을 억제한다. Here, co-targeting agents inhibit two-component control systems in fungi, such as their ability to respond to their environment through signal transduction across fungal plasma membranes.

본원에서 사용될 때, 용어 "암 동화 경로의 동시-표적화"는 (동화 경로에 영향을 미치기 위해 표적 부위에서 세포의 (ΔμH+) 및/또는 (Δμx+)의 λn 및 Tn 저하) + (비-암성 세포보다 더 큰 정도로 동일한 암 동화 경로에 영향을 미치기 위해 약제)를 나타내고, 약제를 사용하여 억제될 수 있는 임의의 다음의 암 동화 경로를 나타낼 수 있다:As used herein, the term "co-targeting of the cancer assimilation pathway" (λn and Tn degradation of (ΔμH + ) and / or (Δμx + ) of cells at the target site to influence the assimilation pathway) + (non- Drug to affect the same cancer assimilation pathway to a greater extent than cancerous cells), and any of the following cancer assimilation pathways that can be inhibited using a drug:

여기서, 표적화된 동화 경로는 DNA 이중 나선 가닥 내의 구아닌 핵염기과 가교결합하여 가닥이 풀리고 분리 (이는 DNA 복제에 필요하다)될 수 없도록 함으로써 DNA 복제를 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제이다; Wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication co-targeted by an agent that inhibits DNA replication by crosslinking with guanine nucleobases in the DNA double helix strand so that the strand cannot be unwound and separated (which is required for DNA replication);

여기서, 표적화된 동화 경로는 DNA의 동일한 가닥 또는 DNA의 상이한 가닥 내의 2개의 상이한 7-N-구아닌 잔기와 반응할 수 있는 약제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제이다;Wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication co-targeted by an agent capable of reacting with two different 7-N-guanine residues in the same strand of DNA or in different strands of DNA;

여기서, 표적화된 동화 경로는 항대사물질로서 작용함으로써 DNA 복제 및 세포 분열을 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제이다; Wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication co-targeted by an agent that acts as an anti-metabolic agent and thereby inhibits DNA replication and cell division;

여기서, 표적화된 동화 경로는 미세관 기능을 방지함으로써 세포 분열을 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 세포 분열이다; Wherein the targeted assimilation pathway is cell division that is co-targeted by an agent that inhibits cell division by preventing microtubule function;

여기서, 표적화된 동화 경로는 세포가 G1상 (DNA 복제의 개시) 및 DNA의 복제 (S상)로 들어가는 것을 방지함으로써 DNA 복제 및 세포 분열을 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제이다; Wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication co-targeted by agents that inhibit DNA replication and cell division by preventing cells from entering the G1 phase (initiation of DNA replication) and replication of DNA (S phase);

여기서, 표적화된 동화 경로는 미세관의 안정성을 향상시켜, 후기 (anaphase) 동안 염색체의 분리를 방지하는 약제에 의해 동시-표적화되는 세포 분열이다; Here, the targeted assimilation pathway is cell division that is co-targeted by an agent that enhances the stability of the microtubules and thus prevents chromosome segregation during anaphase;

여기서, 표적화된 동화 경로는 적합한 DNA 수퍼코일링 (supercoiling)을 붕괴 (upsetting)시킴으로써 DNA의 전사 및 복제를 모두 저해할, I형 또는 II형 토포이소머라제의 억제에 의해 DNA 복제 및 세포 분열을 억제하는 약제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제이다.Here, targeted assimilation pathways inhibit DNA replication and cell division by inhibition of type I or type II topoisomerase, which will inhibit both transcription and replication of DNA by upsetting suitable DNA supercoiling. DNA replication that is co-targeted by an inhibitor that inhibits it.

본원에서 사용될 때, 용어 "양성자 구동력 (Δp)"은 막을 가로지르는 양성자 및 전압 구배의 조합으로서 에너지의 저장 (일종의 배터리와 같이 작용하는)을 나타낸다. Δp의 2개의 성분은 ΔΨ (막횡단 전위) 및 ΔpH (H+의 화학 구배)이다. 달리 말하면, Δp는 H+ 막횡단 전위 ΔΨ (음전하 (산성) 외부) 및 막횡단 pH 구배 ΔpH (알칼리성 내부)로 이루어진다. 전기화학 구배의 형태로 저장된 상기 전위 에너지는 화학삼투 동안 생물학적 막 (미토콘드리아 내막 또는 세균 및 진균 형질막)을 가로지르는 수소 이온의 펌핑에 의해 생성된다. Δp는 세포 내에서 화학적, 삼투적 또는 기계적 작업을 위해 사용될 수 있다. 양성자 구배는 일반적으로 ATP 합성을 구동하기 위해 산화적 인산화에서 사용되고, 세균, 진균 또는 포유동물 세포, 예를 들어 암성 세포에서 배출 펌프를 구동하기 위해 사용될 수 있다. Δp는 종에 기초하여 막 내에서 4가지 상이한 양성자 구동력을 설명하도록 본원에서 사용될 것이고, 수학적으로 (ΔP = ΔΨ + ΔpH)로서 정의된다.As used herein, the term “proton driving force (Δp)” refers to the storage of energy (which acts like a battery) as a combination of proton and voltage gradient across the membrane. The two components of Δp are ΔΨ (membrane potential) and ΔpH (chemical gradient of H + ). In other words, Δp consists of H + transmembrane potential ΔΨ (negative charge (acidic) outside) and the transmembrane pH gradient ΔpH (inside alkaline). The potential energy stored in the form of an electrochemical gradient is produced by the pumping of hydrogen ions across a biological membrane (mitochondrial inner membrane or bacterial and fungal plasma membrane) during chemical osmosis. Δp may be used for chemical, osmotic or mechanical work in cells. Proton gradients are generally used in oxidative phosphorylation to drive ATP synthesis and can be used to drive drain pumps in bacterial, fungal or mammalian cells such as cancerous cells. Δp will be used herein to describe four different proton driving forces in the membrane based on species and is mathematically defined as (ΔP = ΔΨ + ΔpH).

1) 포유동물 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-mam);1) mammalian mitochondrial proton driving force (Δp-mito-mam);

2) 진균 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-Fungi);2) fungal mitochondrial proton driving force (Δp-mito-Fungi);

3) 진균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-Fungi);3) fungal plasma membrane proton driving force (Δp-plas-Fungi);

4) 세균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-Bact).4) bacterial plasma membrane proton driving force (Δp-plas-Bact).

본원에서 사용될 때, 용어 "포유동물 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-mam)"은 포유동물 미토콘드리아 내막을 가로질러 (H+) 전기화학 구배의 형태로 저장된 전위 에너지를 나타낸다. Δp-mito-mam은 포유동물 미토콘드리아 내에서 ATP 합성을 구동하도록 산화적 인산화에서 사용된다.As used herein, the term "mammal mitochondrial proton driving force (Δp-mito-mam)" refers to the potential energy stored in the form of (H + ) electrochemical gradient across the mammalian mitochondrial inner membrane. Δp-mito-mam is used in oxidative phosphorylation to drive ATP synthesis in mammalian mitochondria.

본원에서 사용될 때, 용어 "진균 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-fungi)"은 진균 미토콘드리아 내막을 가로질러 (H+) 전기화학 구배의 형태로 저장된 전위 에너지를 나타낸다. Δp-mito-fungi는 진균 미토콘드리아 내에서 ATP 합성을 구동하도록 산화적 인산화에서 사용된다.As used herein, the term “fungal mitochondrial proton driving force (Δp-mito-fungi)” refers to the potential energy stored in the form of an (H + ) electrochemical gradient across the fungal mitochondrial inner membrane. Δp-mito-fungi is used in oxidative phosphorylation to drive ATP synthesis in fungal mitochondria.

본원에서 사용될 때, 용어 "진균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-Fungi)"은 진균 형질막을 가로질러 (H+) 전기화학 구배의 형태로 저장된 전위 에너지를 나타내고, 막-결합된 H+-ATPase에 의한 형질막을 가로지르는 수소 이온의 펌핑에 의해 생성된다. 상기 형질막-결합된 H+-ATPase는 기능하기 위해 ATP를 필요로 하는 고용량 양성자 펌프이다. 상기 H+-ATPase를 위한 ATP는 Δp-mito-Fungi로부터 생성된다. Δp-plas-Fungi는 진균 세포에서 배출 펌프를 구동하기 위해 사용될 수 있다.As used herein, the term “fungal plasma membrane proton driving force (Δp-plas-Fungi)” refers to potential energy stored in the form of an (H + ) electrochemical gradient across fungal plasma membranes, and membrane-bound H + -ATPase. By pumping of hydrogen ions across the plasma membrane. The plasma membrane-bound H + -ATPase is a high dose proton pump that requires ATP to function. ATP for the H + -ATPase is generated from Δp-mito-Fungi. Δp-plas-Fungi can be used to drive the drain pump in fungal cells.

본원에서 사용될 때, 용어 "세균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-Bact)"은 세균 형질막을 가로질러 전기화학 구배 (H+)의 형태로 저장된 전위 에너지를 나타내고, 화학삼투 동안 형질막을 가로지르는 수소 이온의 펌핑에 의해 생성된다. Δp-plas-Bact는 세균 형질막에서 ATP 합성을 구동하도록 산화적 인산화에서 사용되고, 세균 세포에서 배출 펌프를 구동하도록 사용될 수 있다. As used herein, the term “bacterial plasma membrane proton driving force (Δp-plas-Bact)” refers to the potential energy stored in the form of an electrochemical gradient (H + ) across bacterial plasma membranes and to hydrogen across the plasma membrane during chemical osmosis. It is produced by the pumping of ions. Δp-plas-Bact may be used in oxidative phosphorylation to drive ATP synthesis in bacterial plasma membranes and may be used to drive drain pumps in bacterial cells.

본원에서 사용될 때, 용어 "동화 경로"는 보다 작은 단위로부터 분자를 구성하는 세포 대사 경로를 나타낸다. 이들 반응은 에너지를 요구한다. 많은 동화 경로 및 과정은 아데노신 트리포스페이트 (ATP)에 의해 동력을 제공받는다. 이들 과정은 단순한 분자, 예를 들어 단일 아미노산 및 복잡한 분자, 예를 들어 펩티도글리칸, 단백질, 효소, 리보솜, 세포성 소기관, 핵산, DNA, RNA, 글루칸, 키틴, 단순 지방산, 복합 지방산, 콜레스테롤, 스테롤 및 에르고스테롤의 합성을 포함할 수 있다.As used herein, the term "assimilation pathway" refers to the cellular metabolic pathway that makes up the molecule from smaller units. These reactions require energy. Many assimilation pathways and processes are powered by adenosine triphosphate (ATP). These processes are simple molecules such as single amino acids and complex molecules such as peptidoglycans, proteins, enzymes, ribosomes, cellular organelles, nucleic acids, DNA, RNA, glucans, chitin, simple fatty acids, complex fatty acids, cholesterol And synthesis of sterols and ergosterols.

본원에서 사용될 때, 용어 "에너지 변환 (transduction)"은 펌프 막을 가로질러 양성자를 펌핑하고 양성자 전기화학 구배로도 알려진 전기화학 전위를 생성하기 위해 전자 전달 반응을 이용하는, 막 내에 매립된 호흡 복합체를 통한 양성자 전달을 나타낸다.As used herein, the term “transduction” refers to a respiratory complex embedded within a membrane that uses an electron transfer reaction to pump protons across a pump membrane and generate an electrochemical potential, also known as a proton electrochemical gradient. Indicates proton transfer.

본원에서 사용될 때, 세포 내에서 용어 "에너지 변환"은 에너지의 교환 및 전환을 가능하게 만들도록 끊임없이 깨지고 생성되는 화학 결합을 나타낸다. 일반적으로 보다 농축된 형태로부터 덜 농축된 형태로 에너지의 변환이 세포의 호흡을 책임지는 모든 생물학적 또는 화학적 과정의 구동력인 것으로 말해진다.As used herein, the term "energy conversion" within a cell refers to a chemical bond that is constantly broken and created to enable the exchange and conversion of energy. It is generally said that the conversion of energy from a more concentrated form to a less concentrated form is the driving force of all biological or chemical processes responsible for the respiration of cells.

본원에서 사용될 때, 용어 "짝풀림제 (uncoupler)"는 ATP의 합성으로부터 막의 양성자 전기화학 구배 (ΔμH+)로 저장된 에너지의 분리를 일으키는 분자 또는 장비를 나타낸다.As used herein, the term “uncoupler” refers to a molecule or equipment that causes the separation of stored energy from the synthesis of ATP into the proton electrochemical gradient (ΔμH + ) of the membrane.

본원에서 사용될 때, 용어 "짝풀기 (uncoupling)"는 ATP의 합성으로부터 막의 양성자 전기화학 구배 (ΔμH+)로 저장된 에너지의 분리를 일으키기 위해 짝풀림제 (분자 또는 장비)의 사용을 나타낸다.As used herein, the term “uncoupling” refers to the use of a decoupling agent (molecule or equipment) to cause separation of stored energy into the proton electrochemical gradient (ΔμH + ) of the membrane from the synthesis of ATP.

본원에서 사용될 때, 용어 "아데노신 5'-트리포스페이트 (ATP)"는 세포내 에너지 전달의 "분자 전류"로서 기능하는 다중기능적 뉴클레오티드를 나타낸다. ATP는 세포 내에서 대사를 위한 화학 에너지를 수송하고, 세포성 호흡의 과정 동안 에너지원으로서 생산된다. ATP는 많은 효소 및 많은 일련의 세포성 과정, 예를 들어 생합성 반응, 배출 펌프 기능 및 동화성 세포 성장 및 분할에 의해 소비된다.As used herein, the term “adenosine 5′-triphosphate (ATP)” refers to a multifunctional nucleotide that functions as the “molecular current” of intracellular energy transfer. ATP transports chemical energy for metabolism in cells and is produced as an energy source during the course of cellular respiration. ATP is consumed by many enzymes and by a series of cellular processes such as biosynthetic reactions, discharge pump function and assimilation cell growth and division.

본원에서 사용될 때, 용어 "아데노신 디포스페이트 (ADP)"는 ATPase에 의한 ATP 탈인산화의 생성물이다. ADP는 ATP 합성에 의해 다시 ATP로 전환된다. 호기성 호흡하는 세포에서, 생리학적 조건 하에, ATP 신타제는 에너지원으로서 ETS에 의해 생성된 양성자 구동력 Δp를 사용하면서 ATP를 생성하는 것으로 이해된다. 상기 방식으로 에너지를 생성하는 전체 과정을 산화적 인산화로 칭한다. 산화적 인산화의 전체 반응 순서는 ADP + Pi → ATP이다. 생물학적 반응을 구동시키는 근원적인 힘은 반응물과 생성물의 깁스 (Gibbs) 자유 에너지이다. 깁스 자유 에너지는 작업하기 위해 이용가능한 ("자유") 에너지이고, 용어 깁스 자유 에너지 변화 (ΔG)는 작업하기 위해 막 내에서 이용가능한 자유 에너지의 변화를 나타낸다. 상기 자유 에너지는 엔탈피 (enthalpy; ΔH), 엔트로피 (entropy; ΔS) 및 온도의 함수이다 (엔탈피 및 엔트로피는 아래에 논의한다).As used herein, the term “adenosine diphosphate (ADP)” is the product of ATP dephosphorylation by ATPase. ADP is converted back to ATP by ATP synthesis. In aerobic respiratory cells, under physiological conditions, ATP synthase is understood to produce ATP using the proton driving force Δp produced by ETS as an energy source. The whole process of generating energy in this manner is called oxidative phosphorylation. The overall reaction sequence of oxidative phosphorylation is ADP + Pi → ATP. The underlying force that drives a biological reaction is the Gibbs free energy of reactants and products. Gibbs free energy is the ("free") energy available to work, and the term Gibbs free energy change (ΔG) refers to the change in free energy available within the membrane to work. The free energy is a function of enthalpy (ΔH), entropy (ΔS) and temperature (enthalpy and entropy are discussed below).

본원에서 사용될 때, 용어 "인산화 전위 (ΔGp)"는 ATP, ADP 및 Pi 농도의 임의의 주어진 세트에서 ATP 합성을 위한 ΔG를 나타낸다 (치수: kJ mol-1).As used herein, the term “phosphorylation potential (ΔGp)” refers to ΔG for ATP synthesis in any given set of ATP, ADP and Pi concentrations (dimensions: kJ mol −1 ).

본원에서 사용될 때, 용어 "CCCP"는 호흡 사슬의 고도의 독성 이온운반체 (ionophore) 및 짝풀림제인 카르보닐 시아나이드 m-클로로페닐히드라존을 나타낸다. CCCP는 막을 통한 양성자의 전도도를 증가시키고, ATP 합성을 ΔμH+로부터 짝풀기하고 ΔΨ 및 ΔpH 모두를 소산시킴으로써 고전적인 짝풀림제로서 작용한다.As used herein, the term "CCCP" refers to the carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone, which is a highly toxic ionophore and decoupling agent of the respiratory chain. CCCP acts as a classical decoupling agent by increasing the conductivity of protons through the membrane, by coupling ATP synthesis from ΔμH + and dissipating both ΔΨ and ΔpH.

본원에서 사용될 때, 용어 "탈분극" (비하전 (de-energization))은 세포의 형질막 또는 미토콘드리아 막 전위 ΔΨ의 절대값의 감소를 나타낸다. 임의의 세균 형질막의 탈분극이 ATP의 손실 및 증가된 유리 라디칼 (radical) 형성을 일으킬 것이라는 것은 당연하다. 임의의 진핵 세포의 미토콘드리아 탈분극이 ATP의 손실 및 증가된 유리 라디칼 형성을 일으킬 것이라는 것도 당연하다.As used herein, the term “depolarization” (de-energization) refers to a decrease in the absolute value of the cell's plasma membrane or mitochondrial membrane potential ΔΨ. It is no wonder that depolarization of any bacterial plasma membrane will result in loss of ATP and increased free radical formation. It is also natural that mitochondrial depolarization of any eukaryotic cells will result in loss of ATP and increased free radical formation.

본원에서 사용될 때, 용어 "엔탈피 변화 (ΔH)"는 막 시스템의 엔탈피 또는 열 함량의 변화를 나타내고, 막 시스템의 열역학 전위의 인용 또는 설명이다. As used herein, the term “enthalpy change (ΔH)” refers to a change in enthalpy or heat content of a membrane system and is a citation or description of the thermodynamic potential of the membrane system.

본원에서 사용될 때, 용어 "엔트로피 변화 (ΔS)"는 분자 수준에서 보다 무질서한 상태로 막 시스템의 엔트로피의 변화를 나타낸다. As used herein, the term “entropy change (ΔS)” refers to a change in entropy of a membrane system in a more disordered state at the molecular level.

용어 "레독스 스트레스"는 세포의 표준 환원/산화 전위 ("레독스") 상태와 상이한 세포 상태를 나타내다. 레독스 스트레스는 증가된 수준의 ROS, 감소된 수준의 글루타티온, 및 세포의 레독스 전위를 변경시키는 임의의 다른 상황을 포함한다.The term “redox stress” refers to a cell state that is different from the standard reduction / oxidation potential (“redox”) state of the cell. Redox stress includes increased levels of ROS, decreased levels of glutathione, and any other situation that alters the redox potential of the cell.

본원에서 사용될 때, 용어 "반응성 산소종"은 다음 카테고리 중 하나를 나타낸다: As used herein, the term “reactive oxygen species” refers to one of the following categories:

a) 수퍼옥시드 (Superoxide) 이온 라디칼 (O2 -); a) Superoxide ionic radical (O 2 );

b) 과산화수소 (비-라디칼) (H2O2); b) hydrogen peroxide (non-radical) (H 2 O 2 );

c) 히드록실 라디칼 (*OH); c) hydroxyl radicals ( * OH);

d) 히드록시 이온 (OH-).d) hydroxy ions (OH ).

이들 ROS는 일반적으로 반응 연쇄를 통해 발생한다: These ROS generally occur through reaction chains:

O2 → O2 - + 2H+ → H2O2 → OH- + *OH → OH- (e-) (e-) (e-) (e-) O 2 → O 2 - + 2H + → H 2 O 2 → OH - + * OH → OH - (e-) (e-) (e-) (e-)

본원에서 사용될 때, 용어 "단일항 (singlet) 산소"는 ("1O2")를 나타내고, 삼중항-여기된 (triplet-excited) 분자와의 상호작용을 통해 형성된다. 단일항 산소는 그의 전자가 역평행 스핀 (spin)으로 존재하는 비-라디칼 종이다. 단일항 산소 1O2는 그의 전자의 스핀 제한을 갖지 않기 때문에 매우 높은 산화력을 갖고, 쉽게 막 (예를 들어, 다가불포화 지방산 또는 PUFA를 통해) 아미노산 잔기, 단백질 및 DNA를 공격할 수 있다.As used herein, the term "singlet oxygen" refers to ("10 2 ") and is formed through interaction with a triplet-excited molecule. Singlet oxygen is a non-radical species whose electrons are present in antiparallel spin. Singlet oxygen 1O 2 has an extremely high oxidizing power, because no spin limits of his electronic, easy film (for example, a polyvalent unsaturated fatty acids or through the PUFA) may be an amino acid residue, attack the protein and DNA.

본원에서 사용될 때, 용어 "에너지 스트레스"는 세포 내의 ATP 수준을 변경시키는 상태를 나타낸다. 이는 미토콘드리아 및/또는 형질막에서 전자 수송, 및 짝풀기제 또는 ΔΨ 변경 방사선에 대한 노출의 변화일 수 있다.As used herein, the term "energy stress" refers to a condition that alters ATP levels in a cell. This may be a change in electron transport in mitochondria and / or plasma membranes, and exposure to a decoupling agent or ΔΨs altered radiation.

본원에서 사용될 때, 용어 "NIMELS 효과"는 본 발명을 이용하여 ΔΨ-steady로부터 ΔΨ-trans로 세포의 형질막 및 미토콘드리아막 수준에서 방사선 조사된 세포의 생물에너지 "상태"의 변형을 나타낸다. 구체적으로, NIMELS 효과는 그들의 에너지 필요를 위해 양성자 구동력 또는 화학삼투 전위를 이용하는 세포 동화 경로 또는 항미생물제 및/또는 암 내성 메카니즘을 약화시킬 수 있다.As used herein, the term “NIMELS effect” refers to the modification of the bioenergy “state” of a cell irradiated at the plasma membrane and mitochondrial membrane levels of the cell from ΔΨ-steady to ΔΨ-trans using the present invention. In particular, NIMELS effects may weaken cellular assimilation pathways or antimicrobial and / or cancer resistance mechanisms that utilize proton driving forces or chemoosmotic potentials for their energy needs.

본원에서 사용될 때, 용어 "주변세포질 공간 또는 주변세포질"은 그람-음성 세균에서 형질막과 외막 사이의 공간 및 그람-양성 세균 및 진균, 예를 들어 칸디다 및 트리코피톤 (Trichophyton) 종에서 형질막과 세포벽 사이의 공간을 나타낸다. 상기 주변세포질 공간은 영양분 획득, 펩티도글리칸의 합성, 전자 수송, 및 세포에 독성인 물질의 변경을 포함한 다양한 생화학적 경로에 관여된다. MRSA와 같은 그람-양성 세균에서, 주변세포질 공간에서 β-락타마제 효소가 페니실린계 항생제를 불활성화시키기 때문에 주변세포질 공간은 임상학상 매우 중요하다.As used herein, the term “peripheral cytoplasm or periplasm” refers to the space between the plasma membrane and the outer membrane in Gram-negative bacteria and the plasma membrane in Gram-positive bacteria and fungi, such as Candida and Trichophyton species. The space between the cell walls is shown. The periplasmic space is involved in various biochemical pathways, including nutrient acquisition, synthesis of peptidoglycans, electron transport, and alteration of substances that are toxic to cells. In Gram-positive bacteria such as MRSA, the periplasmic space is of great clinical importance because β-lactamase enzymes inactivate the penicillin antibiotics in the periplasmic space.

본원에서 사용될 때, 용어 "배출 펌프"는 분자 (예를 들어 항생제, 항진균제, 또는 독)를 세포로부터의 제거를 위해 세포의 세포질 또는 주변세포질로부터 외부 환경으로 에너지 의존 방식으로 이출시키는 능동 수송 단백질 조립체를 나타낸다.As used herein, the term “exhaust pump” refers to an active transport protein assembly that releases molecules (eg, antibiotics, antifungals, or poisons) in an energy dependent manner from the cytoplasm or periplasm of a cell to the external environment for removal from the cell. Indicates.

본원에서 사용될 때, 용어 "배출 펌프 억제제"는 세포로부터 분자를 이출시키는 배출 펌프의 능력을 저해하는 화합물 또는 전자기 방사선 전달 시스템 및 방법을 나타낸다. 특히, 본 발명의 배출 펌프 억제제는 ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi 또는 ΔΨ-steady-bact의 변형을 통해 치료적 항생제, 항진균제, 항신생물제 및 독을 세포로부터 방출시키는 펌프의 능력을 저해할 전자기 방사선의 형태이다.As used herein, the term “exhaust pump inhibitor” refers to a compound or electromagnetic radiation delivery system and method that inhibits the ability of the excretion pump to release molecules from cells. In particular, the excretion pump inhibitors of the present invention utilize the pump's ability to release therapeutic antibiotics, antifungal agents, anti-neoplastic agents and venom from cells through modification of ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi or ΔΨ-steady-bact. It is a form of electromagnetic radiation to inhibit.

"배출 펌프 내성 메카니즘을 활용하는" 세포는 세균 또는 진균 또는 암 세포가 항균 및/또는 항진균 및/또는 항신생물제를 그들의 세포질 또는 주변세포질로부터 세포의 외부 환경으로 이출시켜, 세포 내에서 이들 물질의 농도를 세포의 성장 및/또는 증식을 억제하기 위해 필요한 농도 미만으로 감소시키는 것을 의미한다.Cells that "utilize drainage pump resistance mechanisms" allow bacteria or fungi or cancer cells to release antimicrobial and / or antifungal and / or anti-neoplastic agents from their cytoplasm or periplasm to the cell's external environment, thereby reducing the By reducing the concentration below the concentration necessary to inhibit the growth and / or proliferation of the cells.

세포 성장의 맥락에서, 용어 "억제하다"는 세포 집단의 성장 및/또는 증식의 속도가 감소하고, 가능하다면 중지하는 것을 의미한다.In the context of cell growth, the term “inhibit” means that the rate of growth and / or proliferation of the cell population is reduced and, if possible, stopped.

단백질 화학에서, 1차 구조는 아미노산의 선형 배열을 나타내고, 2차 구조는 선형 아미노산 구조가 나선 또는 β-파형 (pleated) 시트 구조를 형성하는지를 나타내고, 단백질 또는 임의의 다른 거대분자의 3차 구조는 그의 3차원 구조이거나 달리 말하면 전체 단일쇄 분자의 그의 공간 조직 (입체형태 포함)이고; 4차 구조는 다수-서브유닛 복합체 내의 다수의 3차 구조 단백질 분자의 배열이다. In protein chemistry, the primary structure indicates a linear arrangement of amino acids, the secondary structure indicates whether the linear amino acid structure forms a spiral or β-pleated sheet structure, and the tertiary structure of a protein or any other macromolecule Its three-dimensional structure or in other words its spatial organization (including its stereotype) of the whole single-chain molecule; The quaternary structure is an arrangement of a plurality of tertiary structural protein molecules in a multi-subunit complex.

본원에서 사용될 때, 용어 "단백질 스트레스"는 효소 및 막 수송에 참여하는 다른 단백질을 포함한 단백질의 3차 및 4차 구조에서 열역학 변형을 나타낸다. 상기 용어는 단백질의 변성, 단백질의 미스폴딩 (misfolding), 단백질의 가교결합, 사슬간 및 사슬내 결합, 예를 들어 디술피드 결합의 산소-의존적 및 독립적 산화 모두, 개별 아미노산의 산화 등을 포함하나 이로 제한되지 않는다.As used herein, the term “protein stress” refers to thermodynamic modifications in tertiary and quaternary structures of proteins, including enzymes and other proteins involved in membrane transport. The term includes denaturation of proteins, misfolding of proteins, crosslinking of proteins, both interchain and intrachain linkages, eg, oxygen-dependent and independent oxidation of disulfide bonds, oxidation of individual amino acids, etc. It is not limited to this.

용어 "pH 스트레스"는 세포내 pH의 변형, 즉, 약 6.0 미만으로 세포내 pH의 감소 또는 약 7.5 pH 초과로 세포내 pH의 증가를 나타낸다. 이는 예를 들어, 세포를 본원에 기재된 본 발명에 노출시키고, 세포막 성분을 변경시키거나 정상-상태 막 전위 ΔΨ-steady의 변화를 유발함으로써 일어날 수 있다.The term “pH stress” refers to a change in intracellular pH, ie, a decrease in intracellular pH below about 6.0 or an increase in intracellular pH above about 7.5 pH. This can occur, for example, by exposing the cells to the invention described herein and altering cell membrane components or causing changes in steady-state membrane potential ΔΨ-steady.

본원에서 사용될 때, 용어 "항진균 분자"는 살진균성 또는 정진균성인 화학물 또는 화합물을 나타낸다. 주요 효능은 내성 진균 균주에서 동화 반응 및/또는 배출 펌프 활성을 억제함으로써, 또는 에너지를 위해 양성자 구동력 또는 화학삼투 전위를 필요로 하는 다른 내성 메카니즘을 억제함으로써 항진균 분자를 강화시키는 본 발명의 능력이다.As used herein, the term “antifungal molecule” refers to a chemical or compound that is fungicidal or fungal. The main efficacy is the ability of the present invention to enhance antifungal molecules by inhibiting assimilation reactions and / or draining pump activity in resistant fungal strains, or by inhibiting other resistance mechanisms that require proton driving force or chemoosmotic potential for energy.

본원에서 사용될 때, 용어 "항균 분자 (또는 항균제)"는 살균성 또는 정균성인 화학물 또는 화합물을 나타낸다. 다른 주요 효능은 내성 세균 균주에서 배출 펌프 활성을 억제함으로써, 또는 에너지를 위해 양성자 구동력 또는 화학삼투 전위를 필요로 하는 동화 반응 및/또는 내성 메카니즘을 억제함으로써 항균 분자를 강화시키는 본 발명의 능력에 있다. As used herein, the term “antimicrobial molecule (or antimicrobial agent)” refers to a chemical or compound that is bactericidal or bacteriostatic. Another major effect lies in the ability of the present invention to enhance antimicrobial molecules by inhibiting drainage pump activity in resistant bacterial strains, or by inhibiting anabolic reactions and / or resistance mechanisms that require proton driving or chemical osmotic potential for energy. .

본원에서 사용될 때, 항균 또는 항진균 분자의 "억제 농도-미만"은 집단 내의 대다수의 표적 세포를 억제하기 위해 요구되는 농도 미만의 농도를 나타낸다. (하나의 측면에서, 표적 세포는 치료를 위해 표적화되는 세포이고, 세균, 진균 및 암 세포를 포함하나 이로 제한되지 않는다). 일반적으로, 억제 농도 미만은 구체적으로 달리 진술하지 않으면 표적 세포의 성장 또는 증식을 적어도 10% 감소시키기 위해 요구되는 농도로서 정의되는 최소 억제 농도 (MIC) 미만의 농도를 나타낸다.As used herein, "inhibition concentration-less than" of an antimicrobial or antifungal molecule refers to a concentration below the concentration required to inhibit the majority of target cells in the population. (In one aspect, the target cell is the cell targeted for treatment, including but not limited to bacterial, fungal and cancer cells). In general, less than the inhibitory concentration refers to a concentration below the minimum inhibitory concentration (MIC), which is defined as the concentration required to reduce the growth or proliferation of the target cell by at least 10% unless specifically stated otherwise.

본원에서 사용될 때, 용어 "최소 억제 농도" 또는 MIC는 미생물의 성장을 억제시키는 최저 유효 또는 치료 농도로서 정의된다.As used herein, the term “minimum inhibitory concentration” or MIC is defined as the lowest effective or therapeutic concentration that inhibits the growth of a microorganism.

본원에서 사용될 때, 용어 제약 물질 또는 분자 (예를 들어, 항균 또는 항진균제)의 "치료 유효량"은 NIMELS와 함께, 표적 (병원성) 세포에 의해 유발된 하나 이상의 증상을 부분적으로 또는 완전히 경감시킬 물질의 농도를 나타낸다. 특히, 치료 유효량은 NIMELS와 함께 (1) 환자의 신체에서 표적 세포의 집단을 제거하지 않더라도 감소시키거나, (2) 환자의 신체에서 표적 세포의 증식을 억제하거나 (즉, 중지시키지 않더라도 느리게 하거나), (3) 감염의 확산을 억제하거나 (즉, 중지시키지 않더라도 느리게 하거나), (4) 감염과 연관된 증상을 경감하는 (그렇지 않으면 제거하는) 물질의 양을 나타낸다.As used herein, the term “therapeutically effective amount” of a pharmaceutical substance or molecule (eg, an antibacterial or antifungal agent), together with NIMELS, refers to a substance that will partially or completely alleviate one or more symptoms caused by the target (pathogenic) cell. Indicates concentration. In particular, the therapeutically effective amount is reduced in combination with NIMELS (1) even if the population of target cells is not removed from the patient's body, or (2) inhibits (ie, slows even if not stopped) the growth of target cells in the patient's body. , (3) slowing down the spread of the infection (ie, slowing it down if not stopped), or (4) reducing the amount of the substance associated with the infection (or eliminating it).

본원에서 사용될 때, 용어 "상호작용 계수"는 표적 세포에서 NIMELS 레이저 및/또는 항미생물 분자 사이의 정균/살균 및/또는 정진균/살진균 상호작용의 크기의 수치 표현으로서 정의된다.As used herein, the term “coefficient of interaction” is defined as a numerical representation of the magnitude of bacteriostatic / sterile and / or bacteriostatic / fungicidal interactions between a NIMELS laser and / or antimicrobial molecule in a target cell.

생물학적 막에서 에너지 변환의 열역학Thermodynamics of Energy Conversion in Biological Membranes

본 발명은 세포막 생물학적 열역학 (생물에너지)를 교란시키고, 그 결과로 인한 방사선 조사된 세포의 적당하게 정상적인 에너지 변환 및 에너지 전환을 하는 능력 감소에 관한 것이다.The present invention is directed to disturbing cell membrane biological thermodynamics (bioenergy) and consequently reducing the ability of moderately normal energy conversion and energy conversion of irradiated cells.

본 발명의 방법 및 시스템은 동일한 막에서 ΔΨ 및 Δp의 추가 변경을 유도하도록 Ψd-plas-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plas-fungi, Ψd-mito-fungi 및 Ψd-plas-bact를 광학적으로 변경 및 변형시킨다. 이는 쌍극자 전위 Ψd의 변화를 유발하는, 지질 이중층의 장쇄 지방산 내의 C-H 공유 결합의 표적화된 근적외선 방사선 조사에 의해 유발된다.The method and system of the present invention optically convert Ψd-plas-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plas-fungi, Ψd-mito-fungi and Ψd-plas-bact to induce further alterations of ΔΨ and Δp on the same membrane. To change and modify. This is caused by targeted near-infrared irradiation of C-H covalent bonds in the long chain fatty acids of the lipid bilayer, causing a change in dipole potential Ψd.

상기 생물에너지 변형의 과정을 이해하는 것을 돕기 위해, 생물학적 막에서 막 생물에너지 및 에너지 변환에 대한 열역학 적용에 대해 다음과 같은 설명을 제시한다. 우선, 막 (지질 이중층, 도 1 참조)은 쌍극성 기 및 분자, 주로 인지질 (도 2) 및 물의 에스테르 연결의 구조적 회합으로부터 생성되는 유의한 쌍극자 전위 Ψd를 갖는다. 이들 쌍극성 기는 탄화수소 상이 외막 구역에 관하여 양전위가 되도록 배향된다 (도 3). 쌍극자 전위의 정도는 대체로 크고, 대개 수백 밀리볼트이다. 제2의 주요 전위 (막을 가로지른 전하의 분리)는 막횡단 전위 ΔΨ를 생성한다. 막횡단 전위는 막의 2개의 측면에서 벌크 수성상들 사이의 전기 전위 차이로서 정의되고, 막을 가로질러 전하를 띈 분자의 선택적 수송으로부터 생성된다. 대개, 세포막의 세포질 측면에서 전위는 세포외 생리학적 용액에 대해 음전위이다 (도 4A).To help understand the process of bioenergy transformation, the following description is given of the application of thermodynamics to membrane bioenergy and energy conversion in biological membranes. First, the membrane (lipid bilayer, see FIG. 1) has a significant dipole potential Ψd resulting from the structural association of the dipolar groups and the ester linkage of molecules, mainly phospholipids (FIG. 2) and water. These bipolar groups are oriented such that the hydrocarbon phase becomes positive with respect to the outer membrane zone (FIG. 3). The degree of dipole potential is large, usually hundreds of millivolts. The second major potential (separation of the charge across the film) produces the transmembrane potential ΔΨ. The transmembrane potential is defined as the electrical potential difference between the bulk aqueous phases on two sides of the membrane, resulting from the selective transport of charged molecules across the membrane. Usually, the potential on the cytoplasmic side of the cell membrane is negative for extracellular physiological solution (FIG. 4A).

쌍극자 전위 Ψd는 모든 형질막 및 미토콘드리아막의 정전기 전위의 크고 기능상 중요한 부분을 구성한다. Ψd는 막 내부의 전기장을 변형시켜, 비극성 이중층 중심에 실질적인 양전하를 생성시킨다. 상기 "양전하"의 결과로서, 지질 막은 양전하 및 음전하를 띈 소수성 이온 사이의 침투율에서 실질적인 (예를 들어, 6차수 이하의 크기) 차이를 나타낸다. Ψd는 또한 친지성 이온에 대한 막 투과성에서 중요한 역할을 한다.Dipole potential Ψd constitutes a large and functionally important part of the electrostatic potential of all plasma membranes and mitochondrial membranes. Ψd deforms the electric field inside the film, creating a substantial positive charge at the center of the nonpolar bilayer. As a result of this "positive charge", the lipid membrane exhibits a substantial (eg, six orders of magnitude or less) difference in penetration between positively and negatively charged hydrophobic ions. Ψd also plays an important role in membrane permeability to lipophilic ions.

수많은 세포성 과정, 예를 들어 단백질 (효소)의 결합 및 삽입, 단백질의 측면 확산, 리간드-수용체 인식, 및 내인성 및 외인성 분자에 대한 막 융합에서 특정 단계는 막 이중층의 물리적 특성 Ψd에 크게 의존한다. 모델 막 시스템에서 연구에서는 순수한 지질에서 등온 상 전이, 상이한 상 분리, 및 혼합물 내에 개별 성분들의 구분되는 클러스터링 (clustering)을 유발시키는 1가 및 다가 이온의 능력을 설명하였다. 막에서, 상기한 것과 같은 변화는 막-매립된 단백질 및 사이토크롬 (도 4B)의 입체형태적 동역학에 대해, 보다 구체적으로, 그들의 작동 사이클 동안 그들의 막횡단 도메인에서 큰 입체형태적 재배열을 하는 단백질 (도 5)에 대해 물리적인 영향을 발휘할 수 있다. 가장 중요하게는, Ψd의 변화는 막 효소 활성을 조절하는 것으로 생각된다.Certain steps in numerous cellular processes, such as binding and insertion of proteins (enzymes), lateral diffusion of proteins, ligand-receptor recognition, and membrane fusion to endogenous and exogenous molecules, depend heavily on the physical properties Ψd of the membrane bilayer. . Studies in model membrane systems have demonstrated the ability of monovalent and multivalent ions to induce isothermal phase transitions in pure lipids, different phase separations, and distinct clustering of individual components in a mixture. In membranes, such changes as described above are directed to conformational kinetics of membrane-embedded proteins and cytochromes (FIG. 4B), more specifically during their working cycles, which result in large conformational rearrangements in their transmembrane domains. Physical effects may be exerted on the protein (FIG. 5). Most importantly, the change in Ψd is thought to modulate membrane enzyme activity.

에너지 변환Energy conversion

생물학적 막에서 에너지 변환은 일반적으로 다음의 3개의 상호관계된 메카니즘을 포함한다.Energy conversion in biological membranes generally involves the following three interrelated mechanisms.

1) 레독스 에너지의 막 양성자 전기화학 구배 ΔμH+로도 불리는 막횡단 이온성 전기화학 전위로 저장된 "자유 에너지"로의 변환. 양성자 펌프를 포함한 능동 수송에 참여하는 막의 2개의 측면들 사이의 상기 양성자 전기화학 전위 차이는 때때로 화학삼투 전위 또는 양성자 구동력으로도 불린다.1) Conversion of redox energy to "free energy" stored at the transmembrane ionic electrochemical potential, also called the membrane proton electrochemical gradient ΔμH + . The proton electrochemical potential difference between the two sides of the membrane that participates in active transport, including a proton pump, is sometimes also referred to as chemical osmotic potential or proton driving force.

2) 포유동물 세포에서, (Na+) 이온 전기화학 구배 Δμx+는 세포 밖으로 (Na+)의 능동 수송에 의해 형질막을 가로질러 유지된다. 이는 양성자 전기화학 전위와 다른 구배이지만, 포유동물 미토콘드리아 양성자 구동력 Δp-mito-mam로부터 산화적 인산화 동안 생산된 ATP를 통해 (펌프)로부터 생성된다.2) In mammalian cells, the (Na + ) ion electrochemical gradient Δμx + is maintained across the plasma membrane by active transport out of the cell (Na + ). This is a different gradient from the proton electrochemical potential, but is produced from (pump) via ATP produced during oxidative phosphorylation from mammalian mitochondrial proton driving force Δp-mito-mam.

3) 세포 내의 요구되는 용해질 및 대사체의 동시 축적과 함께 막을 가로질러 능동 수송을 추진하도록 ATP을 생성하기 위한 상기 "자유 에너지"의 이용 (에너지 전환)은 인산화 전위 ΔGp로 불린다. 즉, ΔGp는 ATP, ADP 및 Pi 농도의 임의의 주어진 세트에서 ATP 합성을 위한 ΔG이다.3) The use of this "free energy" (energy conversion) to generate ATP to drive active transport across the membrane with the simultaneous accumulation of required lysates and metabolites in the cell is called phosphorylation potential ΔGp. That is, ΔGp is ΔG for ATP synthesis at any given set of ATP, ADP and Pi concentrations.

정상-상태 Steady-state 막횡단Transmembrane 전위 (ΔΨ- Potential (ΔΨ- steadysteady ))

막 "시스템"의 상태는 그의 화학 전위 구배 ΔμH+ 및 E (에너지)의 값이 일시적으로 독립적이고, 시스템의 가장자리를 가로질러 에너지의 흐름 (flux)이 없을 때 평형이다. ΔμH+ 및 E의 막 시스템 변수는 일정하지만, 시스템을 가로질러 움직이는 에너지의 순수한 흐름이 존재하면, 상기 막 시스템은 정상-상태이고, 일시적 의존성이다.The state of the membrane “system” is equilibrium when the values of its chemical potential gradients ΔμH + and E (energy) are temporarily independent and there is no flux of energy across the edge of the system. The membrane system parameters of ΔμH + and E are constant, but if there is a pure flow of energy moving across the system, the membrane system is steady-state and transiently dependent.

세포 (호흡하고, 성장하고, 분할하는 세포)의 상기 일시적 의존성 정상-상태 막횡단 및/또는 미토콘드리아 전위 (ΔΨ-steady)에 촛점을 맞춘다. 정상적인 전자 수송 및 산화적 인산화 동안 전자 및 양성자의 유동, 또는 미토콘드리아 또는 형질막을 가로지르는 N+/K+ 이온의 유동의 상기 "정상-상태"는 내인성 또는 외인성 사건에 의해 방해되지 않는다면 아마도 장래에 계속될 것이다. 막 열역학의 임의의 외인성 변형은 과도-상태 막횡단 및/또는 미토콘드리아 전위 ΔΨ-trans를 일으킬 것이고, ΔΨ-steady로부터 ΔΨ-trans로의 상기 변화가 본 발명의 목적이다.The transient dependence of the cells (cells that breathe, grow and divide) focuses on steady-state transmembrane and / or mitochondrial translocation (ΔΨ-steady). The "steady-state" of the flow of electrons and protons, or the flow of N + / K + ions across the mitochondria or plasma membrane during normal electron transport and oxidative phosphorylation, probably continues in the future if not disrupted by endogenous or exogenous events Will be. Any exogenous modification of membrane thermodynamics will result in a transient-state transmembrane and / or mitochondrial potential ΔΨ-trans, the above change from ΔΨ-steady to ΔΨ-trans.

상태 변수 ΔΨ-steady와 ΔΨ-trans 사이의 수학적 관계는 상태 방정식으로 불린다. 열역학에서, 상태 함수 (상태 양)는 시스템의 전류 상태에만 의존하는 특성 또는 시스템이다. 이는 시스템이 그의 특정 상태를 얻는 방식에 의존한다. 본 발명은 막의 생물에너지를 열역학적 정상-상태 조건 ΔΨ-steady로부터 전이 상태 ΔΨ-trans에서 에너지 스트레스 및/또는 레독스 스트레스 중 하나로 이동시키도록 일시적 의존 방식으로 막횡단 및/또는 미토콘드리아 전위 ΔΨ의 상태의 전이를 용이하게 한다. The mathematical relationship between the state variables ΔΨ-steady and ΔΨ-trans is called the state equation. In thermodynamics, the state function ( state amount ) is a property or system that depends only on the current state of the system. It depends on how the system gets its particular state. The present invention provides a method of transmembrane and / or mitochondrial potential ΔΨ in a transiently dependent manner to transfer the bioenergy of the membrane from a thermodynamic steady-state condition ΔΨ-steady to a transitional state ΔΨ-trans to one of energy stress and / or redox stress. Facilitate the transition.

이는 ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi, ΔΨ-steady-Bact, ΔΨ-steady-mito-mam 및 ΔΨ-steady-mito-fungi에서 일어날 수 있다. 이론에 매이기를 바라지 않지만, 상기 전이는 쌍극자 전위 Ψd의 변화를 일으키는 지질 이중층의 장쇄 지방산 내의 C-H 공유 결합의 표적화된 근적외선 방사선 조사 (930 nm 파장을 사용하는), 및 막의 ΔΨ-steady 및 레독스 전위를 동시에 변경시킬 사이토크롬 사슬의 표적화된 근적외선 방사선 조사 (870 nm의 λ를 사용하는)에 의해 유발되는 것으로 생각된다. This can occur in ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi, ΔΨ-steady-Bact, ΔΨ-steady-mito-mam and ΔΨ-steady-mito-fungi. Without wishing to be bound by theory, the transition is targeted near-infrared irradiation (using a 930 nm wavelength) of CH covalent bonds in the long chain fatty acids of the lipid bilayer causing changes in dipole potential Ψd, and the ΔΨ-steady and redox potential of the membrane. It is thought to be caused by targeted near-infrared irradiation (using λ of 870 nm) of the cytochrome chain, which will simultaneously alter.

열역학 제1 법칙 및 막First Law and Membrane of Thermodynamics

열역학 제1 법칙 (막 시스템에 대해 진실인)의 원칙적인 측면은 격리된 시스템의 에너지가 보존되고, 열 및 일이 모두 에너지의 동등한 형태로서 간주되는 것이다. 따라서, 막 시스템의 에너지 수준 (Ψd 및 ΔΨ)은 주어진 거리에 걸쳐 또는 부피의 요소 내에서 각각 힘 또는 압력 작용에 의해 발휘되는 기계적 일의 증가 또는 감소; 및/또는 막 내의 온도 구배를 통해 전도된 비-파괴적인 열에 의해 변경될 수 있다.The principle aspect of the First Law of Thermodynamics (true to membrane systems) is that the energy of the isolated system is conserved, and both heat and work are regarded as equivalent forms of energy. Thus, the energy levels (Ψd and ΔΨ) of the membrane system can increase or decrease the mechanical work exerted by force or pressure action, respectively, over a given distance or within an element of volume; And / or non-destructive heat conducted through a temperature gradient in the membrane.

상기 법칙 (에너지 보존의 법칙)은 그의 주변으로부터 격리된 시스템의 총 에너지는 변하지 않는 것을 가정한다. 따라서, 시스템에 일정량의 (에너지) 열 및 일의 첨가는 시스템의 에너지의 변화로 반영되어야만 한다.The law (law of energy conservation) assumes that the total energy of a system isolated from its surroundings does not change. Therefore, the addition of a certain amount of (energy) heat and work to the system must be reflected in the change in the energy of the system.

적외선 방사선의 흡수Absorption of infrared radiation

적외선 방사선의 개별 광자는 자외선 방사선의 광자에서 보이는 것과 같은 전자 전이 (분자로)를 유도하기에 충분한 에너지를 함유하지 않는다 (예를 들어, 전자-볼트로 측정될 때). 그 때문에, 적외선 방사선의 흡수는 분자 결합의 가능한 진동 및 회전 상태에서 작은 에너지 차이를 갖는 화합물에 제한된다.Individual photons of infrared radiation do not contain enough energy (e.g., as measured by electron-volts) to induce electron transitions (molecules) as seen in photons of ultraviolet radiation. As such, absorption of infrared radiation is limited to compounds with small energy differences in the possible vibrational and rotational states of molecular bonding.

정의 상, 적외선 방사선을 흡수하는 막 이중층에 있어서, 적외선 광자를 흡수하는 지질 이중층의 분자 결합 내의 진동 또는 회전은 막의 쌍극자 전위에서 순수한 변화를 일으켜야 한다. 적외선 방사선의 주파수 (파장)가 흡수하는 분자 (즉, 장쇄 지방산 내의 C-H 공유 결합)의 진동 주파수와 일치하면, 방사선은 흡수되어 Ψd의 변화를 일으킬 것이다. 이는 Ψd-plas-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plas-fungi, Ψd-mito-fungi 및 Ψd-plas-bact에서 일어날 수 있다. 즉, 본원에 기재된 방법 및 시스템을 사용하여 모든 세포 지질 이중층의 엔탈피 및 엔트로피 (ΔH 및 ΔS)의 직접적이고 표적화된 변화를 일으킬 수 있다.By definition, for membrane bilayers that absorb infrared radiation, vibrations or rotations within the molecular bonds of the lipid bilayers that absorb infrared photons should result in a pure change in the dipole potential of the membrane. If the frequency (wavelength) of the infrared radiation coincides with the oscillation frequency of the absorbing molecule (ie, C-H covalent bond in the long chain fatty acid), the radiation will be absorbed and cause a change in Ψd. This can occur in Ψd-plas-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plas-fungi, Ψd-mito-fungi and Ψd-plas-bact. That is, the methods and systems described herein can be used to cause direct and targeted changes in enthalpy and entropy (ΔH and ΔS) of all cellular lipid bilayers.

본 발명은 위에서 소개하고 부분적으로 실험 데이타로부터 유도된 통찰의 조합에 기초하고, 이는 다음의 것들을 포함한다:The present invention is based on a combination of insights introduced above and derived in part from experimental data, which includes:

특유한 단일 파장 (870 nm 및 930 nm)이 ROS 및 독성 단일항 산소 반응의 생성 및 상호작용의 결과로서 세균 세포 (원핵생물), 예를 들어 이. 콜라이 및 (진핵생물), 예를 들어 차이니스 햄스터 난소 세포 (CHO)를 치사시킬 수 있음이 이해된다 (예를 들어, 그 전체 내용을 본원에 참조로 포함시킨 미국 특허 출원 10/649910 (2003년 8월 26일 출원)과 미국 특허 출원 10/776106 (2004년 2월 11일 출원) 참조). 상기 NIMEL 시스템을 사용하여, 개별 870 nm 및 930 nm 파장을 피하는 대신, 본 발명의 레이저 시스템 및 과정 (NIMEL 시스템)은 치료적 레이저 시스템을 위해 상기 파장의 사용을 유리하게 활용하기 위해 광 포획 (optical trap)에서 사용되는 것과 같은 공초점 레이저 현미경에서 전형적으로 발견되는 것보다 5 로그 더 작은 전력 밀도 (~ 500,000 w/㎠ 작은 전력)에서 파장을 조합하는 것이 확립되었다.Distinct single wavelengths (870 nm and 930 nm) result in the interaction and generation of ROS and toxic singlet oxygen responses to bacterial cells (prokaryotes), for example E. coli. It is understood that E. coli and (eukaryotes) such as Chinese hamster ovary cells (CHO) can be killed (see, eg, US Patent Application 10/649910 (2003), which is hereby incorporated by reference in its entirety). 8/26/106 (filed Feb. 11, 2004). Using the NIMEL system, instead of avoiding individual 870 nm and 930 nm wavelengths, the laser system and process (NIMEL system) of the present invention provides optical capture to advantageously utilize the use of the wavelength for therapeutic laser systems. It has been established to combine wavelengths at a power density (~ 500,000 w / cm 2 smaller power) that is 5 log smaller than typically found in confocal laser microscopy such as those used in traps.

이는 방사선 조사 영역 내의 모든 세포의 ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi, ΔΨ-steady-Bact, ΔΨ-steady-mito-mam 및 ΔΨ-steady-mito-fungi의 변경, 조작 및 탈분극의 명확한 목적을 위해 이루어진다. 이는 본 발명에서 지질 이중층의 장쇄 지방산 내의 C-H 공유 결합의 표적화된 근적외선 방사선 조사 (930 nm 에너지를 사용하는)에 의해 달성되어, 방사선 조사 영역 내의 모든 세포의 쌍극자 전위 Ψd-plas-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plas-fungi, Ψd-mito-fungi 및 Ψd-plas-bact의 변화를 일으킨다. 두번째로, 사이토크롬 사슬의 근적외선 방사선 조사 (870 nm를 사용하는)은 사이토크롬을 갖는 막 (즉, 세균 형질막, 및 진균 및 포유동물 미토콘드리아)의 ΔΨ-steady 및 레독스 전위를 추가로 변경할 것이다.This is a clear purpose of altering, manipulating and depolarizing ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi, ΔΨ-steady-Bact, ΔΨ-steady-mito-mam, and ΔΨ-steady-mito-fungi of all cells within the radiation region. Is done for. This is accomplished in the present invention by targeted near-infrared irradiation (using 930 nm energy) of CH covalent bonds in the long chain fatty acids of the lipid bilayer, thus dipole potentials Ψd-plas-mam, Ψd-mito of all cells in the radiation region. -mam, Ψd-plas-fungi, Ψd-mito-fungi and Ψd-plas-bact. Second, near-infrared irradiation of the cytochrome chain (using 870 nm) will further alter the ΔΨ-steady and redox potentials of membranes with cytochromes (ie bacterial plasma membranes and fungal and mammalian mitochondria) .

직접적 발색단 (chromophore) (사이토크롬 및 장쇄 지방산 내의 C-H 결합)으로서 작용하여, 본 발명의 방사선 조사 경로 내의 모든 세포성 지질 이중층에 대해 막 지질 및 사이토크롬의 분자 동역학에서 직접적 엔탈피 및 엔트로피 변화가 존재할 것이다. 이는 방사선 조사된 세포 내의 모든 막에서 각각의 막 쌍극자 전위 Ψd를 변경시키고, 동시에 막 전위 ΔΨ의 절대값을 변경시킬 것이다.Acting as a direct chromophore (CH bonds in cytochrome and long chain fatty acids), there will be a direct enthalpy and entropy change in the molecular kinetics of membrane lipids and cytochromes for all cellular lipid bilayers within the irradiation pathway of the present invention. . This will change each membrane dipole potential Ψ d in all the membranes within the irradiated cells, while at the same time changing the absolute value of the membrane potential ΔΨ.

상기 변화는 선형 1-광자 과정으로 NIMEL 시스템으로부터 에너지를 흡수할 때 지질 및 사이토크롬의 메탈로-단백질 반응 중심의 유의하게 증가된 분자 운동 (즉, ΔS)을 통해 일어난다. 지질 이중층 및/또는 사이토크롬 내의 작은 열역학 이동으로도 쌍극자 전위 Ψd를 변화시키기에 충분할 것이므로, 부착된 전자 수송 단백질 또는 막횡단 단백질의 분자 형상 (및 따라서 효소적 반응성)은 덜 기능적으로 될 것이다. 이는 방사선 조사된 세포 내의 모든 막에서 ΔΨ에 직접적으로 영향을 미치고 변형시킬 것이다.The change occurs through significantly increased molecular motion (ie, ΔS) of the metallo-protein response centers of lipids and cytochromes when absorbing energy from the NIMEL system in a linear one-photon process. Since even small thermodynamic shifts in the lipid bilayer and / or cytochrome will be sufficient to change the dipole potential Ψ d, the molecular shape (and thus enzymatic reactivity) of the attached electron transport protein or transmembrane protein will be less functional. This will directly affect and modify ΔΨ in all membranes within the irradiated cells.

NIMELS 효과는 중요하게는 세포막에 대한 열적 또는 제거적인 (ablative) 기계적 손상 없이 본원에 기재된 방법 및 시스템에 따라 일어난다. 상기 조합되고 표적화된 저용량 방식은 그렇지 않으면 에너지의 광선 경로 내의 모든 막에 실제 기계적 손상을 일으킬 기존의 방법과 구분되는 변화 및 개선이다.NIMELS effects occur according to the methods and systems described herein, without significant thermal or ablative mechanical damage to the cell membrane. The combined and targeted low dose approach is a change and improvement that distinguishes it from existing methods that would otherwise cause actual mechanical damage to all films in the light path of energy.

막 엔트로피 및 열역학 제2 법칙Second Law of Membrane Entropy and Thermodynamics

열의 다른 형태의 에너지로의 전환은 결코 완벽하지 않고, (열역학 제2 법칙에 따라) 항상 엔트로피의 증가가 동반되어야 한다. 엔트로피 (막 내의)는 반응에서 그의 변화가 (에너지) 열 입력 또는 출력 및 회합된 분자 재배열에서의 변화로 인한 반응의 방향을 설명하는 상태 함수이다.The conversion of heat to other forms of energy is never perfect and must always be accompanied by an increase in entropy (according to the second law of thermodynamics). Entropy (in the membrane) is a state function that describes the direction of the reaction whose changes in the reaction are due to changes in the (energy) heat input or output and associated molecular rearrangements.

열 및 기계적 에너지는 그들의 기초적인 성질 (에너지의 형태로서)에서는 동등하지만, 열 에너지를 일로 전환시키는 능력에는 제한이 있고, 즉, 너무 많은 열은 막 구조물을 영구적으로 손상시키고, 양 방향에서 일 또는 유익한 에너지 변화를 방지할 수 있다.Although thermal and mechanical energy are equivalent in their basic properties (in the form of energy), there is a limit to the ability to convert thermal energy into work, ie too much heat permanently damages the membrane structure and works or works in both directions. Beneficial energy changes can be prevented.

NIMELS 효과는 지질 이중층의 수준에서 방사선 조사된 세포의 엔트로피 "상태"를 일시적 의존 방식으로 변형시킬 것이다. 상기 엔트로피의 증가는 모든 방사선 조사된 막 (미토콘드리아 및 형질)의 Ψd을 변경시키고, 따라서 세포막을 가로지르는 전자 및 양성자의 "정상-상태" 유동을 열역학적으로 변경시킬 것이다 (도 6 및 7). 이는 다시 정상-상태 막횡단 전위 ΔΨ-steady를 과도-상태 막 전위 (ΔΨ-tran)로 변화시킬 것이다. 상기 현상은 다음의 것에서 일어날 것이다:The NIMELS effect will modify the entropy "state" of irradiated cells at the level of the lipid bilayer in a transiently dependent manner. This increase in entropy will alter the Ψd of all irradiated membranes (mitochondria and traits), thus thermodynamically altering the "normal-state" flow of electrons and protons across the cell membrane (FIGS. 6 and 7). This will in turn change the steady-state transmembrane potential ΔΨ-steady to the transient-state membrane potential (ΔΨ-tran). The phenomenon will occur in the following:

1) 포유동물 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-mam;1) mammalian transmembrane translocation ΔΨ-plas-mam;

2) 진균 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-fungi;2) fungal plasma transmembrane translocation ΔΨ-plas-fungi;

3) 세균 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-bact;3) bacterial transmembrane translocation ΔΨ-plas-bact;

4) 포유동물 미토콘드리아 막횡단 전위 ΔΨ-mito-mam; 및4) mammalian mitochondrial transmembrane potential ΔΨ-mito-mam; And

5) 진균 미토콘드리아 막횡단 전위 ΔΨ-mito-fungi.5) Fungal mitochondrial transmembrane potential ΔΨ-mito-fungi.

이는 막 물질 특성을 변경시킬 수 있을 정도의 동역학적 무질서 (막 내에서)를 유발하는, 유동 모자이크 막 내의 장쇄 지방산의 C-H 결합의 수준에서 표적화된 엔탈피 변화의 직접적인 결과이다. 상기 유동 모자이크는 엔트로피가 증가하고, 전자 수송 단백질의 3차 및 4차 특성을 파괴할 수 있어서, 레독스 스트레스, 에너지 스트레스 및 후속적인 ROS의 생성을 유발하고, 이는 막을 더욱 손상시키고 추가로 생물에너지를 변경시킬 것이다.This is a direct result of targeted enthalpy changes at the level of C-H binding of long chain fatty acids in flow mosaic membranes, causing kinetic disorders (within membranes) that may alter membrane material properties. The flow mosaic increases entropy and can destroy tertiary and quaternary properties of electron transport proteins, leading to redox stress, energy stress and subsequent production of ROS, which further damage the membrane and further bioenergy Will change.

호흡하는 세포의 전자 수송 시스템의 주요 기능은 정상-상태 조건 하에 에너지를 변환시키는 것이다. 본 발명에 따른 기술은 상기 변환 과정 상의 많은 관련 열역학적 상호작용을 일시적으로 기계-광학적으로 짝풀기하기 위해 사용된다. 이는 막의 양성자 전기화학 구배 ΔμH+ 및 양성자 구동력 및 Δp의 절대적 정량 값을 변경시키려는 명확한 의도로 이루어질 수 있다. 상기 현상은 특히 다음의 것에서 일어날 수 있다:The main function of the electron transport system of respiratory cells is to convert energy under steady-state conditions. The technique according to the invention is used to temporarily machine-optically couple many of the relevant thermodynamic interactions in the conversion process. This can be done with a clear intention to alter the proton electrochemical gradient ΔμH + and proton driving force of the membrane and the absolute quantitative value of Δp. This phenomenon can especially occur in the following:

1) 포유동물 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-mam);1) mammalian mitochondrial proton driving force (Δp-mito-mam);

2) 진균 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-fungi);2) fungal mitochondrial proton driving force (Δp-mito-fungi);

3) 진균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-fungi); 및3) fungal plasma membrane proton driving force (Δp-plas-fungi); And

4) 세균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-Bact).4) bacterial plasma membrane proton driving force (Δp-plas-Bact).

상기 현상은 다시 ATP의 인산화 및 합성에 이용가능한 깁스 자유 에너지 값 ΔG (ΔGp)을 감소시킬 수 있다. 본 발명은 필수적인 에너지 의존 동화 반응을 억제하고/하거나, 약물 요법을 강화시키고/시키거나, 세포 내성 메카니즘 (항미생물, 항진균 및 항신생물 분자에 대한)을 저하하기 위해 (많은 이들 내성 메카니즘은 이들 분자에 저항하고/하거나 배출시키기 위해 그들의 에너지 필요를 위해 양성자 구동력 또는 화학삼투 전위를 이용하므로) 이들 현상을 수행한다.This phenomenon can in turn reduce the Gibbs free energy value ΔG (ΔGp) available for phosphorylation and synthesis of ATP. The present invention seeks to inhibit essential energy dependent anabolic reactions and / or to enhance drug therapy and / or to lower cell resistance mechanisms (for antimicrobial, antifungal and anti-neoplastic molecules) (many of these resistance mechanisms are those molecules). These phenomena are carried out as they use proton driving forces or chemical osmotic potentials for their energy needs to resist and / or discharge.

ΔΨ-ΔΨ- steadysteady 의 변형의 결과로서 유리 Glass as a result of deformation of 라디칼Radical 생성 produce

산화적 인산화 및 다른 생물에너지 작업을 위한 화학적 짝풀림제의 작용은 막 (형질 또는 미토콘드리아)의 하전 상태에 의존하는 것으로 생각된다. 또한, 세균 막 또는 진핵생물 미토콘드리아 내막의 하전 상태는 세포 호흡 및 전자 수송 동안 일어나는 1차 양성자 전좌 사건에 의해 확립되는 전기화학 양성자 구배 ΔμH+인 것으로 생각된다.The action of chemical decouplers for oxidative phosphorylation and other bioenergy operations is believed to depend on the state of charge of the membrane (plasma or mitochondria). In addition, the charged state of the bacterial membrane or eukaryotic mitochondrial inner membrane is thought to be the electrochemical proton gradient ΔμH + established by primary proton translocation events that occur during cell respiration and electron transport.

ΔμH+를 직접 소산시키는 (탈분극시키는) 물질 (예를 들어, 양성자 또는 보상 이온의 이동에 대해 커플링 막을 투과화함으로써)은 에너지 커플링을 단락시키고, 막 전위 ΔΨ-steady의 감소를 유발함으로써 생물에너지 작업을 억제한다. 이는 호흡 (1차 양성자 전좌)이 빠르게 계속되는 동안 일어날 것이다.Substances that directly dissipate (depolarize) ΔμH + (eg, by permeating the coupling membrane to the transport of protons or compensation ions) short the energy coupling and cause a decrease in membrane potential ΔΨ-steady Suppress energy work. This will happen while breathing (primary proton translocation) continues quickly.

예를 들어, 산화적 인산화의 고전적 짝풀림제인 카르보닐 시아나이드 m-클로로페닐히드라존 (CCCP)은 호흡이 계속될 때 막 전위 ΔΨ-steady의 감소를 유도하고, ROS의 동시 생성을 유도한다. 이들 물질 (짝풀림제)은 그들의 효과가 모든 세균, 진균 및 포유동물 세포에 상응하게 독성이기 때문에 일반적으로 항미생물제, 항진균제 또는 항신생물제로서 사용될 수 없다. For example, carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP), a classical decoupling agent of oxidative phosphorylation, leads to a decrease in membrane potential ΔΨ-steady when breathing continues, leading to simultaneous production of ROS. These substances (decoupling agents) cannot generally be used as antimicrobial, antifungal or antineoplastic because their effects are correspondingly toxic to all bacterial, fungal and mammalian cells.

그러나, 항미생물제, 항진균제 또는 항신생물제에 내성인 많은 표적 세포에서, Δp 짝풀림제 (CCCP와 같은)는 배출 펌프에 요구되는 에너지 구배를 붕괴시키고, 따라서 이들 약물의 세포내 축적을 크게 증가시킬 것으로 나타났다. 이들 결과는 일부 내성 메카니즘 (예를 들어, 약물 배출 펌프)이 양성자 구동력에 의해 구동되는 것을 명백하게 나타낸다. "표적 세포" 손상만을 유일하게 달성하도록 상기 효과를 이용하는 방법이 존재하면, 상기 선택도는 짝풀림제의 보편적인 손상 성질에 대한 명백한 개선이 될 것이다.However, in many target cells that are resistant to antimicrobial, antifungal or antineoplastic agents, Δp decouplers (such as CCCP) disrupt the energy gradients required for the discharge pump, thus greatly increasing the intracellular accumulation of these drugs. Appeared. These results clearly show that some resistance mechanisms (eg drug discharge pumps) are driven by proton driving forces. If there is a method of exploiting the effect so that only "target cell" damage is achieved, the selectivity will be a clear improvement on the universal damaging properties of the decoupling agent.

본 발명의 과학적 발견 및 실험 데이타는 막이 광학적으로 탈분극될 때, ROS의 생성이 또한 영향을 받은 세포의 탈분극을 더욱 강화시키고, 본 발명의 항균 효과를 더욱 강화시킬 수 있음을 보여준다 (실시예 VIII 참조)Scientific findings and experimental data of the present invention show that when the membrane is optically depolarized, the production of ROS can also further enhance the depolarization of the affected cells and further enhance the antimicrobial effect of the present invention (see Example VIII). )

NIMELSNIMELS 레이저를 사용한 방사선 조사에 의한 유리  Glass by irradiation with laser 라디칼Radical  And ROSROS 생성 produce

ΔΨ-steady를 변경시킴과 동시에 막 에너지 변환 과정의 많은 관련 열역학적 상호작용을 기계-광학적으로 변형시킴으로써, 본 발명은 다음의 방사선 조사된 막의 ΔμH+ 및 Δp를 저하시킴으로써 광학 짝풀림제로서 작용할 수 있다.By modifying ΔΨ-steady and simultaneously mechanically-optically modifying many of the relevant thermodynamic interactions of the membrane energy conversion process, the present invention can act as an optical decoupling agent by lowering ΔμH + and Δp of the following irradiated film. .

1) 포유동물 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-mam);1) mammalian mitochondrial proton driving force (Δp-mito-mam);

2) 진균 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-Fungi);2) fungal mitochondrial proton driving force (Δp-mito-Fungi);

3) 진균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-Fungi);3) fungal plasma membrane proton driving force (Δp-plas-Fungi);

4) 세균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-Bact).4) bacterial plasma membrane proton driving force (Δp-plas-Bact).

상기 저하된 Δp는 변경된 레독스 상태 때문에 일련의 유리 라디칼 및 라디칼 산소종이 생성되도록 할 것이다. 유리 라디칼 및 반응성 산소종의 생성은 실험적으로 입증되었고, 다음에서 ΔΨ-steady의 ΔΨ-trans로의 변경과 함께 본원에서 설명된다 (실시예 VIII 참조):The lowered Δp will cause a series of free radicals and radical oxygen species to be produced due to the altered redox state. The production of free radicals and reactive oxygen species has been demonstrated experimentally and is described herein with the change of ΔΨ-steady to ΔΨ-trans in the following (see Example VIII):

1) ΔΨ-steady-mam + (NIMELS 처리) →→ ΔΨ-trans-mam.1) ΔΨ-steady-mam + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans-mam.

2) ΔΨ-steady-fungi + (NIMELS 처리) →→ ΔΨ-trans-fungi.2) ΔΨ-steady-fungi + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans-fungi.

3) ΔΨ-steady-bact + (NIMELS 처리) →→ ΔΨ-trans-bact.3) ΔΨ-steady-bact + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans-bact.

4) ΔΨ-mito-fungi + (NIMELS 처리) →→ ΔΨ-trans-mito-fungi.4) ΔΨ-mito-fungi + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans-mito-fungi.

5) ΔΨ-mito-mam + (NIMELS 처리) →→ ΔΨ-trans-mito-mam.5) ΔΨ-mito-mam + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans-mito-mam.

ΔΨ-steady + (NIMELS 처리) →→ ΔΨ-trans 현상으로 인해 변경된 레독스 상태 및 유리 라디칼과 ROS의 생성은 지질 과산화와 같이 생물학적 막에 심각한 추가의 손상을 일으킬 수 있다.Due to the ΔΨ-steady + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans phenomena, altered redox states and the production of free radicals and ROS can cause serious additional damage to biological membranes, such as lipid peroxidation.

지질 과산화Lipid peroxidation

지질 과산화는 미생물 및 포유동물계에서 생물학적 세포 손상 및 사멸의 주요 원인이다. 상기 과정에서, 강한 산화제는 다가불포화 지방산 (PUFA)을 함유하는 막 인지질의 파괴를 일으킨다. 막 손상의 심각성은 막 유동성의 국소적인 감소 및 이중층 완전성의 완전한 파괴를 일으킬 수 있다.Lipid peroxidation is a major cause of biological cell damage and death in microbial and mammalian systems. In the process, strong oxidants cause destruction of membrane phospholipids containing polyunsaturated fatty acids (PUFAs). The severity of membrane damage can lead to local reduction of membrane fluidity and complete disruption of bilayer integrity.

미토콘드리아막 (포유동물 세포 및 진균)의 과산화는 ATP의 부적당한 생산 및 세포성 에너지 사이클의 붕괴를 일으키는, 호흡 사슬에 대해 불리한 결과를 일으킬 것이다. 형질막 (세균)의 과산화는 막 투과성을 해치고, 포린 (porin) 및 배출 펌프와 같은 막 단백질의 기능장애, 신호 변환의 억제 및 부적합한 세포 호흡 및 ATP 형성 (즉, 원핵생물은 미토콘드리아를 갖지 않으므로 원핵생물에서 호흡 사슬은 형질막 내에 수용된다)을 일으킬 수 있다.Peroxidation of mitochondrial membranes (mammal cells and fungi) will have adverse consequences for the respiratory chain, resulting in inadequate production of ATP and disruption of the cellular energy cycle. Peroxidation of plasma membranes (bacteria) impairs membrane permeability, dysfunction of membrane proteins such as porins and excretion pumps, inhibition of signal transduction, and inappropriate cell respiration and ATP formation (i.e. prokaryotes do not have mitochondria In living organisms, the respiratory chain is contained within the plasma membrane).

유리 Glass 라디칼Radical

유리 라디칼은 짝을 이루지 않은 전자를 포함하는 원자 또는 분자로서 정의된다. 유리 라디칼이 생물학적 환경에서 일으킬 수 있는 손상의 예는 탄소 중앙 유리 라디칼을 생성시킬 다가불포화 지방산 (PUFA)의 비스-알릴 (bis-allylic) C-H 결합으로부터 1개의 전자 (기존의 또는 생성된 유리 라디칼을 통해) 제거를 포함한다.Free radicals are defined as atoms or molecules that contain unpaired electrons. Examples of the damage that free radicals can cause in the biological environment include one electron (existing or generated free radical) from a bis-allylic CH bond of polyunsaturated fatty acid (PUFA) that will produce a carbon central free radical. Through) removal.

R* + (PUFA)-CH (비스-알릴 C-H 결합) → (PUFA)-C* + RHR * + (PUFA) -CH (bis-allyl CH bond) → (PUFA) -C * + RH

상기 반응은 생물학적 막의 지질 과산화 손상을 개시할 수 있다. 유리 라디칼은 또한 비-라디칼 분자에 첨가되어, 유리 라디칼 생성물 (A* + B → A-B*) 또는 비-라디칼 생성물 (A* + B → A-B)을 생산할 수 있다.The reaction may initiate lipid peroxidation damage of the biological membrane. Free radicals can also be added to non-radical molecules to produce free radical products (A * + B → AB * ) or non-radical products (A * + B → AB).

그의 예는 *OH에 의한 방향족 화합물의 수산화일 수 있다.An example thereof may be hydroxylation of an aromatic compound with * OH.

반응성 Responsive 산소종Oxygen species ( ( ROSROS ))

산소 기체는 실제로 유리 라디칼 종이다. 그러나, 이는 2개의 짝을 이루지 않은 전자를 바닥 상태에서 평행 스핀을 갖는 상이한 π-항-결합 오비탈 내에 함유하기 때문에, (스핀 제한) 규칙은 일반적으로 O2가 촉매 없이 평행 스핀을 갖는 한 쌍의 전자를 받는 것을 방지한다. 결과적으로, O2는 한번에 하나의 전자를 받아야만 한다.Oxygen gas is actually a free radical species. However, because it contains two unpaired electrons in different π-anti-bonding orbitals with parallel spins in the ground state, the (spin limiting) rule generally involves a pair of O 2 having parallel spins without catalyst. Prevents receiving electrons As a result, O 2 must receive one electron at a time.

추가의 라디칼 종을 생성시킬, 산소의 1개의 전자 감소를 자극할 수 있는 많은 유의한 공여체가 세포 (원핵생물 및 진핵생물) 내에 존재한다.There are many significant donors present in the cells (prokaryotes and eukaryotes) that can stimulate one electron reduction of oxygen, which will produce additional radical species.

이들은 일반적으로 다음과 같이 분류되었다: These are generally classified as follows:

수퍼옥시드 이온 라디칼 (O2 -).Superoxide ion radical (O 2 ).

과산화수소 (비-라디칼) (H2O2).Hydrogen peroxide (non-radical) (H 2 O 2 ).

히드록실 라디칼 (*OH). Hydroxyl radical ( * OH).

히드록시 이온 (OH-). Hydroxy ion (OH -).

반응 연쇄는 다음과 같다: The reaction chain is as follows:

O2 → O2 - + 2H+ → H2O2 → OH- + *OH → OH- (e-) (e-) (e-) (e-) O 2 → O 2 - + 2H + → H 2 O 2 → OH - + * OH → OH - (e-) (e-) (e-) (e-)

수퍼옥시드Superoxide

세포에 대한 이들 분자의 위험성은 문헌에 잘 분류되어 있다. 예를 들어, 수퍼옥시드는 산화제 또는 환원제로서 작용할 수 있다.The risk of these molecules on cells is well classified in the literature. For example, superoxides can act as oxidizing or reducing agents.

NADH → NAD+ NADH → NAD +

유기체의 대사에 보다 중요하게, 수퍼옥시드는 사이토크롬 C를 환원시킬 수 있다. 일반적으로 지질 (즉, 막) 단백질, 및 DNA와 수퍼옥시드 (O2 -)의 반응 속도는 너무 느려서 생물학적 유의성을 갖지 않는 것으로 생각된다. 양성자화 형태의 수퍼옥시드 히드로퍼옥실 라디칼 (HOO*)은 (O2 -)보다 더 낮은 환원 전위를 갖지만, PUFA로부터 수소 원자를 제거할 수 있다. 또한 중요하게는, (HOO*)의 pKa 값은 4.8이고, 생물학적 막 주위의 (산성) 미세환경은 히드로퍼옥실 라디칼의 형성에 유리할 것이다. 또한, 임의의 유리 Fe+3과 수퍼옥시드 (O2 -)의 반응은 "퍼페릴 (perferryl)" 중간체를 생성할 것이고, 이는 또한 PUFA와 반응하고 지질 (막) 과산화를 유도할 수 있다.More importantly for metabolism of organisms, superoxides can reduce cytochrome C. It is generally believed that the reaction rate of lipid (ie, membrane) proteins, and DNA and superoxide (O 2 ) is too slow to have no biological significance. Superoxide hydroperoxyl radicals (HOO * ) in protonated form have a lower reduction potential than (O 2 ), but can remove hydrogen atoms from PUFA. Also importantly, the pKa value of (HOO * ) is 4.8 and the (acidic) microenvironment around the biological membrane will be beneficial for the formation of hydroperoxyl radicals. In addition, the reaction of any free Fe +3 with superoxide (O 2 ) will produce a “perferryl” intermediate, which can also react with PUFA and induce lipid (membrane) peroxidation.

과산화수소Hydrogen peroxide

과산화수소 (H2O2)는 우수한 산화제가 아니고 (혼자서는), PUFA로부터 수소를 제거할 수 없다. 그러나 이는 생물학적 막을 (다소 쉽게) 가로지를 수 있어서, 세포의 다른 영역에서 위험하고 유해한 효과를 발휘한다. 예를 들어, (H2O2)는 미세세포 환경 내부의 전이 금속 (예를 들어 Fe+2 및 Cu+)과 고도로 반응성이고, 이는 히드록실 라디칼 (*OH)을 생성할 수 있다 (펜톤 (Fenton) 반응으로도 알려짐). 히드록실 라디칼은 생물학에서 알려진 가장 반응성 종의 하나이다.Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is not a good oxidant (alone) and cannot remove hydrogen from PUFA. However, it can cross (somewhat easily) biological membranes, exerting dangerous and detrimental effects in other areas of the cell. For example, (H 2 O 2 ) is highly reactive with transition metals (eg Fe +2 and Cu + ) inside the microcellular environment, which can produce hydroxyl radicals ( * OH) (Fenton ( Also known as the Fenton reaction). Hydroxyl radicals are one of the most reactive species known in biology.

히드록실 Hydroxyl 라디칼Radical

히드록실 라디칼 (*OH)은 거의 모든 종류의 생물학적 분자와 반응할 것이다. 이는 본질적으로 히드록실 라디칼 (*OH) 확산 속도 및 (*OH) 생성의 부위 가까이에서 반응할 분자의 존재 (또는 부재)에 의해 제어되는 매우 빠른 반응 속도를 갖는다. 실제로, 히드록실 라디칼 (*OH)에 대한 표준 환원 전위 (E0')는 (+2.31 V)이고, 상기 값은 (H2O2)보다 7x 더 크고, 생물학적 관련 유리 라디칼 중에서 가장 반응성인 것으로 분류된다. 히드록실 라디칼은 단백질 및 DNA를 손상시키는데 추가로 생물학적 막에서 지질 과산화를 개시할 것이다. The hydroxyl radical ( * OH) will react with almost all kinds of biological molecules. It essentially has a very fast reaction rate controlled by the hydroxyl radical ( * OH) diffusion rate and the presence (or absence) of the molecule to react near the site of ( * OH) production. Indeed, the standard reduction potential (E0 ′) for hydroxyl radicals ( * OH) is (+2.31 V), which is 7x larger than (H 2 O 2 ) and classified as the most reactive among biologically relevant free radicals do. Hydroxyl radicals will damage lipids in the biological membrane in addition to damaging proteins and DNA.

PUFAPUFA 의 과산화로부터 생성된 반응성 Reactivity resulting from peroxidation of 산소종Oxygen species

더욱이, 지질 과산화의 발생 (임의의 공급원으로부터의)은 PUFA로부터 다음과 같은 3가지 다른 반응성 산소 중간체 분자를 생성시킬 것이다:Moreover, the occurrence of lipid peroxidation (from any source) will produce three different reactive oxygen intermediate molecules from PUFA:

(a) 알킬 히드로퍼옥시드 (ROOH);(a) alkyl hydroperoxide (ROOH);

H2O2와 마찬가지로, 알킬 히드로퍼옥시드는 기술적으로 라디칼 종이 아니지만, 전이 금속, 예를 들어 Fe+2 및 Cu+의 존재 하에 불안정하다.Like H 2 O 2 , alkyl hydroperoxides are not technically radical species but are labile in the presence of transition metals such as Fe +2 and Cu + .

(b) 알킬 퍼옥실기 (ROO*); 및(b) alkyl peroxyl groups (ROO * ); And

(c) 알콕실기 (RO*). (c) alkoxyl groups (RO * ).

알킬 퍼옥실기 및 알콕실기는 극도의 반응성 산소종이고, 또한 추가의 지질 과산화의 전파 과정에 기여한다. 방사선 조사된 세포의 변경된 레독스 상태 및 ΔΨ-steady + (NIMELS 처리) →→ ΔΨ-trans 현상으로 인한 유리 라디칼 및 ROS의 생성은 본 발명의 다른 대상이다. 이는 세포 생물에너지를 추가로 변경시키고/시키거나, 필요한 에너지 의존 동화 반응을 억제하고/하거나, 약물 요법을 강화시키고/시키거나, 항미생물, 항진균 및 항신생물 분자에 대한 세포 내성 메카니즘을 저하시키기 위한 상가적 효과이다. Alkyl peroxyl groups and alkoxyl groups are extremely reactive oxygen species and also contribute to the further propagation process of lipid peroxidation. The production of free radicals and ROS due to the altered redox state of the irradiated cells and the ΔΨ-steady + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans phenomenon is another subject of the invention. It is intended to further alter cellular bioenergy, inhibit the energy dependent anabolic reactions required, and / or enhance drug therapy, and / or lower cellular resistance mechanisms against antimicrobial, antifungal and antineoplastic molecules. It is an additive effect.

ROS 과다생산은 세포성 거대분자, 특히 지질을 손상시킬 수 있다. 지질 산화는 생물학적 막의 소-규모 구조적 동역학과 또한 그들의 보다 거시적인 측면 조직을 모두 변형시키고, 쌍극자 모멘트 Ψd의 성분의 충전 (packing) 밀도 의존 재배향을 변경시키는 것으로 나타났다. 아실 사슬 (지질 내의)의 산화적 손상은 이중 결합의 손실, 사슬 단축, 및 히드로퍼옥시기의 도입을 유발한다. 따라서, 이들 변화는 지질 이중층의 구조적 특징과 동역학 및 쌍극자 전위 Ψd에 영향을 미치는 것으로 생각된다. ROS overproduction can damage cellular macromolecules, especially lipids. Lipid oxidation has been shown to modify both the small-scale structural kinetics of biological membranes and also their more macroscopic side tissues and alter the packing density dependent reorientation of the components of the dipole moment Ψd. Oxidative damage of the acyl chain (in the lipid) leads to loss of double bonds, chain shortening, and introduction of hydroperoxy groups. Thus, these changes are believed to affect the structural characteristics and kinetics of the lipid bilayer and the dipole potential Ψd.

항미생물제Antimicrobial agents 내성 tolerance

항미생물제 내성은 항미생물약 또는 분자의 효과에서 생존하는 미생물을 능력으로서 정의된다. 항미생물제 내성은 자연적으로 천연 선택을 통해, 랜덤 (random) 돌연변이를 통해, 또는 유전 공학처리를 통해 진화할 수 있다. 또한, 미생물은 플라스미드 교환과 같은 메카니즘을 통해 서로 내성 유전자를 전달할 수 있다. 미생물이 몇 개의 내성 유전자를 보유하면, 이는 다제-내성 또는 비공싱적으로 "수퍼버그 (superbug)"로서 불린다.Antimicrobial resistance is defined as the ability of a microorganism to survive the effects of an antimicrobial drug or molecule. Antimicrobial resistance can naturally evolve through natural selection, through random mutations, or through genetic engineering. In addition, microorganisms can transfer resistance genes to each other through mechanisms such as plasmid exchange. If a microorganism carries several resistance genes, it is multidrug-resistant or uncognately referred to as a "superbug."

병원성 세균 및 진균에서 다제-약물 내성은 상기 유기체로 감염된 환자의 치료에 있어서 심각한 문제이다. 현재, 인간 사용에 안전한 새로운 항미생물약을 생성하거나 개발하는 것은 매우 비싸고 어렵다. 또한, 모든 공지된 항미생물제 클래스 및 메카니즘에 도전하는 진화된 내성 돌연변이체 유기체가 존재하였다. 따라서, 장기 유효성을 유지하는 항미생물제는 거의 없었다. 항미생물약 내성의 대부분의 메카니즘은 알려져 있다.Multidrug-drug resistance in pathogenic bacteria and fungi is a serious problem in the treatment of patients infected with the organism. Currently, creating or developing new antimicrobial drugs that are safe for human use is very expensive and difficult. In addition, there have been evolved resistance mutant organisms that challenge all known antimicrobial classes and mechanisms. Thus, few antimicrobials maintain long-term effectiveness. Most mechanisms of antimicrobial resistance are known.

미생물이 항미생물제에 대해 내성을 나타내는 4가지 주요 메카니즘은 다음과 같다:The four main mechanisms by which microorganisms are resistant to antimicrobial agents are:

a) 약물 불활성화 또는 변형; a) drug inactivation or modification;

b) 표적 부위의 변경; b) alteration of the target site;

c) 대사 경로의 변경; 및 c) alteration of metabolic pathways; And

d) 약물 투과성의 감소 및/또는 세포 표면 상의 능동 배출의 증가에 의한 약물 축적의 감소.d) reduction in drug accumulation by reduction in drug permeability and / or increase in active excretion on the cell surface.

내성 미생물 예Resistant microorganisms

스태필로코커스 아우레우스 (에스. 아우레우스)는 현재 인간 사회를 괴롭히는 주요 내성 세균 병원체 중 하나이다. 상기 그람 양성 세균은 주로 세계 성인 인구의 절반 가까이의 점막 및 피부 상에서 발견된다. 에스. 아우레우스는 모든 공지의 클래스의 항생제로부터의 압력에 극히 적응가능하다. 에스. 아우레우스는 페니실린에 대한 내성이 1947년에 발견된 첫 번째 세균이다. 그 이래로, 메티실린 및 옥사실린에 대해 거의 완전한 내성이 발견되었다. "수퍼버그" MRSA (메티실린 내성 스태필로코커스 아우레우스)는 1961에 처음 검출되었고, 현재 세계의 병원과 지역사회 내에 편재하고 있다. 오늘날, 미국에서 모든 에스. 아우레우스 감염의 절반 이상이 페니실린, 메티실린, 테트라사이클린 및 에리쓰로마이신에 대해 내성이다. 최근에, 다음 새로운 클래스의 항생제 (최후 수단의 항미생물제) 당펩티드 및 옥사졸리디논에서 유의한 내성이 보고되었다 (반코마이신은 1996년 이래로, 자이복스 (Zyvox)는 2003년 이래로).Staphylococcus aureus (S. aureus) is one of the major resistant bacterial pathogens currently plaguing human society. The Gram-positive bacteria are found mainly on mucous membranes and skin of nearly half of the world's adult population. s. Aureus is extremely adaptable to pressure from antibiotics of all known classes. s. Aureus is the first bacterium to which penicillin resistance was discovered in 1947. Since then, almost complete resistance to methicillin and oxacillin has been found. "Superbug" MRSA (methicillin resistant Staphylococcus aureus) was first detected in 1961 and is now ubiquitous in hospitals and communities around the world. Today, all S in America. More than half of aureus infections are resistant to penicillin, methicillin, tetracycline and erythromycin. Recently, significant resistance has been reported in the next new class of antibiotics (last resort antimicrobial agents) glycopeptides and oxazolidinones (vancomycin since 1996 and Zyvox since 2003).

새로운 변이체 CA-MRSA (지역사회 획득 MRSA)가 또한 최근에 유행병으로서 나타났고, 괴사 폐렴, 중증 패혈증 및 괴사 근막염을 포함한 일군의 급속하게 진행하는 치명적인 질병의 원인이 되고 있다. 지역사회-연관 (CA)-MRSA 감염의 돌발발생은 교정 시설, 운동부, 군 신병, 신생아실에서 및 활동적인 동성애 남성 사이에서 매일 보고되고 있다. CA-MRSA 감염은 현재 많은 도시 지역에서 거의 풍토병인 것으로 보이고, 대부분의 CA-에스. 아우레우스 감염을 일으킨다.The new variant CA-MRSA (community acquired MRSA) has also recently emerged as a pandemic and is responsible for a group of rapidly progressing fatal diseases including necrotizing pneumonia, severe sepsis and necrotizing fasciitis. Outbreaks of community-associated (CA) -MRSA infections are reported daily in correctional facilities, athletic departments, military recruits, neonatal rooms, and among active homosexual men. CA-MRSA infections now appear to be nearly endemic in many urban areas, with most CA-S. Causes aureus infections.

학계 및 의료계에서는 기존의 항미생물약의 강화제 및 세균 및 진균에서 약물 내성 시스템의 억제제를 찾으려고 시도하였다. 상기 강화제 및/또는 억제제는 인간에 무독성이면 병원성 및 약물-내성 미생물로 감염된 환자의 치료에 매우 유용할 것이다. 미국에서, 80% 정도로 많은 개인들이 일부 지점에서 에스. 아우레우스로 집락형성되어 있다. 대부분은 간헐적으로만 집락형성되지만, 20-30%는 지속적으로 집락형성되어 있다. 의료종사자, 당뇨가 있는 사람 및 투석을 받는 환자가 모두 높은 집락형성률을 갖는다. 앞콧구멍은 성인에서 집락형성의 주된 부위이고; 다른 가능한 집락형성 부위는 겨드랑이, 직장 및 회음부를 포함한다.Academia and the medical community have attempted to find existing antimicrobial potentiators and inhibitors of drug resistance systems in bacteria and fungi. Such enhancers and / or inhibitors would be very useful for the treatment of patients infected with pathogenic and drug-resistant microorganisms if they are nontoxic to humans. In the United States, as many as 80% of individuals have S. at some point. It is colonized by Aureus. Most colonize only intermittently, but 20-30% continue to colonize. Healthcare workers, people with diabetes, and dialysis patients all have high colony formation rates. Anterior nostrils are the main site of colony formation in adults; Other possible colony sites include armpits, rectum and perineum.

세균에서 ΔΨ-ΔΨ- in bacteria steadysteady 의 선택적 약물학적 변경Selective pharmacological alteration of

지질펩티드로 불리는 비교적 새로운 클래스의 살균성 항생제가 존재하고, 그 중에서 답토마이신이 처음 FDA 승인된 멤버이다. 상기 항생제는 현재 시판 중인 다른 항생제와 구분되는 작용 메카니즘을 통해 실질적으로 모든 임상 관련 그람-양성 세균 (예를 들어 MRSA)를 신속하게 치사시킬 수 있는 것으로 (시험관 내에서 및 생체 내에서) 입증되었다.There is a relatively new class of bactericidal antibiotics called lipopeptides, of which daptomycin is the first FDA approved member. Such antibiotics have been demonstrated (in vitro and in vivo) to rapidly kill virtually all clinically relevant Gram-positive bacteria (eg MRSA) through a mechanism of action that distinguishes them from other currently available antibiotics.

답토마이신의 작용 메카니즘은 세균의 세포질막 내로 지질펩티드 화합물의 칼슘-의존 통합을 포함한다. 분자 수준에서, 2개의 아스파르테이트 잔기 (답토마이신 분자 내의) 사이의 칼슘 결합이 그의 순수 음전하를 감소시키고, 그람-양성 세균의 세포질막에서 대개 발견되는 음전하를 띈 인지질과 보다 잘 작용하도록 허용한다. 일반적으로 치료 수준에서 진균 또는 포유동물 세포와의 상호작용이 없고, 따라서 이는 매우 선택적인 분자이다.The mechanism of action of daptomycin involves calcium-dependent integration of lipopeptide compounds into bacterial cytoplasmic membranes. At the molecular level, calcium binding between two aspartate residues (in the daptomycin molecule) reduces its net negative charge and allows it to work better with the negatively charged phospholipids usually found in the cytoplasmic membranes of Gram-positive bacteria. . Generally there is no interaction with fungal or mammalian cells at the therapeutic level, and therefore this is a very selective molecule.

답토마이신의 효과는 막횡단 막 전기 전위 구배 ΔμH+를 소산시키는 세균 세포질막에 대한 상기 칼슘-의존 작용으로부터 기인하는 것으로 제안되었다. 이는 단지 세균막의 선택적인 화학적 탈분극에 효력이 있다. 정확하게 하전된 세포질막의 유지가 세균 세포의 생존 및 성장에 필수적이라는 것은 잘 알려져 있지만, 그럼에도 불구하고 탈분극 (상기 방식으로)은 그 자체로 및 자연히 세균 치사 작용이 아니다. 예를 들어, 칼륨 이온의 존재 하에 탈분극을 일으키는 항생제 발리노마이신은 CCCP의 경우에서와 같이 정균성이지만 살균성이 아니다. The effect of daptomycin has been proposed to result from this calcium-dependent action on bacterial cytoplasmic membranes dissipating the transmembrane membrane electrical potential gradient ΔμH + . It is only effective for selective chemical depolarization of bacterial membranes. It is well known that maintenance of correctly charged cytoplasmic membranes is essential for the survival and growth of bacterial cells, but nevertheless depolarization (in this way) is not a bacterial lethal by itself and naturally. For example, the antibiotic ballinomycin, which causes depolarization in the presence of potassium ions, is bacteriostatic but not bactericidal as in the case of CCCP.

이와 반대로, 그의 주요 성분이 막횡단 전기 전위 구배 ΔμH+인 양성자 구동력 Δp의 부재 하에, 세포는 ATP를 만들 수 없거나, 성장 및 생식을 위해 필요한 필수 영양분을 취할 수 없다. ΔμH+의 붕괴는 답토마이신에 의해 생성된 유사하지 않은 (유해한) 효과를 설명한다 (예를 들어, 단백질, RNA, DNA, 펩티도글리칸, 리포타이코 (lipoteichoic) 산 및 지질 생합성의 억제).In contrast, in the absence of the proton driving force Δp whose main component is the transmembrane electrical potential gradient ΔμH + , the cell cannot make ATP or take the necessary nutrients necessary for growth and reproduction. Disruption of ΔμH + accounts for dissimilar (harmful) effects produced by daptomycin (eg, inhibition of proteins, RNA, DNA, peptidoglycans, lipotaichoic acid and lipid biosynthesis).

약물 답토마이신에 관한 선행 기술에 대한 추가의 연구에서는 (답토마이신에) 겐타미신 또는 미노사이클린을 첨가하면 MRSA에 대한 그의 살균 활성을 향상시키는 것으로 제안한다. 겐타미신 및 미노사이클린은 모두 에너지 의존 펌프를 통해 MRSA 세포 밖으로 배출될 수 있고, 30S 세균 리보솜의 수준에서 단백질 합성 (동화 기능)의 억제제이다. 이는 답토마이신에 의한 막횡단 전기 전위 구배 ΔμH+의 소산이 특정 항미생물약을 강화시킬 수 있음을 나타낸다. 이는 막 전위 ΔΨ의 감소, 및 단백질 합성의 동화 기능을 위해 ATP가 이용가능하지 않다는 사실 (즉, 동시 저하된 ΔGp)에 의해 내성 메카니즘이 덜 유용하게 된 결과로서 일어날 것이다.Further studies of the prior art on the drug daptomycin suggest that the addition of gentamicin or minocycline (to daptomycin) enhances its bactericidal activity against MRSA. Both gentamicin and minocycline can be excreted out of MRSA cells via energy dependent pumps and are inhibitors of protein synthesis (assimilation function) at the level of 30S bacterial ribosomes. This indicates that dissipation of the transmembrane electrical potential gradient ΔμH + by daptomycin may enhance certain antimicrobial drugs. This will occur as a result of the reduction in membrane potential ΔΨ, and the fact that the resistance mechanism is less useful due to the fact that ATP is not available for the assimilation function of protein synthesis (ie, co-lowered ΔGp).

상기 내용에 기초하여, 주어진 표적 영역에서 세포의 막 전위 ΔΨ (ΔΨ-steady + (NIMELS 처리) →→ ΔΨ-trans)를 안전하게 감소시킴으로써 표적 세포 내의 약물 배출 펌프의 활성 및/또는 동화 반응을 광학적으로 억제할 수 있는 것이 명백하게 바람직할 것이다. 본 발명에 따른 방법은 임의의 외인성 화학 물질, 예를 들어 답토마이신에 무관하게 선택된 적외선 파장, 예를 들어, 870 nm 및 930 nm를 사용하여 상기 및 다른 과정을 달성한다. 이는 동일한 과정을 달성하기 위해 침투성 약물을 필요로 하는 기존의 선행 기술의 방법에 비해 명백한 개선이다.Based on the above, it is possible to optically reduce the activity and / or assimilation of the drug release pump in the target cell by safely reducing the membrane potential ΔΨ (ΔΨ-steady + (NIMELS treatment) →→ ΔΨ-trans) of the cell at a given target region. It would be clearly desirable to be able to suppress it. The method according to the invention achieves this and other processes using infrared wavelengths chosen for example, 870 nm and 930 nm, irrespective of any exogenous chemical, for example daptomycin. This is a clear improvement over the existing prior art methods which require permeable drugs to achieve the same process.

다제약물Multi-drug 내성 배출 펌프 Resistant discharge pump

다제약물 내성 배출 펌프는 현재 그람-양성 세균, 그람-음성 세균, 진균 및 암 세포에 존재하는 것으로 알려져 있다. 배출 펌프는 일반적으로 광범위한 내성 메카니즘을 부여하는 다중-특이성의 트랜스포터 (transporter)를 갖는다. 이들은 항미생물제 내성의 다른 메카니즘, 예를 들어 항미생물제 표적의 돌연변이 또는 항미생물 분자의 효소적 변형의 효과를 강화할 수 있다. 항미생물제에 대한 능동 배출은 이트라코나졸 및 테르비나핀을 포함한 대부분의 항진균 화합물과 함께, β-락탐 항미생물제, 마크롤리드, 플루오로퀴놀론, 테트라사이클린 및 다른 중요한 항생제에 대해 임상적으로 관련될 수 있다.Multidrug resistant discharge pumps are now known to be present in Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria, fungi and cancer cells. Ejection pumps generally have multi-specific transporters that confer a wide range of resistance mechanisms. They can enhance the effects of other mechanisms of antimicrobial resistance, for example mutation of antimicrobial targets or enzymatic modification of antimicrobial molecules. Active release for antimicrobials can be clinically relevant for β-lactam antimicrobials, macrolides, fluoroquinolones, tetracyclines and other important antibiotics, along with most antifungal compounds, including itraconazole and terbinafine. .

배출 펌프 내성을 사용하여, 미생물은 항미생물제 또는 독성 화합물을 포획하여 세포의 외부 (환경)로 방출시켜, 물질의 세포내 축적을 감소시키는 능력을 갖는다. 일반적으로, 하나 이상의 이들 배출 펌프의 과다-발현은 그의 억제 활성을 위해 필요한 역치로 물질의 세포내 축적을 방지하는 것으로 간주된다. 미생물에서 보편적으로, 약물의 배출은 전기화학 전위 및/또는 이들 단백질 펌프의 필요를 위해 필요한 에너지 (ATP)를 생성하는 양성자 구동력에 연계된다. 이는 다음의 것을 포함한다:Using discharge pump resistance, microorganisms have the ability to capture and release antimicrobial agents or toxic compounds to the exterior (environment) of the cell, thereby reducing the intracellular accumulation of the substance. In general, over-expression of one or more of these discharge pumps is considered to prevent intracellular accumulation of material to the threshold required for its inhibitory activity. In microorganisms, the release of drugs is linked to the proton driving force that generates the electrochemical potential and / or the energy (ATP) needed for the needs of these protein pumps. This includes:

1) 포유동물 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-mam);1) mammalian mitochondrial proton driving force (Δp-mito-mam);

2) 진균 미토콘드리아 양성자 구동력 (Δp-mito-fungi);2) fungal mitochondrial proton driving force (Δp-mito-fungi);

3) 진균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-fungi); 및3) fungal plasma membrane proton driving force (Δp-plas-fungi); And

4) 세균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-bact).4) bacterial plasma membrane proton driving force (Δp-plas-bact).

계통발생학상, 세균 항생제 배출 펌프는 5개의 수퍼패밀리에 속한다: Phylogenetically, bacterial antibiotic exhaust pumps belong to five superfamily:

(i) ABC (ATP-결합 카세트), 이는 ATP 가수분해에 의해 하전된 주요 능동 트랜스포터임;(i) ABC (ATP-binding cassette), which is the main active transporter charged by ATP hydrolysis;

(ii) SMR [DMT (약물/대사체 트랜스포터) 수퍼패밀리의 작은 다제약물 내성 서브패밀리];(ii) SMR [small multidrug resistant subfamily of DMT (drug / metabolite transporter) superfamily];

(iii) MATE [MOP (다제약물/올리고당-지질/단당류 플립파제 (flippase)의 다중-항미생물제 구축 (extrusion) 서브패밀리) 수퍼패밀리]; (iii) MATE (MOP (Multi-Antibiotic Extrusion Subfamily of Multidrug / Oligosaccharide-Lipoid / Monosaccharide Flippase) Superfamily);

(iv) MFS (주요 촉진인자 수퍼패밀리); 및 (iv) MFS (major promoter superfamily); And

(v) RND (내성/근류형성 (nodulation)/분할 수퍼패밀리), 이는 이온 구배에 의해 구동된 모든 2차 능동 트랜스포터임.(v) RND (resistant / nodulation / split superfamily), which is all secondary active transporters driven by ion gradient.

배출 펌프를 억제하기 위한 본 발명의 방식은 방사선 조사된 영역 내에서 막 ΔΨ의 전반적인 변형 (광학 탈분극)으로, 전기화학 구배를 저하시키고, 이는 인산화 전위 ΔGp 및 펌프의 기능적 에너지 필요를 위해 이용가능한 에너지를 저하시킬 것이다. 동일한 광생물학적 메카니즘이 정상적인 성장을 위한 영양분의 흡수를 비롯한 표적 세포의 많은 상이한 동화 및 에너지 구동된 메카니즘을 억제하도록 하는 것이 또한 본 발명의 목적이다. The method of the present invention for suppressing the discharge pump is an overall deformation of the membrane ΔΨ (optical depolarization) in the irradiated region, which lowers the electrochemical gradient, which is the energy available for the phosphorylation potential ΔGp and the functional energy needs of the pump. Will lower. It is also an object of the present invention to allow the same photobiological mechanism to inhibit many different assimilation and energy driven mechanisms of target cells, including uptake of nutrients for normal growth.

배출 펌프 에너지의 감소: 메카니즘의 구동력 표적화 Reduction of discharge pump energy : targeting of driving force of mechanism

오늘날, 배출 펌프 억제제로서 임상에서 사용하기 위해 개발된 "에너지-차단제 (blocker)" 패밀리의 분자에 속하는 약물은 없다. 배출 펌프의 "일반적" 억제제인 것으로 밝혀진 몇 개의 분자가 존재한다. 2개의 그러한 분자는 레세르핀 및 베라파밀이다. 이들 분자는 원래 각각 혈관 모노아민 트랜스포터의 억제제 및 막횡단 칼슘 도입의 차단제 (또는 칼슘 이온 길항제)로서 인식되었다. 베라파밀은 암 세포 및 특정 기생충에서 MDR 펌프의 억제제로서 알려져 있고, 또한 토브라마이신의 활성을 개선시킨다.Today, there are no drugs belonging to molecules of the "energy-blocker" family that have been developed for clinical use as drain pump inhibitors. There are several molecules that have been found to be "common" inhibitors of the discharge pump. Two such molecules are reserpin and verapamil. These molecules were originally recognized as inhibitors of vascular monoamine transporters and blockers of transmembrane calcium incorporation (or calcium ion antagonists, respectively). Verapamil is known as an inhibitor of the MDR pump in cancer cells and certain parasites and also improves the activity of tobramycin.

레세르핀은 MDR 배출 펌프의 기능에 요구되는 막 양성자 구동력 Δp의 생성을 변경시킴으로써 Bmr 및 NorA (2개의 그람-양성 배출 펌프)의 활성을 억제한다. 이들 분자는 항생제 (즉, 테트라사이클린)의 구축에 관여된 ABC 트랜스포터를 억제할 수 있지만, 세균의 배출을 차단하기 위해 필요한 농도는 인간에서 신경독성이다. 지금까지, 답토마이신을 사용한 유사한 실험의 문헌에서 언급되지 않았다. 진균 약물 배출은 주로 2개 군의 막-결합된 수송 단백질, 즉, ATP-결합 카세트 (ABC) 트랜스포터 및 주요 촉진인자 수퍼패밀리 (MFS) 펌프에 의해 매개된다.Reserpin inhibits the activity of Bmr and NorA (two Gram-positive discharge pumps) by altering the production of membrane proton driving force Δp required for the function of the MDR discharge pump. These molecules can inhibit the ABC transporters involved in the construction of antibiotics (ie tetracyclines), but the concentrations necessary to block the release of bacteria are neurotoxic in humans. To date, no mention is made in the literature of similar experiments with daptomycin. Fungal drug release is mediated primarily by two groups of membrane-bound transport proteins, namely ATP-binding cassette (ABC) transporters and major promoter superfamily (MFS) pumps.

세균 Germ 형질막횡단Transmembrane 전위 ΔΨ- Potential ΔΨ- plasplas -- bactbact 및 세포벽 합성 And cell wall synthesis

정상적인 세포 대사 동안, 양성자는 세포질막을 통해 구축되어 ΔΨ-plas-bact를 형성한다. 상기 기능은 또한 세균 형질막 부근의 좁은 구역을 산성화시킨다 (pH를 저하시킨다). 그람 양성 세균 바실러스 섭틸리스 (Bacillus subtilis)에서, 양성자 전도체를 첨가함으로써 전자 수송 시스템이 차단될 때 펩티도글리칸 자가용해소 (autolysin)의 활성은 증가하는 (즉, 더 이상 억제되지 않는) 것으로 나타났다. 이는 ΔΨ-plas-bact 및 ΔμH+ (세포의 효소 기능을 위한 저장 에너지에 무관하게)이 잠재적으로 세포벽 동화 기능 및 생리학에 대해 현저하고 활용가능한 영향을 갖는다는 것을 제안한다.During normal cell metabolism, protons build up through the cytoplasmic membrane to form ΔΨ-plas-bact. This function also acidifies (reduces pH) narrow areas near the bacterial plasma membrane. Gram-positive bacteria Bacillus subtilis subtilis ), the addition of proton conductors has been shown to increase (ie, no longer inhibit) the activity of peptidoglycan autolysin when the electron transport system is blocked. This suggests that ΔΨ-plas-bact and ΔμH + (regardless of the storage energy for the enzymatic function of the cell) potentially have significant and available effects on cell wall assimilation function and physiology.

또한, ΔΨ-plas-bact 짝풀림제는 펩티도글리칸 합성에 관여되는 뉴클레오티드 전구체의 축적, 및 N-아세틸글루코사민 (GlcNAc) (펩티도글리칸의 주요 생체중합체 중 하나)의 수송 억제와 함께 펩티도글리칸 형성을 억제하는 것으로 나타났다.In addition, the ΔΨ-plas-bact decoupling agent, together with the accumulation of nucleotide precursors involved in peptidoglycan synthesis, and inhibition of transport of N-acetylglucosamine (GlcNAc) (one of the major biopolymers of peptidoglycan) It has been shown to inhibit doglycan formation.

또한, 그람 양성 및 그람 음성 병원체에서 ΔΨ-plas-bact를 감소시키는 태키플레신 (tachyplesin)으로 불리는 항미생물 화합물이 언급되었다 (그 전체를 본원에 참조로 포함시킨 미국 특허 5,610,139; Antimicrobial compositions and pharmaceutical preparations thereof). 상기 화합물은 치사량-미만 농도에서 MRSA에서 세포벽 합성 억제제 β-락탐 항생제 암피실린을 강화시키는 능력을 갖는 것으로 나타났다. 광학적으로 저하된 ΔΨ-plas-bact의 다수의 영향 (즉, 증가된 세포벽 자가용해, 억제된 세포벽 합성, 및 세포벽 항미생물제 강화)을 세균 세포벽을 표적으로 하는 임의의 다른 관련 항미생물제 요법에 연계시키는 것이 바람직하다. 이는 세포벽 억제성 항미생물 화합물에 대한 내성 메카니즘으로서 배출 펌프를 갖지 않는 그람 양성 세균, 예를 들어 MRSA에서 특히 관련된다.Also mentioned are antimicrobial compounds called tachyplesin that reduce ΔΨ-plas-bact in gram positive and gram negative pathogens (US Pat. No. 5,610,139, incorporated herein by reference in its entirety; Antimicrobial compositions and pharmaceutical preparations) about). The compound has been shown to have the ability to potentiate the cell wall synthesis inhibitor β-lactam antibiotic ampicillin in MRSA at lethal dose-less concentrations. Linking multiple effects of optically degraded ΔΨ-plas-bact (ie, increased cell wall autolysis, inhibited cell wall synthesis, and cell wall antimicrobial enrichment) to any other related antimicrobial therapies targeting bacterial cell walls. It is preferable. This is particularly relevant in Gram positive bacteria, such as MRSA, which do not have a discharge pump as a resistance mechanism to cell wall inhibitory antimicrobial compounds.

세포벽 억제성 화합물은 세포벽에 대한 효과를 나타내기 위해, 그람 음성 세균에서 필요한 것과 같이, 그람 양성 세균에서 막을 통해 도입될 필요가 없다. 실험적 증거는 NIMELS 레이저 및 그의 동시의 광학 ΔΨ-plas-bact 저하 현상이 MRSA에서 세포벽 억제성 항미생물제와 상승적임을 입증하였다 (실시예 XII 참조). MRSA는 펩티도글리칸 억제성 항미생물제에 대해 기능하는 배출 펌프를 갖지 않으므로, 이는 동화성 (주변세포질) ATP 연계된 기능의 억제를 통해 기능해야 하고, 효과적이기 위해 세포 내로 들어갈 필요가 없다.Cell wall inhibitory compounds do not need to be introduced through the membrane in Gram-positive bacteria, as is required in Gram-negative bacteria, to have an effect on the cell wall. Experimental evidence demonstrated that the NIMELS laser and its simultaneous optical ΔΨ-plas-bact degradation were synergistic with cell wall inhibitory antimicrobial agents in MRSA (see Example XII). Since MRSA does not have a bleed pump that functions against peptidoglycan inhibitory antimicrobial agents, it must function through inhibition of anabolic (peripheral cytoplasmic) ATP linked function and does not need to enter the cell to be effective.

ΔΨ- plas - fungi 및 ΔΨ- mito 진균: 정확한 세포 기능 및 항진균 내성을 위한 필수조건 ΔΨ- plas - fungi and ΔΨ- mito fungi : Prerequisites for Accurate Cell Function and Antifungal Resistance

정상적인 세포 대사 동안, ΔΨ-mito-fungi는 미토콘드리아 내에서 전자 수송 시스템을 통해 생성되고, 이어서 미토콘드리아 ATP 신타제 효소 시스템을 통해 ATP를 생성한다. 이어서, ATP는 형질막-결합 H+-ATPase에 전력을 공급하여ΔΨ-plas-fungi를 생성한다. 진균 미토콘드리아 ATP 신타제는 화학물질 폴리코디알 (polygodial)에 의해 용량-의존 방식으로 억제되는 것으로 이전에 밝혀졌다 (그 전체를 본원에 참조로 포함시킨 문헌 [Lunde and Kubo, Antimicrob Agents Chemother 2000 July; 44(7): 1943-1953] 참조). 세포질 ATP 농도의 상기 유도된 감소가 ΔΨ-plas-fungi를 생성하는 형질막-결합 H+-ATPase의 억제를 일으키고, 상기 장애는 다른 세포 활성을 더욱 약화시키는 것으로 추가로 밝혀졌다. 추가로, ΔΨ-plas-fungi의 저하는 형질막 생물에너지 및 열역학 파괴를 유발하여, 양성자 구동력을 붕괴시키고 따라서 영양분 섭취를 억제하는 양성자의 유입을 일으킬 것이다.During normal cell metabolism, ΔΨ-mito-fungi is produced via an electron transport system within the mitochondria, followed by ATP via the mitochondrial ATP synthase enzyme system. ATP then powers plasma membrane-bound H + -ATPase to produce ΔΨ-plas-fungi. Fungal mitochondrial ATP synthase has been previously found to be inhibited in a dose-dependent manner by the chemical polygodial (Lunde and Kubo, Antimicrob Agents Chemother 2000 July; 44 (7): 1943-1953). The induced reduction in cytoplasmic ATP concentration was further found to result in the inhibition of plasma membrane-bound H + -ATPase producing ΔΨ-plas-fungi, which disorder further weakened other cellular activities. In addition, the degradation of ΔΨ-plas-fungi will cause plasma membrane bioenergy and thermodynamic destruction, leading to the influx of protons that disrupt proton driving forces and thus inhibit nutrient intake.

더욱 중요하게는, ATP는 진균 형질막 지질 에르고스테롤의 생합성에 필요하다. 에르고스테롤은 오늘날 의약으로 사용되는 대다수의 관련 시판 항진균 화합물 (즉, 아졸, 테르비나핀 및 이트라코나졸)에 의해 표적화되는 구조적 지질이다.More importantly, ATP is required for the biosynthesis of fungal plasma membrane lipid ergosterol. Ergosterol is a structural lipid targeted by the majority of related commercially antifungal compounds (ie azoles, terbinafine and itraconazole) used in medicine today.

연구에서는 2개의 항미생물제 펩티드 (Pep2 및 Hst5)가 ATP가 진균 세포 밖으로 배출되도록 하는 (즉, 세포내 ATP 농도를 고갈시키는) 능력을 갖고, 상기 저하된 세포질 ATP는 항진균제의 ATP-의존성 배출 펌프인 ABC 트랜스포터 CDR1 및 CDR2의 불활성화를 일으키는 것을 보여준다.In studies, two antimicrobial peptides (Pep2 and Hst5) have the ability to allow ATP to be excreted out of fungal cells (ie, to deplete intracellular ATP concentrations), and the degraded cytoplasmic ATP is an antifungal ATP-dependent discharge pump. It has been shown to cause inactivation of ABC transporters CDR1 and CDR2.

배출 펌프 억제 및 동화 반응에 대한 강화제로서, 진균에서 막을 탈분극시키고 세포성 ATP를 고갈시키기 위해 광학적 방법을 사용하는 것이 유리하다. 따라서, 필수 세포 기능, ATP 생성을 억제하고, 항진균 화합물을 강화시키기 위해 ΔΨ-plas-fungi 및/또는 ΔΨ-mito-fungi를 광학적으로 변경시키는 것이 바람직할 것이다.As a reinforcement for exhaust pump inhibition and assimilation reactions, it is advantageous to use optical methods to depolarize the membranes in fungi and to deplete cellular ATP. Therefore, it would be desirable to optically alter ΔΨ-plas-fungi and / or ΔΨ-mito-fungi to inhibit essential cell function, ATP production, and enhance antifungal compounds.

따라서, (배출 펌프를 통한) 약물 내성을 방지하기 위한 하나의 전략은 세포내 ATP의 수준을 감소시켜, ATP-의존성 배출 펌프의 불활성화를 유도하는 것이다. 진균 병원체에서, 상기 직무를 달성하기 위해 허용되는 화학 물질은 없었다. 그러나, NIMELS 효과는 상기 목표를 광학적으로 달성하는 능력을 갖고, 실험적 증거는 진균 내에서 NIMELS 레이저 및 현상이 항진균 화합물과 상승적임을 입증하였다 (실시예 XIII 참조).Thus, one strategy for preventing drug resistance (via the drain pump) is to reduce the level of intracellular ATP, leading to inactivation of the ATP-dependent drain pump. In fungal pathogens, no chemicals were allowed to accomplish the task. However, the NIMELS effect has the ability to optically achieve this goal, and experimental evidence has demonstrated that NIMELS lasers and phenomena are synergistic with antifungal compounds in fungi (see Example XIII).

상기 NIMELS 효과는 세포막에 대한 열적 또는 제거적인 기계적 손상을 일으키지 않으면서 본원에 기재된 방법 및 시스템에 따라 일어날 것이다. 상기 조합되고 표적화된 저용량 방안은, 그렇지 않으면 에너지의 광선 경로 내의 모든 막에 실제 기계적 손상을 일으킬 모든 기존의 방법과는 구분되는 변화 및 개선이다.The NIMELS effect will occur according to the methods and systems described herein without causing thermal or removable mechanical damage to the cell membrane. The combined and targeted low dose approach is a change and improvement that is distinct from all existing methods that would otherwise cause actual mechanical damage to all films in the ray path of energy.

첫 번째 측면에서, 본 발명은 NIMELS 광선의 경로 내의 모든 막의 쌍극자 전위 Ψd (Ψd-plas-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plas-fungi, Ψd-mito-fungi 및 Ψd-plas-bact)를 변형시켜, 동일한 막에서 ΔΨ 및 Δp의 추가의 변경의 케스케이드를 가동시키는 방법을 제공한다.In a first aspect, the present invention provides dipole potentials Ψd (Ψd-plas-mam, Ψd-mito-mam, Ψd-plas-fungi, Ψd-mito-fungi, and Ψd-plas-bact) of all membranes within the path of the NIMELS beam. And a method of operating a cascade of further alterations of ΔΨ and Δp in the same membrane.

모든 방사선 조사된 세포의 생물에너지 정상-상태 막 전위 ΔΨ-steady (ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi, ΔΨ-steady-Bact, ΔΨ-steady-mito-mam 및 ΔΨ-steady-mito-fungi)는 ΔΨ-trans 값 (ΔΨ-trans-mam, ΔΨ-trans-fungi, ΔΨ-trans-Bact, ΔΨ-trans-mito-mam 및 ΔΨ-trans-mito-fungi)으로 변경된다. 이는 동시의 탈분극 및 모든 방사선 조사된 세포에 대한 Δp의 절대값 (Δp-mito-mam, Δp-mito-Fungi, Δp-plas-Fungi 및 Δp-plas-Bact)에서 정량가능한 변경을 일으킨다.Bioenergy steady-state membrane potential ΔΨ-steady (ΔΨ-steady-mam, ΔΨ-steady-fungi, ΔΨ-steady-Bact, ΔΨ-steady-mito-mam and ΔΨ-steady-mito-fungi of all irradiated cells ) Is changed to ΔΨ-trans values (ΔΨ-trans-mam, ΔΨ-trans-fungi, ΔΨ-trans-Bact, ΔΨ-trans-mito-mam and ΔΨ-trans-mito-fungi). This results in quantifiable alterations in simultaneous depolarization and absolute values of Δp (Δp-mito-mam, Δp-mito-Fungi, Δp-plas-Fungi and Δp-plas-Bact) for all irradiated cells.

상기 현상은 표적 부위를 목적하는 파장(들), 전력 밀도 수준(들) 및/또는 에너지 밀도 수준(들)의 광 방사선으로 조사함으로써, 표적화된 생물학적 오염물 (세균 및 진균) 이외의 주어진 표적 부위 내의/부위에서 생물학적 대상 (예를 들어, 포유동물 조직, 세포 또는 특정 생화학 제제, 예를 들어 단백질 제제)에 참을 수 없는 위험 및/또는 참을 수 없는 유해 효과 없이 발생한다.The phenomenon is caused by irradiating the target site with light radiation at the desired wavelength (s), power density level (s), and / or energy density level (s), so that it is within a given target site other than targeted biological contaminants (bacteria and fungi). / Occurs at an unbearable risk and / or unbearable adverse effects on the biological subject (eg, mammalian tissue, cells or certain biochemical agents, eg protein preparations).

특정 실시태양에서, 상기 적용된 광 방사선은 본원에 기재된 바와 같이 NIMELS 방사선량에서 파장이 약 850 nm 내지 약 900 nm일 수 있다. 예시적인 실시태양에서, 약 865 nm 내지 약 875 nm의 파장이 이용된다. 추가의 실시태양에서, 상기 적용된 방사선은 NIMELS 방사선량에서 파장이 약 905 nm 내지 약 945 nm일 수 있다. 특정 실시태양에서, 상기 적용된 광 방사선은 파장이 약 925 nm 내지 약 935 nm일 수 있다. 이하에 예시되는 대표적인 비-제한적 실시태양에서, 사용된 파장은 930 nm이다.In certain embodiments, the applied light radiation can have a wavelength from about 850 nm to about 900 nm at the NIMELS radiation dose as described herein. In an exemplary embodiment, a wavelength of about 865 nm to about 875 nm is used. In further embodiments, the applied radiation may have a wavelength from about 905 nm to about 945 nm at the NIMELS radiation dose. In certain embodiments, the applied light radiation can have a wavelength from about 925 nm to about 935 nm. In an exemplary non-limiting embodiment illustrated below, the wavelength used is 930 nm.

생물에너지 정상-상태 막 전위는 아래 나타낸 바와 같이 예시적인 실시태양에서 변형될 수 있고, 각각 870 및 930 nm를 묶는 범위를 포함하는 다수의 파장 범위를 사용할 수 있다.The bioenergy steady-state membrane potential can be modified in the exemplary embodiment as shown below, and can use multiple wavelength ranges, including the ranges that bind 870 and 930 nm, respectively.

NIMELSNIMELS 강화 크기 척도 ( Reinforced Size Scale ( PotentiationPotentiation MagnitudeMagnitude ScaleScale ; ; NPMSNPMS ))

앞에서 보다 상세히 논의된 바와 같이, NIMELS 파라미터는 레이저 다이오드 (diode)의 평균 단일 또는 추가 출력 전력 및 다이오드의 파장 (870 nm 및 930 nm)을 포함한다. 상기 정보는 표적 부위에서 레이저 광선(들)의 면적 (㎠), 레이저 시스템의 전력 출력 및 방사선 조사의 시간과 조합으로, 본 발명에 따른 효과적이고 안전한 방사선 조사 프로토콜을 계산하기 위해 사용될 수 있는 정보의 세트를 제공한다.As discussed in more detail above, NIMELS parameters include the average single or additional output power of a laser diode and the wavelength of the diode (870 nm and 930 nm). The information is in combination with the area (cm 2) of the laser beam (s) at the target site, the power output of the laser system and the time of irradiation, of the information that can be used to calculate an effective and safe irradiation protocol according to the invention. Provide a set.

NIMELS 레이저를 사용하여 이용가능한 이들 신규한 내성 역전 및 항미생물제 강화 상호작용에 기초하여, 각각의 특유한 항미생물제 및 레이저 방사선량에 대해 유효할 "강화 효과"에 대한 정량 값이 필요하다.Based on these novel resistance reversal and antimicrobial enhancing interactions available using NIMELS lasers, a quantitative value is needed for the "enhancing effect" that will be effective for each unique antimicrobial and laser radiation dose.

NIMELS 레이저에 대한 임의의 상이한 방사선량 값 및 검사되는 주어진 항미생물제에 대한 임의의 MIC 값의 실행을 고려할 새로운 세트의 파라미터가 정의된다. 이는 NIMELS 시스템을 사용하는 임의의 주어진 실험 또는 처리 파라미터 내에서 병원성 유기체의 CFU를 정량하는 변수의 세트만을 생성함으로써 NIMELS 레이저 시스템 및 방법에 간단히 맞추어질 수 있다.A new set of parameters is defined to consider the performance of any different radiation dose values for NIMELS lasers and any MIC value for a given antimicrobial agent being examined. This can be tailored simply to NIMELS laser systems and methods by generating only a set of variables that quantify the CFU of a pathogenic organism within any given experimental or processing parameter using the NIMELS system.

이들 파라미터는 NIMELS 강화 크기 척도 (NPMS)로 불리는 척도를 생성하고, 전력 및/또는 처리 시간을 사용하여, 화상을 입고 손상되는 인접한 조직에 대한 안전성의 측정치를 또한 생성하면서, 내성을 역전시키고/시키거나 항미생물약의 MIC를 강화시키는 NIMELS 레이저 고유 현상을 활용한다. NPMS 척도는 1 내지 10의 NIMELS 효과 수 (Ne)을 측정하고, 여기서 목표는 항미생물제 농도 및 NIMELS 방사선량의 임의의 안전한 조합에서 병원체의 CFU 계수의 감소에서 ≥4의 Ne를 얻는 것이다. CFU 계수는 본원에서 병원성 유기체를 정량하기 위해 사용되지만, 다른 정량 수단, 예를 들어, 염료 검출 방법 또는 중합효소 연쇄 반응 (PCR) 방법이 A, B, 및 Np 파라미터에 대한 값을 얻기 위해 또한 사용될 수 있다. These parameters generate a measure called the NIMELS Enhanced Size Scale (NPMS), and use power and / or processing time to reverse and / or tolerate tolerance, while also generating a measure of safety for adjacent tissue that is burned and damaged. Or NIMELS laser inherent phenomena to enhance the MIC of antimicrobial drugs. The NPMS measure measures the number of NIMELS effects (N e ) of 1 to 10, wherein the goal is to obtain N e of ≧ 4 in the reduction of the CFU coefficient of the pathogen at any safe combination of antimicrobial concentration and NIMELS radiation dose. CFU coefficients are used herein to quantify pathogenic organisms, but other means of quantification, such as dye detection methods or polymerase chain reaction (PCR) methods, may also be used to obtain values for A, B, and Np parameters. Can be.

NIMELS 효과 수 Ne는 항미생물약의 조합된 억제/정균 효과가 건강한 조직에 해를 끼치지 않으면서 병원체 표적에 대한 NIMELS 레이저와 어느 정도까지 상승적인지 나타내는 상호작용 계수이다. The NIMELS effect number N e is an interaction coefficient that indicates to what extent the combined inhibitory / bacterial effect of the antimicrobial drug is synergistic with the NIMELS laser against the pathogen target without harming healthy tissue.

NIMELS 강화 수 (Np)는 주어진 농도에서 항미생물제가 건강한 조직에 해를 끼치지 않으면서 병원체 표적에 대해 상승적인지 또는 길항적인지 나타내는 값이다. 따라서, 표준 실험 또는 처리 파라미터의 주어진 세트 내에서The NIMELS enrichment number (N p ) is a value that indicates whether, at a given concentration, the antimicrobial agent is synergistic or antagonistic to the pathogen target without harming healthy tissue. Thus, within a given set of standard experimental or processing parameters

· A = NIMELS 단독에서 병원체의 CFU 계수;A = CFU coefficient of the pathogen in NIMELS alone;

· B = 항미생물제 단독에서 병원체의 CFU 계수;B = CFU coefficient of the pathogen in the antimicrobial agent alone;

· Np = (NIMELS + 항미생물제)에서 병원체의 CFU 계수;CFU coefficient of the pathogen at N p = (NIMELS + antimicrobial);

· Ne = (A+B) / 2Np.N e = (A + B) / 2N p .

NIMELS 효과 수 Ne의 해석:Interpretation of NIMELS effect number N e :

여기서, 2Np < A + B이면, (주어진) 항미생물제는 사용된 농도 및 방사선량에서 NIMELS 레이저를 사용하여 성공적으로 강화되었다.Here, if 2N p <A + B, the (given) antimicrobial agent was successfully enhanced using a NIMELS laser at the concentration and radiation dose used.

다음에, Ne = 1이면, 강화 효과가 없다. Ne > 1이면, 강화 효과가 있다. Ne ≥ 2이면, 항미생물제에 대해 적어도 50% 강화 효과가 있다. Ne ≥ 4이면, 항미생물제에 대해 적어도 75% 강화 효과가 있다. Ne ≥ 10이면, 항미생물제에 대해 적어도 90% 강화 효과가 있다.Next, if N e = 1, there is no strengthening effect. If N e > 1, there is a strengthening effect. If N e ≧ 2, there is at least a 50% strengthening effect on the antimicrobial agent. If N e ≧ 4, there is at least 75% strengthening effect on the antimicrobial agent. If N e ≧ 10, there is at least a 90% strengthening effect on the antimicrobial agent.

샘플 계산 1: Sample calculation 1 :

· A = 110 CFU.A = 110 CFU.

· B = 120 CFU.B = 120 CFU.

· Np = 75 CFU.N p = 75 CFU.

· Ne = (110 CFU + 120 CFU) / 2(75) = 1.5.N e = (110 CFU + 120 CFU) / 2 (75) = 1.5.

샘플 계산 2: Sample calculation 2 :

· A = 150 CFU.A = 150 CFU.

· B = 90 CFU.B = 90 CFU.

· Np = 30 CFU.N p = 30 CFU.

· Ne = (150 CFU + 90 CFU) / 2(30) = 4.N e = (150 CFU + 90 CFU) / 2 (30) = 4.

일반적으로, 항미생물제는 비싸고, 대체로 계의 신장 및/또는 간 손상을 포함할 수 있는 바람직하지 않은 부작용과 연관되므로, 미생물 감염을 치료할 때 보다 저용량의 항미생물제를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 항미생물제의 MIC를 저하시키고/시키거나 강화시키는 방법을 고안하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명은 치료되는 영역이 NIMELS 레이저 시스템으로 동시에 처리될 때 항미생물 분자의 MIC를 감소시키는 시스템 및 방법을 제공한다. In general, antimicrobials are expensive and are generally associated with undesirable side effects that may include kidney and / or liver damage in the system, so it may be advantageous to use lower doses of antimicrobials when treating microbial infections. Thus, it may be desirable to devise a method of lowering and / or enhancing the MIC of an antimicrobial agent. The present invention provides a system and method for reducing MIC of antimicrobial molecules when the area to be treated is simultaneously treated with a NIMELS laser system.

국소화된 내성 병소 감염 (예를 들어, 피부, 당뇨성 발, 욕창)에 대해 항미생물제의 MIC가 감소되면, 이들 감염을 치료하기 위한 보다 오래되고 보다 싸고 보다 안전한 많은 항미생물제의 치료 효능이 회복될 것이다. 따라서, NIMELS 레이저의 첨가에 의해 항미생물제의 MIC를 감소시키면 (예를 들어, 하나의 측면에서 > 1, 다른 측면에서 ≥ 4, 또 다른 측면에서 ≥ 10인 Ne의 값을 생성시키면) 항생제의 일단 상실된 치료 효능을 회복하는데 있어서 긍정적인 전진을 나타낸다.Reducing the MIC of antimicrobial agents for localized resistant lesion infections (eg, skin, diabetic feet, bedsores) will restore the therapeutic efficacy of many older, cheaper and safer antimicrobials to treat these infections. will be. Thus, reducing the MIC of an antimicrobial agent by addition of a NIMELS laser (e.g., producing a value of N e of> 1 on one side, ≧ 4 on the other side, ≧ 10 on the other side) of the antibiotic It represents a positive step forward in recovering lost treatment efficacy.

따라서, 하나의 측면에서, 본 발명은 방사선 조사된 세포의 막 전위 ΔΨ를 감소시킬 방사선 조사된 영역 내에서 막의 탈분극을 통해 미생물 병원체를 근절하거나 적어도 약화시키기 위해 필요한 항미생물 분자의 MIC를 감소시킬 방법 및 시스템을 제공한다. 상기 약화된 ΔΨ는 모든 영향을 받은 막의 양성자 구동력 Δp 및 연합된 생물에너지의 제휴된 약화를 일으킬 것이다. 상기 "NIMELS 효과"가 인간 숙주를 감염시켜 해를 끼치는 미생물에 대해 기존의 항미생물 분자를 강화시키는 것이 본 발명의 추가의 목적이다.Thus, in one aspect, the present invention provides a method for reducing the MIC of antimicrobial molecules required to eradicate or at least attenuate microbial pathogens through depolarization of the membrane within the irradiated region that will reduce the membrane potential ΔΨ of the irradiated cells. And a system. The weakened ΔΨ will cause associated weakening of the proton driving force Δp and associated bioenergy of all affected membranes. It is a further object of the present invention that said "NIMELS effect" enhances existing antimicrobial molecules against microorganisms that infect and harm human hosts.

특정 실시태양에서, 상기 적용된 광 방사선은 본원에 기재된 바와 같이 NIMELS 방사선량에서 파장이 약 850 nm 내지 약 900 nm이다. 예시적인 실시태양에서, 약 865 nm 내지 약 875 nm의 파장이 사용된다. 추가의 실시태양에서, 상기 적용된 방사선은 NIMELS 방사선량에서 파장이 약 905 nm 내지 약 945 nm이다. 특정 실시태양에서, 상기 적용된 광 방사선은 파장이 약 925 nm 내지 약 935 nm이다. 하나의 측면에서, 사용된 파장은 930 nm이다.In certain embodiments, the applied light radiation has a wavelength from about 850 nm to about 900 nm at the NIMELS radiation dose as described herein. In an exemplary embodiment, a wavelength of about 865 nm to about 875 nm is used. In further embodiments, the applied radiation has a wavelength from about 905 nm to about 945 nm at the NIMELS radiation dose. In certain embodiments, the applied light radiation has a wavelength of about 925 nm to about 935 nm. In one aspect, the wavelength used is 930 nm.

본 발명에 따른 NIMELS 레이저 시스템에 의해 그들의 생물에너지 시스템이 영향을 받는 미생물 병원체는 미생물, 예를 들어, 세균, 진균, 곰팡이, 미코플라스마, 원충 및 기생충을 포함한다. 아래에 나타낸 예시적인 실시태양에서는 각각 870 및 930 nm를 묶는 범위를 포함하는 다수의 파장 범위를 사용할 수 있다.Microbial pathogens whose bioenergy systems are affected by the NIMELS laser system according to the present invention include microorganisms such as bacteria, fungi, fungi, mycoplasma, protozoa and parasites. In the exemplary embodiments shown below, multiple wavelength ranges may be used, including the ranges that bind 870 and 930 nm, respectively.

본 발명의 하나의 측면에 따른 방법에서, 고려되는 파장 범위에 의한 방사선 조사는 독립적으로, 순차적으로, 혼합된 비로, 또는 본질적으로 동시에 수행된다 (그 모두는 펄스파 (pulsed) 및/또는 연속파 (CW) 작업을 이용할 수 있다).In the method according to one aspect of the invention, the irradiation by the wavelength range under consideration is carried out independently, sequentially, in a mixed ratio, or essentially simultaneously (all of which are pulsed and / or continuous waves ( CW) jobs are available).

생물학적 오염물에 대한 NIMELS 방사선량에서 NIMELS 에너지를 사용하는 방사선 조사는 항미생물제의 투여 전에, 그에 후속적으로, 또는 그와 동시에 적용된다. 그러나, NIMELS 방사선량에서 상기 NIMELS 에너지는 항미생물제가 감염된 개인 또는 다른 포유동물에서 "피크 혈장 수준"에 도달된 후 투여될 수 있다. 동시-투여된 항미생물제는 내성 표적 오염물의 임의의 자연적 감수성 변이체에 대해 항미생물 활성을 가져야 함에 주목해야 한다.Irradiation using NIMELS energy at NIMELS radiation doses to biological contaminants is applied prior to, subsequent to or concurrent with the administration of the antimicrobial agent. However, the NIMELS energy at the NIMELS radiation dose can be administered after reaching the "peak plasma level" in an individual or other mammal infected with the antimicrobial agent. It should be noted that co-administered antimicrobial agents should have antimicrobial activity against any naturally sensitive variant of resistant target contaminants.

본 발명의 방법 및 시스템에 따라 방사선 조사되는 파장은 약 0.01 M 이하, 또는 약 0.001 M 이하, 또는 약 0.0005 M 이하의 항미생물제의 농도에서 오염물의 감수성을 유사한 비-내성 오염물 균주의 수준으로 증가시킨다. The wavelengths irradiated in accordance with the methods and systems of the present invention increase the susceptibility of contaminants to levels of similar non-resistant contaminant strains at concentrations of antimicrobial agents of about 0.01 M or less, or about 0.001 M or less, or about 0.0005 M or less. .

본 발명의 방법은 표적 부위 내에서 미생물 오염물의 진행을 느리게 하거나 제거하고/하거나, 오염물과 연관된 적어도 일부 증상 또는 무증상 병리 상태를 개선하고/하거나, 항미생물제에 대한 오염물의 감수성을 증가시킨다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 생물학적 대상에 대한 유해 효과 없이 생물학적 오염물이 내성을 진화시키거나 획득한 항미생물제에 대한 생물학적 오염물의 감수성을 증가시킴으로써, 표적 부위 내에서 미생물 오염물의 수준을 감소시키고/시키거나 항미생물 화합물의 활성을 강화시킨다. 미생물 오염물의 수준의 감소는 예를 들어, 처리전 수준에 비해 적어도 10%, 20%, 30%, 50%, 70% 이상일 수 있다. 항미생물제에 대한 생물학적 오염물의 감수성에 관하여, 감수성은 적어도 10% 강화된다.The methods of the present invention slow or eliminate the progression of microbial contaminants within a target site, improve at least some symptomatic or asymptomatic pathology associated with the contaminant, and / or increase the susceptibility of the contaminant to antimicrobial agents. For example, the methods of the present invention reduce the level of microbial contaminants in the target site by increasing the susceptibility of the biological contaminant to the antimicrobial agent to which the biological contaminant has evolved or obtained resistance without a deleterious effect on the biological subject. Or enhance the activity of antimicrobial compounds. The reduction in the level of microbial contaminants can be, for example, at least 10%, 20%, 30%, 50%, 70% or more relative to the pretreatment level. With regard to the sensitivity of biological contaminants to antimicrobial agents, the sensitivity is enhanced by at least 10%.

다른 측면에서, 본 발명은 본 발명의 다른 측면에 따른 방법을 실행하기 위한 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 방사선을 생성하기 위한 레이저 발진기 (oscillator), 방사선의 용량을 계산하고 제어하기 위한 제어기 (controller), 및 방사선을 적용 구역을 통해 치료 부위로 전하기 위한 전달 조립체 (시스템)를 포함한다. 적합한 전달 조립체/시스템은 중공 도파관, 광섬유 및/또는 자유 공간/광선 광 전송 성분을 포함한다. 적합한 자유 공간/광선 광 전송 성분은 조준 (collimating) 렌즈 및/또는 구경 조리개 (aperture stop)를 포함한다.In another aspect, the present invention provides a system for performing a method according to another aspect of the present invention. The system includes a laser oscillator for generating radiation, a controller for calculating and controlling the dose of radiation, and a delivery assembly (system) for delivering the radiation through the application area to the treatment site. Suitable delivery assemblies / systems include hollow waveguides, optical fibers and / or free space / ray light transmission components. Suitable free space / ray light transmission components include collimating lenses and / or aperture stops.

하나의 형태에서, 시스템은 이중 파장 근적외선 광원으로서 기능하기 위해 2개 이상의 고체 상태 다이오드 레이저를 사용한다. 2개 이상의 다이오드 레이저는 통합 제어 (unified control)를 갖는 단일 하우징 내에 위치할 수 있다. 2개의 파장은 약 850 nm 내지 약 900 nm 및 약 905 nm 내지 약 945 nm의 2개의 범위에서의 방출을 포함할 수 있다. 본 발명의 레이저 발진기는 본원에 개시된 범위 중 하나에서 단일 파장 (또는 피크 값, 예를 들어 중심 파장)을 방출하도록 사용된다. 특정 실시태양에서, 상기 레이저는 실질적으로 약 865-875 nm 및 약 925-935 nm 범위 내의 방사선을 방출하도록 사용된다.In one form, the system uses two or more solid state diode lasers to function as dual wavelength near infrared light sources. Two or more diode lasers may be located in a single housing with unified control. The two wavelengths may comprise emission in two ranges from about 850 nm to about 900 nm and from about 905 nm to about 945 nm. The laser oscillator of the present invention is used to emit a single wavelength (or peak value, for example a center wavelength) in one of the ranges disclosed herein. In certain embodiments, the laser is used to emit radiation substantially in the range of about 865-875 nm and about 925-935 nm.

본 발명에 따른 시스템은 제조하고자 하는 각각의 개별 파장 범위에 대해 적합한 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적합한 고체 상태의 레이저 다이오드, 가변 초단 (ultra-short) 펄스 레이저 발진기, 또는 이온-도핑된 (doped) (예를 들어, 적합한 희토류 원소를 사용하여) 광섬유 또는 섬유 레이저가 사용된다. 하나의 형태에서, 적합한 근적외선 레이저는 티탄-도핑된 사파이어를 포함한다. 다른 종류의 고체 상태, 액체 또는 기체 이득 (gain) (활성) 매질을 갖는 것을 포함한 다른 적합한 레이저원이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다.The system according to the invention may comprise a light source suitable for each individual wavelength range to be manufactured. For example, suitable solid state laser diodes, variable ultra-short pulsed laser oscillators, or ion-doped (eg, using suitable rare earth elements) optical fibers or fiber lasers are used. In one form, suitable near infrared lasers include titanium-doped sapphire. Other suitable laser sources, including those with other types of solid state, liquid or gas gain (active) media, can be used within the scope of the present invention.

본 발명의 하나의 실시태양에 따라, 치료 시스템은 실질적으로 약 850 nm 내지 약 900 nm의 제1 파장 범위에서 광 방사선을 생성하도록 채용된 광 방사선 생성 시스템, 광 방사선이 적용 구역을 통해 전해지도록 하는 전달 조립체, 및 단위 면적당 전해진 방사선의 전력 밀도 및 에너지 밀도의 시간 적분 (integral)이 소정의 역치 미만이 되도록 적용 구역을 통해 전해진 방사선의 용량을 제어하기 위한 광 방사선 생성 장비에 작동가능하게 접속된 제어기를 포함한다. 또한, 특히 실질적으로 약 865 nm 내지 약 875 nm의 제1 파장 범위에서 광 방사선을 생성하도록 채용된 치료 시스템이 상기 실시태양 내에 있다. According to one embodiment of the invention, a treatment system is a light radiation generating system adapted to generate light radiation substantially in a first wavelength range of about 850 nm to about 900 nm, wherein the light radiation is directed through an application zone. And a controller operatively connected to the delivery assembly and to the optical radiation generating equipment for controlling the dose of the delivered radiation through the application zone such that the time integral of the power density and energy density of the delivered radiation per unit area is below a predetermined threshold. It includes. Also within this embodiment is a treatment system that is specifically adapted to generate light radiation substantially in the first wavelength range of about 865 nm to about 875 nm.

추가의 실시태양에 따라, 치료 시스템은 실질적으로 약 905 nm 내지 약 945 nm의 제2 파장 범위의 광 방사선을 생성하도록 형성되는 광 방사선 생성 장비를 포함하고; 특정 실시태양에서, 주목되는 제1 파장 범위는 광 방사선 생성 장비에 의해 동시에 또는 동시에/순차적으로 생산된다. 또한, 특히 약 925 nm 내지 약 935 nm의 제1 파장 범위에서 광 방사선을 생성하도록 채용된 치료 시스템이 상기 실시태양의 범위 내에 있다.According to a further embodiment, the treatment system comprises light radiation generating equipment configured to generate light radiation in a second wavelength range substantially from about 905 nm to about 945 nm; In certain embodiments, the first wavelength range of interest is produced simultaneously or simultaneously / sequentially by the optical radiation generating equipment. Also within the scope of this embodiment is a treatment system employed to produce light radiation, particularly in the first wavelength range of about 925 nm to about 935 nm.

치료 시스템은 제2 파장 범위 (및 적용되는 경우에 제1 파장 범위)의 광 방사선을 적용 구역을 통해 전하기 위한 전달 조립체 (시스템), 및 실질적으로 제1 파장 범위 또는 실질적으로 제2 파장 범위 또는 이들의 임의의 조합의 방사선을 선택적으로 생성하도록 광 방사선 생성 장비를 제어하기 위해 작동가능한 제어기를 추가로 포함할 수 있다.The treatment system includes a delivery assembly (system) for delivering light radiation of a second wavelength range (and, if applicable, the first wavelength range) through the application zone, and substantially the first wavelength range or substantially the second wavelength range or these And may further comprise a controller operable to control the optical radiation generating equipment to selectively generate radiation in any combination of the following.

하나의 실시태양에 따라, 전달 조립체는 의료 장비의 광 전송 범위 내의 위치에서 환자 조직 내에 삽입하기 위해 형성되고 배열된 단부를 갖는 하나 이상의 광섬유를 포함하며, 여기서 방사선은 의료 장비를 둘러싸는 조직에 NIMELS 방사선량에서 전달된다. 전달 조립체는 자유 광선 광학 시스템을 추가로 포함할 수 있다. According to one embodiment, the delivery assembly comprises one or more optical fibers having ends formed and arranged for insertion into patient tissue at a location within the light transmission range of the medical equipment, wherein the radiation is NIMELS to the tissue surrounding the medical equipment. Delivered at the radiation dose. The delivery assembly may further comprise a free ray optical system.

추가의 실시태양에 따라, 치료 시스템의 제어기는 방사선의 용량을 제어하기 위해 전력 리미터 (limiter)를 포함한다. 제어기는 환자의 프로필을 저장하기 위한 메모리 (memory), 및 작동자 (operator)에 의해 입력된 정보에 기초하여 특정 표적 부위에 필요한 용량을 계산하기 위한 방사선량 계산기를 추가로 포함할 수 있다. 하나의 측면에서, 메모리는 또한 상이한 종류의 질병 및 치료 프로필, 예를 들어, 특정 용도와 연관된 방사선의 패턴 및 방사선의 용량에 관한 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 광 방사선은 치료 시스템으로부터 적용 부위로 상이한 패턴으로 전달될 수 있다. 방사선은 연속파 (CW) 또는 펄스파, 또는 각각의 조합으로서, 예를 들어, 단일 파장 패턴으로 또는 다중-파장 (예를 들어, 이중-파장) 패턴으로 생산되고 전달될 수 있다. 예를 들어, 2개의 파장의 방사선이 동일한 치료 부위에 다중송신되거나 (multiplexed) (광학상 조합되거나) 동시에 전해질 수 있다. 편광 광선 분리기 (splitter) (결합기 (combiner))의 사용, 및/또는 적합한 거울 및/또는 렌즈로부터 집중된 출력의 중첩, 또는 다른 적합한 다중송신/조합 기술을 포함하나 이로 제한되지 않는 적합한 광학 조합 기술이 사용될 수 있다. 별법으로, 방사선은 교대 패턴으로 전달될 수 있고, 여기서 2개의 파장의 방사선이 동일한 치료 부위에 교대로 전달된다. 2개 이상의 펄스 사이의 간격은 본 발명의 NIMELS 기술에 따라 원하는 대로 선택될 수 있다. 각각의 처리는 임의의 이들 전송 방식을 조합할 수 있다. 전달된 광 방사선의 강도 분포는 원하는 대로 선택될 수 있다.According to a further embodiment, the controller of the treatment system includes a power limiter to control the dose of radiation. The controller may further include a memory for storing the patient's profile, and a radiation dose calculator for calculating the dose required for the particular target site based on information input by the operator. In one aspect, the memory can also be used to store information regarding different types of disease and treatment profiles, eg, patterns of radiation and doses of radiation associated with particular uses. Light radiation can be delivered in different patterns from the treatment system to the site of application. The radiation can be produced and delivered as a continuous wave (CW) or pulsed wave, or a combination of each, for example in a single wavelength pattern or in a multi-wavelength (eg double-wavelength) pattern. For example, radiation of two wavelengths can be multiplexed (optically combined) or delivered simultaneously to the same treatment site. Suitable optical combination techniques include, but are not limited to, the use of polarized light splitters (combiners), and / or superposition of output concentrated from suitable mirrors and / or lenses, or other suitable multitransmission / combination techniques. Can be used. Alternatively, the radiation may be delivered in an alternating pattern, where radiation of two wavelengths is alternately delivered to the same treatment site. The spacing between two or more pulses can be selected as desired in accordance with the NIMELS technique of the present invention. Each process can combine any of these transmission schemes. The intensity distribution of the transmitted light radiation can be selected as desired.

예시적인 실시태양은 탑-햇 (top-hat) 또는 실질적으로 탑-햇 (예를 들어, 사다리꼴 등) 강도 분포를 포함한다. 가우스 (Gaussian)와 같은 다른 강도 분포가 사용될 수 있다.Exemplary embodiments include a top-hat or substantially top-hat (eg, trapezoidal, etc.) intensity distribution. Other intensity distributions such as Gaussian can be used.

본원에서 사용될 때, 용어 "생물학적 오염물"은 표적 부위와 직접적 또는 간접적 접촉 시에 표적 부위 (예를 들어, 환자의 감염된 조직 또는 장기) 상에 또는 표적 부위에 근접한 포유동물 (예를 들어, 수여자에게 이식된 세포, 조직 또는 장기의 경우에, 또는 환자 상에 사용되는 장비의 경우에) 상에 원치 않는 및/또는 유해한 효과(들)을 일으킬 수 있는 오염물을 의미하는 것으로 의도된다. 본 발명에 따른 생물학적 오염물은 표적 부위에서 일반적으로 발견되는 것으로 당업자에게 알려진 미생물, 예를 들어, 세균, 진균, 곰팡이, 미코플라스마, 원충, 기생충이다.As used herein, the term “biological contaminant” refers to a mammal (eg, a recipient) on or near a target site (eg, an infected tissue or organ of a patient) upon direct or indirect contact with the target site. In the case of cells, tissues or organs implanted into or in the case of equipment used on a patient) is intended to mean a contaminant that can cause unwanted and / or deleterious effect (s). Biological contaminants according to the present invention are microorganisms known to those skilled in the art, commonly found at the target site, for example bacteria, fungi, fungi, mycoplasmas, protozoa, parasites.

당업자는 본 발명의 방법 및 시스템이 당업자에게 일반적으로 공지된 다양한 생물학적 오염물과 연관하여 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 다음 목록은 전적으로 본 발명의 방법 및 장치에 따라 표적화될 수 있는 광범위한 미생물을 예시하는 목적으로 제공되고, 본 발명의 범위를 제한하려고 의도되지 않는다.Those skilled in the art will appreciate that the methods and systems of the present invention can be used in connection with various biological contaminants generally known to those skilled in the art. The following list is provided solely for the purpose of illustrating a wide range of microorganisms that may be targeted according to the methods and apparatus of the present invention and is not intended to limit the scope of the present invention.

따라서, 생물학적 오염물 (병원체)의 예시적인 비제한적인 예는 임의의 세균, 예를 들어, 에스케리치아 (Escherichia), 엔테로박터 (Enterobacter), 바실러스, 캄필로박터 (Campylobacter), 코리네박테리움 (Corynebactenum), 클렙시엘라 (Klebsiella), 트레포네마 (Treponema), 비브리오 (Vibrio), 스트렙토코커스 (Streptococcus) 및 스태필로코커스 (Staphylococcus)를 포함하나 이로 제한되지 않는다.Thus, the exemplary non-limiting examples of biological contaminants (pathogens) may be any bacterium, e.g., Escherichia (Escherichia), Enterobacter (Enterobacter), Bacillus, Campylobacter (Campylobacter), Corynebacterium ( Corynebactenum), keulrep when Ella (Klebsiella), Trail Four nematic (Treponema), Vibrio (Vibrio), is not one which limits include Streptococcus (Streptococcus) and Staphylococcus (Staphylococcus).

더욱 예시하기 위해, 고려되는 생물학적 오염물은 임의의 진균, 예를 들어, 트리코피톤, 마이크로스포룸 (Microsporum), 에피더모파이톤 (Epidermophyton), 칸디다, 스코풀라리옵시스 브레비카울리스 (Scopulariopsis brevicaulis), 푸사리움 (Fusarium) 종, 아스페르길루스 (Aspergillus) 종, 알터나리아 (Alternaria), 아크레모늄 (Acremonium), 사이탈리디늄 디미디아툼 (Scytalidinum dimidiatum), 및 사이탈리디늄 히알리눔 (Scytahdinium hyalinum)을 포함하나 이로 제한되지 않는다. 기생충, 예를 들어 트리파노조마 (Trypanosoma) 및 말라리아 기생충, 예를 들어 플라스모듐 (Plasmodium) 종, 및 곰팡이; 미코플라스마 및 프리온이 또한 표적화되는 생물학적 오염물일 수 있다. 인간 면역-결핍 바이러스 및 다른 레트로바이러스, 헤르페스 바이러스, 파르보바이러스, 필로바이러스 (filovirus), 서코바이러스 (circoviruses), 파라믹소바이러스, 사이토메갈로바이러스, 간염 바이러스 (B형 간염 및 C형 간염 포함), 폭스 (pox) 바이러스, 토가 (toga) 바이러스, 엡스타인-바아 (Epstein-Barr) 바이러스 및 파르보바이러스를 포함하는 바이러스가 또한 표적화될 수 있다. To further illustrate, the biological contaminants contemplated are any fungi, for example Trichophyton, Microsporum , Epidermophyton , Candida, Scopulariopsis Scopulariopsis brevicaulis), Fusarium (Fusarium) species, Aspergillus (Aspergillus) species, Alterna Liao (Alternaria), Acre monyum (Acremonium), between the desorption pyridinium di MIDI Atum (Scytalidinum dimidiatum ), and cytalinium hyalinum ( Scytahdinium) hyalinum ), but is not limited to such. Parasites such as Trypanosoma and malaria parasites such as Plasmodium species, and fungi; Mycoplasma and prions may also be targeted biological contaminants. Human immunodeficiency virus and other retroviruses, herpes virus, parvovirus, filovirus, circoviruses, paramyxovirus, cytomegalovirus, hepatitis virus (including hepatitis B and hepatitis C), Viruses can also be targeted, including pox viruses, toga viruses, Epstein-Barr viruses, and parvoviruses.

방사선 조사할 표적 부위가 생물학적 오염물로 이미 감염될 필요가 없음이 이해될 것이다. 실제로, 본 발명의 방법은 감염 전에 "예방적으로" 사용될 수 있다. 추가의 실시태양은 의료 장비, 예를 들어 카테터 (예를 들어, IV 카테터, 중심 정맥관, 동맥 카테터, 말초 카테터, 투석 카테터, 복막 투석 카테터, 경막외 (epidural) 카테터), 인공 관절, 스텐트 (stent), 외고정 (external fixator) 핀, 흉관, 영양관 (gastronomy feeding tube) 등에 대한 사용을 포함한다.It will be appreciated that the target site to be irradiated does not need to be already infected with biological contaminants. Indeed, the methods of the invention may be used "prophylactically" prior to infection. Further embodiments include medical equipment, such as catheters (eg, IV catheter, central venous catheter, arterial catheter, peripheral catheter, dialysis catheter, peritoneal dialysis catheter, epidural catheter), artificial joint, stent ), External fixator pins, chest tube, gastronomy feeding tube, and the like.

특정한 경우에, 방사선 조사는 완화 목적뿐만 아니라 예방 목적일 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 감염의 증상을 치료 또는 경감시키기 위해 치료적으로 효과적인 시간 동안 조직(들)을 방사선 조사하기 위해 사용된다. 표현 "치료 또는 경감하는"은 치료를 받지 않은 개인의 증상에 비해 본 발명에 따라 치료되는 개인의 증상을 감소시키고/시키거나 예방하고/하거나 역전시키는 것을 의미한다.In certain cases, irradiation may be for prevention as well as for relief purposes. Thus, the methods of the present invention are used to irradiate tissue (s) for a therapeutically effective time to treat or alleviate the symptoms of an infection. The expression “treating or alleviating” means reducing and / or preventing and / or reversing the symptoms of an individual treated in accordance with the present invention relative to the symptoms of an untreated individual.

당업자는 본 발명이 임의의 미생물, 진균 및 바이러스 감염에 의해 유발되거나 연관되는 다양한 질병과 관련하여 유용함을 이해할 것이다 (그 전체를 본원에 참조로 포함시킨 문헌 [Harrison's, Principles of Internal Medicine, 13th Ed, McGraw Hill, New York (1994)] 참조). 특정 실시태양에서, 본 발명에 따른 방법 및 시스템은 공지의 항미생물제 조성물의 투여에 의해 감염을 치료하기 위해 당업계에서 이용가능한 전통적인 치료 방법 (예를 들어, 그 전체를 본원에 참조로 포함시킨 문헌 [Goodman and Gilman's, The Pharmacological Basis of Therapeutics, 8th ed, 1990, Pergmon Press] 참조)과 병행하여 사용된다. 용어 "항미생물제 조성물", "항미생물제"는 인간을 포함한 동물에 투여되고, 미생물 감염의 증식을 억제하는 (예를 들어, 항균성, 항진균성 및 항바이러스성) 화합물 및 이들의 조합물을 나타낸다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention is useful in connection with various diseases caused or associated by any microbial, fungal and viral infection (Harrison's, Principles , which is hereby incorporated by reference in its entirety). of Internal Medicine , 13 th Ed, McGraw Hill, New York (1994). In certain embodiments, the methods and systems according to the present invention are conventional treatment methods available in the art for treating infections by administration of known antimicrobial compositions (e.g., incorporated herein by reference in its entirety). And Goodman and Gilman's, The Pharmacological Basis of Therapeutics, 8th ed, 1990, Pergmon Press. The terms “antimicrobial composition”, “antimicrobial agent” refer to compounds and combinations thereof that are administered to animals, including humans, and that inhibit the growth of microbial infections (eg, antimicrobial, antifungal and antiviral).

고려되는 광범위한 용도는 예를 들어 몇 가지만 언급하면 다양한 피부과, 족부의학, 소아과 및 일반 의약을 포함한다. 처리되는 표적 부위와 부여된 에너지 사이의 상호작용은 파장(들); 표적 부위의 화학적 및 물리적 특성; 광선의 전력 밀도 또는 방사도 (irradiance); 연속파 (CW) 또는 펄스 방사선 조사가 사용되는지의 여부; 레이저 광선 점 (spot) 크기; 노출 시간, 에너지 밀도, 및 임의의 이들 파라미터를 사용한 레이저 방사선 조사의 결과로서 표적 부위의 물리적 특성의 임의의 변화를 포함한 많은 파라미터에 의해 정의된다. 또한, 표적 부위의 물리적 특성 (예를 들어, 흡수 및 산란 계수, 산란 비등방성 (anisotropy), 열 전도도, 열 용량, 및 기계적 강도)도 또한 전체 효과 및 결과에 영향을 미칠 수 있다.The wide range of uses contemplated includes, for example, a variety of dermatology, podiatry, pediatrics and general medicine, with a few mentions. The interaction between the target site to be treated and the energy imparted is wavelength (s); Chemical and physical properties of the target site; Power density or radiation of the light beam; Whether continuous wave (CW) or pulsed irradiation is used; Laser beam spot size; It is defined by many parameters, including exposure time, energy density, and any change in the physical properties of the target site as a result of laser irradiation using any of these parameters. In addition, the physical properties of the target site (eg, absorption and scattering coefficients, scattering anisotropy, thermal conductivity, thermal capacity, and mechanical strength) can also affect the overall effect and results.

NIMELS 방사선량은 대상 파장이 ROS를 생성하여, 표적 부위에서 생물학적 오염물의 수준을 감소시키고/시키거나 생물학적 오염물 이외의 생물학적 모이어티 (예를 들어, 포유동물 세포, 조직 또는 장기)에 대해 참을 수 없는 위험 및/또는 참을 수 없는 부작용 없이 ROS의 동시 생성과 함께 ΔΨ의 저하를 통해 상기 오염물이 내성을 보이는 항미생물제에 대해 생물학적 오염물의 감수성을 증가시키기 위해 오염물을 방사선 조사할 수 있는 전력 밀도 (W/㎠) 및 에너지 밀도 (J/㎠; 여기서 1 와트 = 1 줄/초) 값을 나타낸다.NIMELS radiation doses may cause the target wavelength to produce ROS, reducing the level of biological contaminants at the target site and / or being intolerable for biological moieties other than biological contaminants (eg, mammalian cells, tissues, or organs). The power density at which the contaminant can be irradiated to increase the susceptibility of the biological contaminant to antimicrobials to which the contaminant is tolerated through the reduction of ΔΨ with simultaneous generation of ROS without risk and / or unbearable side effects (W / Cm 2) and energy density (J / cm 2; here 1 watt = 1 joule / sec).

그 전체를 본원에 참조로 포함시킨 문헌 [Boulnois, 1986, Lasers Med. Sci. 1:47-66 (1986)]에서 논의된 바와 같이, 낮은 전력 밀도 (또한 방사도로 칭함) 및/또는 에너지에서, 레이저-조직 상호작용은 순수하게 광학 (광화학)으로서 설명될 수 있는 반면, 보다 높은 전력 밀도에서, 광-열 상호작용이 일어난다. 이하에 예시된 특정 실시태양에서, NIMELS 방사선량 파라미터는 외인성 약물, 염료 및/또는 발색단과 함께 광동역학 요법에 전통적으로 사용되는 영역에서 공지의 광화학 및 광-열 파라미터 사이에 놓이지만, 외인성 약물, 염료 및/또는 발색단을 필요로 하지 않으면서 광동역학 요법의 분야에서 기능할 수 있다.See Boulnois, 1986, Lasers Med., Which is hereby incorporated by reference in its entirety. Sci. 1: 47-66 (1986), at low power densities (also referred to as radiation) and / or energy, laser-tissue interactions can be described purely as optical (photochemistry), while At high power densities, light-thermal interactions occur. In certain embodiments exemplified below, the NIMELS radiation dose parameters lie between known photochemical and photo-thermal parameters in areas traditionally used for photodynamic therapy with exogenous drugs, dyes and / or chromophores, but with exogenous drugs, It can function in the field of photodynamic therapy without requiring dyes and / or chromophores.

의료용 레이저 적용을 위한 에너지 밀도 (감응 (fluence), 또는 입자 또는 방사선 흐름 및 시간의 곱 (또는 적분)으로도 표현가능함)는 대개 약 1 J/㎠에서 약 10,OOO J/㎠ (5 차수의 크기)로 변하는 반면, 전력 밀도 (방사도)는 약 1x10-3 W/㎠에서 약 1012 W/㎠ (15 차수의 크기)로 변한다. 전력 밀도와 방사선 조사 노출 시간 사이의 역 상관관계를 고려하면, 임의의 의도된 특정한 레이저-조직 상호작용을 위해 대략 동일한 에너지 밀도가 요구되는 것을 관찰할 수 있다. 그 결과로서, 레이저 노출 지속시간 (방사선 조사 시간)은 레이저-조직 상호작용의 성질 및 안전성을 결정하는 주요 파라미터이다. 예를 들어, 생체내 조직의 열 증발 (비-제거적인)을 수학적으로 탐색하는 경우에 (문헌 [Boulnois 1986] 참조), 1000 J/㎠의 에너지 밀도를 생성하기 위해 (표 1 참조), 임의의 다음 방사선량 파라미터를 사용할 수 있음을 알 수 있다: The energy density (also expressed as fluence, or the product (or integral) of particle or radiation flow and time) for medical laser applications is usually about 1 J / cm 2 to about 10, OOO J / cm 2 (of order 5). Power density (radiation) varies from about 1 × 10 −3 W / cm 2 to about 10 12 W / cm 2 (15 orders of magnitude). Given the inverse correlation between power density and irradiation exposure time, one can observe that approximately the same energy density is required for any intended specific laser-tissue interaction. As a result, laser exposure duration (radiation irradiation time) is a key parameter that determines the nature and safety of laser-tissue interactions. For example, when mathematically exploring thermal evaporation (non-removable) of tissues in vivo (see Boulnois 1986), to generate an energy density of 1000 J / cm 2 (see Table 1), It can be seen that the following radiation dose parameters can be used:

불느와 (Boulnois) 표를 기초로 유도된 값의 예Example of Derived Values Based on the Boulnois Table 전력 밀도Power density 시간time 에너지 밀도Energy density 1x105 W/㎠1x10 5 W / ㎠ 0.01 sec0.01 sec 1000 J/㎠1000 J / ㎠ 1x104 W/㎠1x10 4 W / ㎠ 0.10 sec0.10 sec 1000 J/㎠1000 J / ㎠ 1x103 W/㎠1x10 3 W / ㎠ 1.00 sec1.00 sec 1000 J/㎠1000 J / ㎠

상기 수열은 조직 내의 생물학적 오염물에 대한 NIMELS 상호작용을 위해 사용될 수 있는 적합한 방법 또는 기본 알고리즘을 설명한다. 즉, 상기 수학적 관계는 레이저-조직 상호작용 현상을 달성하기 위해 역 상관관계이다. 상기 근본 원리는 에너지 밀도 및 시간 및 전력 파라미터에서 NIMELS 실험 데이타의 삽입과 함께 NIMELS 에너지에 의해 부여된 관찰된 항미생물 현상을 위한 방사선량 계산을 위한 기초로서 사용될 수 있다.The sequence describes a suitable method or basic algorithm that can be used for NIMELS interaction with biological contaminants in tissues. That is, the mathematical relationship is inversely correlated to achieve the laser-tissue interaction phenomenon. This fundamental principle can be used as a basis for calculating radiation dose for the observed antimicrobial phenomena imparted by NIMELS energy with the insertion of NIMELS experimental data in energy density and time and power parameters.

방사선 조사되는 표적 부위에서 특정 상호작용에 기초하여 (예를 들어, 표적 부위의 화학적 및 물리적 특성; 연속파 (CW) 또는 펄스 방사선 조사가 사용되는지의 여부; 레이저 광선 점 크기; 임의의 이들 파라미터를 사용한 레이저 방사선 조사의 결과로서 표적 부위의 물리적 특성, 예를 들어, 흡수 및 산란 계수, 산란 비등방성, 열 전도도, 열 용량, 및 기계적 강도의 임의의 변화), 당업자는 목적하는 에너지 밀도를 얻기 위해 전력 밀도 및 시간을 조정할 수 있다.Based on specific interactions at the target site to be irradiated (eg, chemical and physical properties of the target site; whether continuous wave (CW) or pulsed irradiation is used; laser beam spot size; using any of these parameters) Any changes in the physical properties of the target site as a result of laser irradiation, such as absorption and scattering coefficients, scattering anisotropy, thermal conductivity, thermal capacity, and mechanical strength), and those skilled in the art Density and time can be adjusted.

본원에 제공된 실시예는 시험관내 및 생체내 치료 모두의 맥락에서 상기 관계를 보여준다. 따라서, 예를 들어, 직경이 1-4 cm인 점 크기에 대한 손발톱진균증 또는 감염된 상처를 치료하는 맥락에서, "변성" 및 "조직 과열" 수준보다 훨씬 미만의 수준인 안전하고 비-손상/최소 손상시키는 열 레이저-조직 상호작용 내에 놓이도록 전력 밀도 값은 약 0.5 W/㎠에서 약 5 W/㎠으로 변하였다. 다른 적합한 점 크기가 사용될 수 있다. 상기 역 상관관계에서, 이들 파장을 사용한 NIMELS 상호작용을 위해 필요한 역치 에너지 밀도는 목적하는 에너지가 전달되는 한 점 크기에 무관하게 유지될 수 있다. 예시적인 실시태양에서, 광 에너지는 균일 기하 분포를 통해 조직으로 전달된다 (예를 들어, 플랫탑 (flat-top) 또는 탑-햇 진행). 상기 기술을 사용하여, ROS를 생성하기 위해 충분한 적합한 NIMELS 방사선량 (NIMELS 효과)은 생물학적 오염물의 수준을 감소시키고/시키거나 상기 오염물이 내성을 보이는 항미생물제에 대한 생물학적 오염물의 감수성을 증가시키기 위해 요구되지만 "변성" 및 "조직 과열" 수준 미만의 역치 에너지 밀도에 도달하도록 계산될 수 있다.The examples provided herein show this relationship in the context of both in vitro and in vivo treatments. Thus, for example, in the context of treating onychomycosis or infected wounds for spot sizes 1-4 cm in diameter, safe and non-injured / minimal levels well below the "degeneration" and "tissue overheat" levels. The power density values varied from about 0.5 W / cm 2 to about 5 W / cm 2 to lie within the damaging thermal laser-tissue interaction. Other suitable spot sizes may be used. In the inverse correlation, the threshold energy density required for NIMELS interaction using these wavelengths can be maintained regardless of the point size at which the desired energy is delivered. In an exemplary embodiment, light energy is delivered to the tissue through a uniform geometric distribution (eg, flat-top or top-hat propagation). Using this technique, a suitable NIMELS radiation dose (NIMELS effect) sufficient to generate ROS is required to reduce the level of biological contaminants and / or increase the susceptibility of biological contaminants to antimicrobial agents to which the contaminants are resistant. But can be calculated to reach threshold energy densities below the "degeneration" and "tissue overheat" levels.

생체 내에서 미생물을 표적화하기 위해 본원에 예시된 NIMELS 방사선량 (예를 들어, 손발톱진균증)은 약 100 내지 700초 동안 약 200 J/㎠ 내지 약 700 J/㎠이다. 이들 전력 값은 광제거적 또는 광열적 (레이저/조직) 상호작용과 연관된 전력 값에 접근하지 않는다.The NIMELS radiation dose (eg, nail fungus) exemplified herein for targeting microorganisms in vivo is from about 200 J / cm 2 to about 700 J / cm 2 for about 100 to 700 seconds. These power values do not approach power values associated with photoremoval or photothermal (laser / tissue) interactions.

조준된 레이저 광선의 강도 분포는 광선의 전력 밀도에 의해 주어지고, 레이저 출력 전력 대 에너지 내의 원의 면적 (㎠) 및 에너지의 공간 분포 패턴의 비로서 정의된다. 따라서, 면적 1.77 ㎠의 입사 가우스 (Gaussian) 광선 패턴을 갖는 1.5 cm 방사선 조사 점의 조명 패턴은 1.77 ㎠ 방사선 조사 면적 내에 적어도 6개의 상이한 전력 밀도 값을 생성할 수 있다. 이들 변하는 전력 밀도는 1 (외부 주변 상에)에서 중심점에서의 6까지의 점의 표면적에 걸쳐서 강도 (또는 전력의 농도)에서 증가시킨다. 본 발명의 특정 실시태양에서, 전통적인 레이저 광선 방출과 연관된 상기 고유한 오차를 극복하는 광선 패턴이 제공된다. NIMELS 파라미터는 다음과 같이 처리 시간 (Tn)의 함수로서 계산될 수 있다: Tn = 에너지 밀도/전력 밀도.The intensity distribution of the aimed laser beam is given by the power density of the beam and is defined as the ratio of the area of the circle (cm 2) in the laser output power to energy and the spatial distribution pattern of energy. Thus, the illumination pattern of a 1.5 cm irradiation spot with an incident Gaussian light pattern of 1.77 cm 2 area can produce at least six different power density values within the 1.77 cm 2 irradiation area. These varying power densities increase in intensity (or concentration of power) over the surface area of points from 1 (on the outer periphery) to 6 at the center point. In certain embodiments of the invention, a ray pattern is provided that overcomes the inherent errors associated with traditional laser ray emission. The NIMELS parameter can be calculated as a function of processing time (Tn) as follows: Tn = energy density / power density.

특정 실시태양에서 (예를 들어, 아래의 시험관내 실험 참조), Tn은 약 50 내지 약 300초이고; 다른 실시태양에서, Tn은 약 75 내지 약 200초이고; 또 다른 실시태양에서, Tn은 약 100 내지 약 150초이다. 생체내 실시태양에서, Tn은 약 100 내지 약 1200초이다. In certain embodiments (see, eg, in vitro experiments below), Tn is about 50 to about 300 seconds; In other embodiments, Tn is about 75 to about 200 seconds; In another embodiment, Tn is about 100 to about 150 seconds. In an in vivo embodiment, Tn is about 100 to about 1200 seconds.

상기 관계 및 목적하는 광학 강도 분포, 예를 들어, 본원에 기재된 플랫탑 조명 기하학을 사용하여, 일련의 생체내 에너지 파라미터가 시험관 내에서 NIMELS 미생물 오염제거 요법을 위해 효과적인 것으로서 실험적으로 입증되었다. 따라서, 주어진 표적 부위에 대한 핵심 파라미터는 다양한 상이한 점 크기 및 전력 밀도에서 NIMELS 요법에 요구되는 에너지 밀도인 것으로 나타났다. Using this relationship and the desired optical intensity distribution, for example, the flat top illumination geometry described herein, a series of in vivo energy parameters have been experimentally demonstrated as effective for NIMELS microbial decontamination therapy in vitro. Thus, a key parameter for a given target site has been shown to be the energy density required for NIMELS therapy at various different spot sizes and power densities.

"NIMELS 방사선량"은 본 발명에 따른 대상 파장이 표적 부위 내의 ΔΨ를 광학적으로 감소시킬 수 있는 제1 역치 지점으로부터 제2 종점까지, 및/또는 생물학적 모이어티 상에 참을 수 없는 유해 위험 또는 효과가 검출되는 (예를 들어, 열 손상, 예를 들어 천공) 값 직전에 ROS의 생성을 통해 오염물이 내성을 보이는 항미생물제에 대한 생물학적 오염물의 감수성을 증가시키기까지의 전력 밀도 및/또는 에너지 밀도의 범위를 포함한다. 당업자는 특정 상황 하에 표적 부위 (예를 들어, 포유동물 세포, 조직, 또는 장기)에서 유해 효과 및/또는 위험이 본 발명의 방법에 따라 발생하는 고유한 잇점의 면에서 수용될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 고려되는 중지 지점은 유해 효과가 상당하고 따라서 바람직하지 않은 지점 (예를 들어, 세포 사멸, 단백질 변성, DNA 손상, 이환율 또는 사망률)이다.“NIMELS radiation dose” is such that there is an unbearable adverse risk or effect from the first threshold point to the second endpoint, and / or on the biological moiety, in which the target wavelength according to the invention can optically reduce ΔΨ in the target site. Range of power density and / or energy density until the generation of ROS just prior to the value detected (eg, thermal damage, eg perforation) to increase the susceptibility of the biological contaminant to the antimicrobial to which the contaminant is resistant. It includes. Those skilled in the art will understand that under certain circumstances, adverse effects and / or risks at target sites (eg, mammalian cells, tissues, or organs) may be acceptable in view of the inherent advantages arising from the methods of the present invention. . Thus, the stopping point considered is a point where the deleterious effect is significant and therefore undesirable (eg, cell death, protein denaturation, DNA damage, morbidity or mortality).

특정 실시태양에서, 예를 들어, 생체내 용도에 대해, 본원에서 고려되는 전력 밀도 범위는 약 0.25 내지 약 약 40 W/㎠이다. 다른 실시태양에서, 전력 밀도 범위는 약 0.5 W/㎠ 내지 약 25 W/㎠이다.In certain embodiments, for example, for in vivo use, the power density range contemplated herein is from about 0.25 to about 40 W / cm 2. In other embodiments, the power density ranges from about 0.5 W / cm 2 to about 25 W / cm 2.

추가의 실시태양에서, 전력 밀도 범위는 약 0.5 W/㎠ 내지 약 10 W/㎠의 값을 포함할 수 있다. 본원에서 예시되는 전력 밀도는 약 0.5 W/㎠ 내지 약 5 W/㎠이다. 약 1.5 내지 약 2.5 W/㎠의 생체내 전력 밀도가 다양한 미생물에 대해 효과적인 것으로 나타났다.In further embodiments, the power density range may comprise a value from about 0.5 W / cm 2 to about 10 W / cm 2. Power densities exemplified herein are about 0.5 W / cm 2 to about 5 W / cm 2. In vivo power densities of about 1.5 to about 2.5 W / cm 2 have been shown to be effective against a variety of microorganisms.

실험 데이타는 생체 내에서 (예를 들어, 발톱)보다는 시험관내 세팅 (예를 들어, 플레이트)에서 생물학적 오염물을 표적화할 때 더 높은 전력 밀도 값이 일반적으로 사용됨을 나타내는 것으로 보인다.Experimental data appear to indicate that higher power density values are generally used when targeting biological contaminants in in vitro settings (eg plates) rather than in vivo (eg claws).

특정 실시태양에서 (아래의 시험관내 실시예 참조), 본원에서 고려되는 에너지 밀도 범위는 50 J/㎠ 초과이지만 약 25,000 J/㎠ 미만이다. 다른 실시태양에서, 에너지 밀도 범위는 약 750 J/㎠ 내지 약 7,000 J/㎠이다. 또 다른 실시태양에서, 생물학적 오염물이 시험관내 세팅 (예를 들어, 플레이트) 또는 생체 내에서 (예를 들어, 발톱 또는 둘러싸는 의료 장치)에서 표적화되어야 하는지에 따라 에너지 밀도 범위는 약 1,500 J/㎠ 내지 약 6,000 J/㎠이다. 특정 실시태양에서 (아래 생체내 실시예 참조), 에너지 밀도는 약 100 J/㎠ 내지 약 500 J/㎠이다. 또 다른 생체내 실시태양에서, 에너지 밀도는 약 175 J/㎠ 내지 약 300 J/㎠이다. 또 다른 실시태양에서, 에너지 밀도는 약 200 J/㎠ 내지 약 250 J/㎠이다. 일부 실시태양에서, 에너지 밀도는 약 300 J/㎠ 내지 약 700 J/㎠이다. 일부 다른 실시태양에서, 에너지 밀도는 약 300 J/㎠ 내지 약 500 J/㎠이다. 또 다른 실시태양에서, 에너지 밀도는 약 300 J/㎠ 내지 약 450 J/㎠이다.In certain embodiments (see in vitro examples below), the energy density range contemplated herein is greater than 50 J / cm 2 but less than about 25,000 J / cm 2. In other embodiments, the energy density ranges from about 750 J / cm 2 to about 7,000 J / cm 2. In another embodiment, the energy density range is about 1,500 J / cm 2 depending on whether the biological contaminant should be targeted in an in vitro setting (eg, plate) or in vivo (eg, toenail or surrounding medical device). To about 6,000 J / cm 2. In certain embodiments (see in vivo examples below), the energy density is between about 100 J / cm 2 and about 500 J / cm 2. In another in vivo embodiment, the energy density is about 175 J / cm 2 to about 300 J / cm 2. In yet another embodiment, the energy density is between about 200 J / cm 2 and about 250 J / cm 2. In some embodiments, the energy density is about 300 J / cm 2 to about 700 J / cm 2. In some other embodiments, the energy density is about 300 J / cm 2 to about 500 J / cm 2. In another embodiment, the energy density is between about 300 J / cm 2 and about 450 J / cm 2.

미생물 종의 다양한 시험관 내 처리를 위해 경험적으로 시험된 전력 밀도는 약 1 W/㎠ 내지 약 10 W/㎠이다.The power density tested empirically for various in vitro treatments of microbial species is from about 1 W / cm 2 to about 10 W / cm 2.

당업자는 주어진 상황에 대해 본원에서 고려되는 전력 밀도 및 에너지 밀도 내에서 특히 적합한 NIMELS 방사선량 값의 확인은 일상적인 실험법을 통해 경험적으로 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 치주 치료와 함께 근적외선 에너지를 사용하는 당업자 (예를 들어, 치과의사)는 각각의 주어진 환자와 연관된 요건에 기초하여 전력 밀도 및 에너지 밀도를 일상적으로 조정한다 (예를 들어, 조직 색상, 조직 구조물 및 병원체 침입의 깊이의 함수로서 파라미터를 조정한다). 한 예로서, 밝은 색상 조직 (예를 들어, 멜라닌 결핍 환자)에서 치주 감염의 레이저 치료는 보다 어두운 조직보다 더 큰 열 안전성 파라미터를 가질 것이고, 이는 보다 어두운 조직이 근적외선 에너지를 보다 효율적으로 흡수할 것이고, 따라서 이들 근적외선 에너지를 조직 내에서 열로 보다 빠르게 전환시키기 때문이다. 따라서, 상이한 치료 프로토콜에 대한 다수의 상이한 NIMELS 방사선량 값을 확인하기 위해 당업자의 능력이 명백히 필요하다.Those skilled in the art will appreciate that identification of particularly suitable NIMELS radiation dose values within the power and energy densities contemplated herein for a given situation can be made empirically through routine experimentation. One skilled in the art (e.g., a dentist) using near infrared energy in conjunction with periodontal treatment routinely adjusts power density and energy density based on the requirements associated with each given patient (e.g., tissue color, tissue structure and Adjust the parameter as a function of the depth of pathogen invasion). As an example, laser treatment of periodontal infection in brightly colored tissue (eg, melanin deficient patients) will have greater thermal safety parameters than darker tissue, which will allow darker tissue to absorb near infrared energy more efficiently. Therefore, they convert these near-infrared energy into heat faster in the tissue. Thus, the ability of those skilled in the art is clearly needed to identify a number of different NIMELS dose values for different treatment protocols.

아래에 예시된 바와 같이, 항생제 내성 세균은 본 발명에 따라 효과적으로 치료될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 본 발명의 방법은 전통적인 요법과 조합하거나, 그 대신에 또는 심지어 연속적으로 효과적인 치료 방안으로서 사용되어, 전통적인 방안을 증대하기 위해 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 발명은 항생제 치료와 조합될 수 있다. 용어 "항생제"는 β-락탐, 페니실린 및 세팔로스포린, 반코마이신, 바시트라신, 마크롤리드 (에리쓰로마이신), 케톨리드 (텔리쓰로마이신, 린코사미드 (클린도마이신), 클로람페니콜, 테트라사이클린, 아미노글리코시드 (겐타미신), 암포테리신, 아닐리노우라실, 세파졸린, 클린다마이신, 무피로신, 술폰아미드 및 트리메토프림, 리팜실린, 메트로니다졸, 퀴놀론, 노보비오신, 폴리믹신, 옥사졸리디논 클래스 (예를 들어, 리네졸리드), 글리실사이클린 (예를 들어, 티게사이클린), 시클릭 지질펩티드 (예를 들어, 답토마이신), 플루로뮤틸린 (예를 들어, 레타파물린) 및 그라미시딘 등과 그의 임의의 염 또는 변이체를 포함하나 이로 제한되지 않는다. 테트라사이클린이 이뮤노사이클린, 클로르테트라사이클린, 옥시테트라사이클린, 데메클로사이클린, 메타사이클린, 독시사이클린 및 미노사이클린 등을 포함하나 이로 제한되지 않는 것도 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 이해된다. 아미노글리코시드 항생제가 겐타미신, 아미카신 및 네오마이신 등을 포함하고 이로 제한되지 않는 것도 또한 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 이해된다.As illustrated below, it has been found that antibiotic resistant bacteria can be effectively treated according to the present invention. It has also been found that the methods of the present invention can be used to augment traditional approaches, in combination with, or instead of, or even as continuous effective treatment options. Thus, the present invention can be combined with antibiotic therapy. The term “antibiotic” refers to β-lactams, penicillins and cephalosporins, vancomycins, bacitracins, macrolides (erythromycins), ketolides (tellrismycins, lincosamides (clindomycins), chloramphenicols, Tetracycline, aminoglycosides (gentamicins), amphotericin, anilinouracil, cefazoline, clindamycin, mupyrosine, sulfonamides and trimethoprim, rifamcillin, metronidazole, quinolone, novobiocin, polymyxin, oxa Zolidinone class (e.g. linezolid), glycylcycline (e.g. tigecycline), cyclic lipopeptide (e.g. daptomycin), fluromutylin (e.g. retafaline ), And any salt or variant thereof, including gramicidine, etc. Tetracycline is immunocycline, chlortetracycline, oxytetracycline, demeclocycline, metasa It is also understood that within the scope of the present invention, including but not limited to, clean, doxycycline, minocycline, etc. The aminoglycoside antibiotics include, but are not limited to, gentamicin, amikacin, neomycin and the like. It is understood to be within the scope of.

아래에 예시된 바와 같이, 항진균제 내성 진균은 본 발명의 방법에 따라 효과적으로 치료될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 본 발명의 방법은 전통적인 요법과 조합하거나, 그 대신에 또는 심지어 연속적으로 효과적인 치료 방안으로서 사용되어, 전통적인 방안을 증대하기 위해 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 발명은 항진균제 치료와 조합될 수 있다. 용어 "항진균제"는 폴리엔, 아졸, 이미다졸, 트리아졸, 알릴아민, 에키노칸딘, 시코피록스, 플루시토신, 그리세오풀빈, 아모롤로핀, 소다린 및 이들의 조합물 (그의 염 포함)을 포함하나 이로 제한되지 않는다.As illustrated below, it has been found that antifungal agent resistant fungi can be effectively treated according to the methods of the present invention. It has also been found that the methods of the present invention can be used to augment traditional approaches, in combination with, or instead of, or even as continuous effective treatment options. Thus, the present invention can be combined with antifungal therapy. The term "antifungal agent" refers to polyenes, azoles, imidazoles, triazoles, allylamines, echinocandines, sicopyrox, flucitosine, gliofulvin, amololpin, sodarin and combinations thereof (including salts thereof) Including but not limited to.

아래에 예시된 바와 같이, 항신생물제 내성 암은 본 발명의 방법에 따라 효과적으로 치료될 수 있는 것으로 여겨진다. 또한, 본 발명의 방법은 전통적인 요법과 조합하거나, 그 대신에 또는 심지어 연속적으로 효과적인 치료 방법으로서 사용되어, 전통적인 방안을 증대하기 위해 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 발명은 항신생물제 치료와 조합될 수 있다. 용어 "항신생물제"는 악티노마이신, 안트라사이클린, 블레오마이신, 플리카마이신, 미토마이신, 탁산, 에토포시드, 테니포시드 및 이들의 조합물 (그의 염 포함)을 포함하나 이로 제한되지 않는다.As illustrated below, it is believed that anti-neoplastic agent resistant cancers can be effectively treated according to the methods of the present invention. It has also been found that the methods of the present invention can be used in combination with traditional therapies, instead or even as continuous effective treatment methods, to augment traditional approaches. Thus, the present invention may be combined with antineoplastic agents. The term “antineoplastic agent” includes, but is not limited to, actinomycin, anthracycline, bleomycin, plicamycin, mitomycin, taxanes, etoposide, teniposide, and combinations thereof, including salts thereof. .

세균 및 진균에서 약물 내성 시스템의 억제제, 또는 항미생물제의 강화제를 발견하려고 시도한 선행 기술의 공통적인 원리는 항상 상기 물질이 임의의 고유한 값을 갖도록 감염된 포유동물 조직에 무독성이어야 한다는 것에 있다. 또한, 항상 항미생물제는 포유동물 숙주에 공통적인 아닌 세균 또는 진균 세포 과정에 영향을 미치고, 따라서 일반적으로 안전하고 성질 및 설계에서 치료적이라는 사실이었다. 선행 기술에서, 항미생물제, 강화제 및/또는 내성 역전 엔티티가 또한 병원체를 손상시키는 것과 동일한 방식으로 포유동물 세포에 영향을 미치면, 치료제로서 안전하게 사용될 수 없었다.A common principle of prior art attempts to find inhibitors of drug resistance systems, or enhancers of antimicrobial agents, in bacteria and fungi is that the material must always be nontoxic to infected mammalian tissue to have any inherent value. In addition, it has always been the fact that antimicrobials affect bacterial or fungal cell processes that are not common to mammalian hosts and are therefore generally safe and therapeutic in nature and design. In the prior art, antimicrobials, potentiators and / or resistant reversal entities also could not be used safely as therapeutic agents if they also affected mammalian cells in the same way as damaging the pathogen.

본 발명에서는, 실험 데이타 (예를 들어, 실시예 I-X 참조)가 모든 세포 종류 사이에서 ΔΨ 및 Δp의 보편적인 변경을 지지하고, 따라서 모든 세포막의 전기-기계적 측면뿐만 아니라 전기-역학적 측면도 또한 적절하게 분리될 수 있는 다른 특성을 갖는다는 개념을 도출한다. 이는 병원성 세포 (바람직하지 않은 세포)뿐만 아니라 광선의 경로 내의 모든 세포가 탈분극으로 영향을 받는 것을 나타낸다.In the present invention, experimental data (see, eg, Example IX) supports the universal alteration of ΔΨ and Δp between all cell types, so that the electro-mechanical as well as the electro-mechanical aspects of all cell membranes are also appropriately It derives the concept of having different characteristics that can be separated. This indicates that not only pathogenic cells (undesired cells) but also all cells in the path of light are affected by depolarization.

NIMELS 시스템의 광생물학 및 세포 에너지학 데이타가 이미 조명되었는지 (즉, 모든 막 에너지학이 원핵생물 및 진핵생물 종에 걸쳐서 동일한 방식으로 영향을 받는지) 재확인함으로써, 본 발명에 따른 기술은 항미생물 분자를 치료 계획에 추가하고 바람직하지 않은 세포에서(만) 상기 분자를 강화시킴으로써 바람직하지 않은 세포에서 독립적으로 활용되도록 상기 보편적인 광학 탈분극 효과를 이용한다. 그러한 표적화된 치료 성과는 NIMELS 레이저의 보편적인 탈분극의 효과를 활용할 수 있고, 이는 세균 및 진균에 대해서보다 치료 광선의 경로 내의 포유동물 세포에 대해 더 등급이 나누어지고 과도적일 수 있다. 따라서, 실험 데이타가 제안하는 바와 같이, 포유동물 세포의 일시적 및 에너지학상 강건도 (robustness) 측정치는 세균 또는 진균 세포에서 보이는 것보다 광학 탈분극 및 ROS 생성의 측면에서 더 커야 한다. By reconfirming that the photobiological and cellular energetics data of the NIMELS system have already been illuminated (ie, all membrane energies are affected in the same way across prokaryotic and eukaryotic species), the technique according to the present invention is directed to antimicrobial molecules. The universal optical depolarization effect is utilized to be added to the treatment plan and to be utilized independently in undesirable cells by enhancing the molecule only in undesirable cells. Such targeted therapeutic outcomes can take advantage of the universal depolarization effects of NIMELS lasers, which can be more graded and transient for mammalian cells within the path of treatment than for bacteria and fungi. Thus, as experimental data suggests, the transient and energetic robustness measurements of mammalian cells should be greater in terms of optical depolarization and ROS production than those seen in bacterial or fungal cells.

아래 실시예는 광생물학 및 세포 에너지학에 대한 본 발명자들의 현재의 이해 및 세포 과정에 적용된 바와 같은 열역학의 보존과 연계된 보편적인 광학 막 탈분극의 개념을 입증하는 실험적 증거를 제공한다.The examples below provide experimental evidence demonstrating the concept of universal optical membrane depolarization associated with preservation of thermodynamics as applied to our present understanding of photobiology and cell energyology and as applied to cellular processes.

다음 실시예는 본 발명의 예시적인 실시태양을 설명하기 위해 포함되고, 본 발명의 범위를 제한하려고 의도되지 않는다. 당업자는 특정 실시태양에서 많은 변화가 이루어질 수 있고, 본 발명의 취지와 범위로부터 벗어나지 않으면서 유사한 결과를 계속 얻을 수 있음을 이해할 것이다.The following examples are included to illustrate exemplary embodiments of the invention and are not intended to limit the scope of the invention. Those skilled in the art will understand that many changes can be made in particular embodiments, and that similar results can continue to be made without departing from the spirit and scope of the invention.

실시예Example I I

감수성, 중간반응성 및 내성 에스. 아우레우스에 대한 MIC 값Sensitive, moderately reactive and resistant S. a. MIC value for Aureus 스태필로코커스 종에 대한 최소 억제 농도 (MIC) 설명용 표준물질 (㎍/ml)Minimum Inhibitory Concentration (MIC) Descriptive Standards for Staphylococcus Species (µg / ml) 항미생물제Antimicrobial agents 감수성sensibility 중간반응성Intermediate reactivity 내성tolerance 페니실린penicillin ≤0.12 ≤0.12 -- ≥0.25≥0.25 메티실린Methicillin ≤8≤8 -- ≥16≥16 아미노글리코시드Aminoglycosides 겐타미신Gentamicin ≤4≤4 88 ≥16≥16 카나마이신Kanamycin ≤16≤16 3232 ≥64≥64 마크롤리드Macroroll 에리쓰로마이신Erythromycin ≤0.5≤0.5 1-41-4 ≥8≥8 테트라사이클린Tetracycline 테트라사이클린Tetracycline ≤4≤4 88 ≥16≥16 플루오로퀴놀론Fluoroquinolone 시프로플록사신Ciprofloxacin ≤1≤1 22 ≥4≥4 엽산 (folate) 경로 억제제Folate pathway inhibitor 트리메토프림Trimethoprim ≤8≤8 -- ≥16≥16 안사마이신Ansamycin 리팜핀Rifampin ≤1≤1 22 ≥4≥4

실시예Example IIII

세균 방법: Germ way: 시험관내In vitro MRSAMRSA 실험에 대한  For the experiment NIMELSNIMELS 치료 파라미터 Treatment parameters

다음 파라미터는 시험관내 실험 V 및 VIII-XII을 위해 MRSA에 적용된, 본 발명에 따른 일반적인 세균 방법을 예시한다.The following parameters illustrate the general bacterial method according to the invention applied to MRSA for in vitro experiments V and VIII-XII.

A. MRSA 에 대한 실험 물질 및 방법: A. Experimental Materials and Methods for MRSA :

CFU 계수 방법CFU counting method 시간 (시)Time (hours) 업무task FTE (시)FTE (hours) T-18T-18 배양액을 밤새 접종함 글리세롤 원액으로부터 직접 50 mlInoculate overnight cultures 50 ml directly from glycerol stock 1One T-4T-4 스타터 (stater) 배양액 설정 LB 배지 내에 3가지 희석액 1:50, 1:125, 1:250Set up starter cultures Three dilutions in LB medium 1:50, 1: 125, 1: 250 1One 스타터 배양액의 OD600 모니터링OD 600 monitoring of starter culture 44 T0T0 플레이팅 배양액의 제조. 오전 10:00에, OD600=1.0인 배양액을 PBS (최종 부피 50 ml) 내에 1:300으로 희석하고, RT에서 1시간 동안 저장한다. (실온은 ~25℃이어야 함)Preparation of Plating Cultures. At 10:00 AM, the culture with OD 600 = 1.0 is diluted 1: 300 in PBS (final volume 50 ml) and stored for 1 hour at RT. (Room temperature should be ~ 25 ℃) 1One T +1T +1 24-웰 플레이트의 접종. 2 ml 분취액을 24-웰 플레이트 내의 예비-지정된 웰 내로 분배하고, NOMIR로 옮긴다.Inoculation of 24-well plates. 2 ml aliquots are dispensed into pre-designated wells in 24-well plates and transferred to NOMIR. 1One T +2 내지 +8T +2 to +8 처리된 샘플의 희석. 레이저 처리 후, 각각의 웰로부터 100 ㎕을 PBS 내에 1:1000의 최종 희석액으로 연속 희석한다.Dilution of processed sample. After laser treatment, 100 μl from each well is serially diluted with a final dilution of 1: 1000 in PBS. 44 처리된 샘플의 플레이팅. 100 ㎕의 최종 희석액을 항생제와 함께 및 항생제 없이 TSB 아가 상에 5중으로 (5X) 플레이팅한다 (웰 당 10 TSB 플레이트).Plating of processed samples. 100 μl final dilution is plated (5 ×) in triplicate on TSB agar with and without antibiotics (10 TSB plates per well). 22 플레이트를 37℃에서 18-24시간 동안 인큐베이팅한다.Plates are incubated at 37 ° C. for 18-24 hours. T +24T +24 각 플레이트 상의 콜로니를 계수한다.Count colonies on each plate. 66

이. 콜라이 및 씨. 알비칸스 시험관내 시험을 사용하는 모든 NIMELS 방사선 조사에 대해 유사한 세포 배양 및 운동학 프로토콜을 수행하였다. 따라서, 예를 들어, 씨. 알비칸스 ATCC 14053 액체 배양액을 YM 배지 (21g/L, 디프코 (Difco)) 내에서 37℃에서 성장시켰다. 표준화된 현탁액을 24-웰 조직 배양 플레이트 내의 선택된 웰 내로 분취하였다. 레이저 처리 후에, 100 ㎕을 각각의 웰로부터 제거하고, 1:1000으로 연속적으로 희석하여 초기 배양액의 1:5x106의 최종 희석액을 얻었다. 각각의 최종 희석액의 분취액을 별개의 플레이트 상으로 확산시켰다. 이어서, 플레이트를 37℃에서 약 16-20시간 동안 인큐베이팅하였다. 수동 콜로니 계수를 수행하고 기록하였다.this. Coli and seeds. Similar cell culture and kinematics protocols were performed for all NIMELS irradiations using the Albicans in vitro test. Thus, for example, Mr. Albicans ATCC 14053 liquid cultures were grown at 37 ° C. in YM medium (21 g / L, Difco). Normalized suspensions were aliquoted into selected wells in 24-well tissue culture plates. After laser treatment, 100 μl was removed from each well and serially diluted 1: 1000 to obtain a final dilution of 1: 5 × 10 6 of the initial culture. An aliquot of each final dilution was diffused onto a separate plate. The plate was then incubated at 37 ° C. for about 16-20 hours. Manual colony counts were performed and recorded.

ΔΨ 및 ROS 분석 방법ΔΨ and ROS Analysis Methods 시간 (시)Time (hours) 업무task FTE (시)FTE (hours) T-18T-18 배양액을 밤새 접종함 글리세롤 원액으로부터 직접 50 mlInoculate overnight cultures 50 ml directly from glycerol stock 1One T-4T-4 스타터 배양액 설정 LB 배지 내에 3가지 희석액 1:50, 1:125, 1:250Set up starter cultures Three dilutions in LB medium 1:50, 1: 125, 1: 250 1One 스타터 배양액의 OD600 모니터링OD 600 monitoring of starter culture 44 T0T0 플레이팅 배양액의 제조. 오전 10:00에, OD600=1.0인 배양액을 PBS (최종 부피 50 ml) 내에 1:300으로 희석하고, RT에서 1시간 동안 저장한다. (실온은 ~25℃이어야 함)Preparation of Plating Cultures. At 10:00 AM, the culture with OD 600 = 1.0 is diluted 1: 300 in PBS (final volume 50 ml) and stored for 1 hour at RT. (Room temperature should be ~ 25 ℃) 1One T +1T +1 분석을 위한 24-웰 플레이트의 접종. 2 ml 분취액을 24-웰 플레이트 내의 예비-지정된 웰 내로 분배하고, NOMIR로 옮긴다.Inoculation of 24-well plates for analysis. 2 ml aliquots are dispensed into pre-designated wells in 24-well plates and transferred to NOMIR. 1One T +2 내지 +8T +2 to +8 처리된 샘플의 희석. 레이저 처리 후, 각각의 대조 및 레이저 처리 샘플을 개별 분석의 지시에 따라 처리하였다.Dilution of processed sample. After laser treatment, each control and laser treated sample was processed according to the instructions of the individual assay. 44

다시, 이. 콜라이 및 씨. 알비칸스 시험관내 분석 시험을 사용하는 모든 NIMELS 방사선 조사에 대해 유사한 세포 배양 및 운동학 프로토콜을 수행하였다. 따라서, 예를 들어, 씨. 알비칸스 ATCC 14053 액체 배양액을 YM 배지 (21 g/L, 디프코) 내에서 37℃에서 성장시켰다. 표준화된 현탁액을 24-웰 조직 배양 플레이트 내의 선택된 웰 내로 분취하였다. 레이저 처리 후에, 각각의 레이저 처리 및 대조 샘플을 개별 분석의 지시에 따라 처리하였다.Again, this. Coli and seeds. Similar cell culture and kinematics protocols were performed for all NIMELS irradiations using the Albicans in vitro assay. Thus, for example, Mr. Albicans ATCC 14053 liquid cultures were grown at 37 ° C. in YM medium (21 g / L, Difco). Normalized suspensions were aliquoted into selected wells in 24-well tissue culture plates. After laser treatment, each laser treatment and control sample was processed according to the instructions of the individual assay.

실시예Example IIIIII

포유동물 세포 방법: Mammalian Cell Method: 시험관내In vitro HEK293HEK293 (인간 배아 신장 세포) 실험에 대한  (Human Embryonic Kidney Cells) for Experiments NIMELSNIMELS 처리 파라미터 Processing parameters

다음 파라미터는 시험관내 실험을 위해 HEK293 세포에 적용된, 본 발명에 따른 일반적인 세균 방법을 예시한다.The following parameters illustrate the general bacterial method according to the invention, applied to HEK293 cells for in vitro experiments.

A. A. HEK29SHEK29S 세포에 대한 실험 물질 및 방법 Experimental Materials and Methods for Cells

HEK293 세포를 24-웰 플레이트의 적절한 웰 내로 1 x 105 세포/ml의 밀도 (0.7 ml 총 부피)로 Freestyle 배지 (인비트로겐 (Invitrogen)) 내에서 접종하였다. 세포를 가습 인큐베이터 내에서 실험 전에 37℃에서 8% CO2 내에서 약 48시간 동안 인큐베이팅하였다. 세포는 대략 3 x 105 총 세포에 동등한 실험 시간에 약 90% 융합도를 보였다. 처리 직전에, 세포를 예온된 포스페이트 완충 염수 (PBS) 내에 세척하고, 처리 동안 2 ml의 PBS를 덮었다. HEK293 cells were seeded in Freestyle medium (Invitrogen) at a density of 1 × 10 5 cells / ml (0.7 ml total volume) into appropriate wells of a 24-well plate. Cells were incubated for about 48 hours in 8% CO 2 at 37 ° C. before experiments in a humidified incubator. The cells showed about 90% fusion at the time of experiment equivalent to approximately 3 × 10 5 total cells. Immediately before treatment, cells were washed in pre-warmed phosphate buffered saline (PBS) and covered 2 ml of PBS during treatment.

레이저 처리 후, 세포를 웰로부터 기계적으로 제거하고, 15 ml 원심분리관에 옮겼다. 미토콘드리아 막 전위 및 총 글루타티온을 키트 제조자의 지시에 따라 결정하였다.After laser treatment, cells were mechanically removed from the wells and transferred to a 15 ml centrifuge tube. Mitochondrial membrane potential and total glutathione were determined according to the kit manufacturer's instructions.

실시예Example IVIV

CRTCRT + (황색) 및 + (Yellow) and CRTCRT - (백색) - (White) 에스s . . 아우레우스에In Aureus 대한  About NIMELSNIMELS 시험관내In vitro 시험 exam

본 발명자들은 crt 유전자 (황색 카로테노이드 색소)를 제거하도록 유전 공학처리된 에스. 아우레우스의 crt- (백색) 돌연변이체를 사용하여 실험을 수행하였고, 이들 돌연변이체를 야생형 (황색) 에스. 아우레우스에 대한 앞서 결정된 비-치사 용량의 NIMELS 레이저로 처리하였다. 본 실험의 목적은 NIMELS 레이저를 사용하여 라디칼 산소종 (ROS) 생성 및/또는 단일항 산소 생성의 현상에 대해 시험하기 위한 것이다. 학술 문헌에서, 류 (Liu) 등은 중성구에 대한 황색 에스. 아우레우스 (*카로테노이드) 색소의 항산화 보호 활성을 시험하기 위해 이전에 유사한 모델을 사용하였다 (그 전체를 본원에 참조로 포함시킨 문헌 [Liu et al, Staphylococcus aureus golden pigment impairs neutrophil killing and promotes virulence through its antioxidant activity, Vol. 202, No 2, July 18, 2005, 209-215] 참고).We genetically engineered to remove the crt gene (yellow carotenoid pigment). Experiments were carried out using the crt- (white) mutants of Aureus, and these mutants were wild type (yellow) S. aureus. Treatment with a previously determined non-lethal dose of NIMELS laser for Aureus. The purpose of this experiment is to test for the phenomenon of radical oxygen species (ROS) generation and / or singlet oxygen production using a NIMELS laser. In the academic literature, Liu et al. Found yellow S. neutrophils. A similar model was previously used to test the antioxidant protective activity of aureus ( * carotenoid) pigments (Liu et al, Staphylococcus aureus golden pigment impairs neutrophil killing and promotes virulence through its antioxidant activity, Vol. 202, No 2, July 18, 2005, 209-215).

에스. 아우레우스 내의 금색 색상은 유기체를 단일항 산소로부터 보호할 수 있는 카로테노이드 (항산화제) 색소에 의해 부여되는 것으로 이전에 측정되었고, 상기 카로테노이드 색소를 생산하지 않는 돌연변이체가 단리될 때 (crt-), 돌연변이체 콜로니는 외관이 "백색"이고, 산화 치사에 대해 보다 감수성이고, 손상된 중성구 생존을 갖는다.s. The gold color in the aureus was previously measured by a carotenoid (antioxidant) pigment that can protect the organism from singlet oxygen, and when a mutant that does not produce the carotenoid pigment is isolated (crt-), Mutant colonies are “white” in appearance, more sensitive to oxidative lethality, and have impaired neutrophil survival.

비-치사 방사선량의 NIMELS 레이저 (야생형 에스. 아우레우스에 대한)는 90%까지의 돌연변이체 "백색" 세포를 일관적으로 치사시키고, 정상적인 에스. 아우레우스를 치사시키지 않은 것으로 밝혀졌다. 에스. 아우레우스의 2개의 균주의 유일한 유전자 차이는 돌연변이체에서 항산화제 색소의 결핍이다. 상기 실험 데이타는 라디칼 산소종 및/또는 단일항 산소의 내인성 생성이 "백색" 에스. 아우레우스를 치사시킨다는 것을 강하게 시사한다.Non-lethal radiation doses of NIMELS lasers (for wild type S. aureus) consistently kill up to 90% of mutant "white" cells and normal S. aureus. It was found not to kill Aureus. s. The only genetic difference between the two strains of Aureus is the lack of antioxidant pigments in the mutants. The experimental data indicate that the endogenous production of radical oxygen species and / or singlet oxygen is "white" S. Strongly suggests killing Aureus.

Figure 112009042155886-PCT00001
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Figure 112009042155886-PCT00002
Figure 112009042155886-PCT00002

실시예Example V V

MRSAMRSA , 씨. , Seed. 알비칸스Albicans 및 이.  And this. 콜라이Coli 내의 ΔΨ 변경에 대한  For changes in ΔΨ NIMELSNIMELS 시험관내In vitro 시험 exam

다른 원형질 구성분의 상당한 염색 없이 15 내지 30분 내에 무손상 세포에 의해 흡수되어 무손상 세포 내에 축적될 수 있는 선택된 형광 염료가 존재한다. 막 전위의 이들 염료 표시자는 수년 동안 이용가능하였고, 세포 생리학을 연구하기 위해 사용되었다. 그들의 스펙트럼 형광 특성이 막횡단 전위 ΔΨ-steady의 값의 변화에 반응성이므로, 이들 염료의 형광 강도는 쉽게 모니터링할 수 있다.There are selected fluorescent dyes that can be taken up by intact cells and accumulate in intact cells within 15 to 30 minutes without significant staining of other plasma components. These dye markers of membrane potential have been available for many years and have been used to study cell physiology. Since their spectral fluorescence properties are responsive to changes in the value of the transmembrane potential ΔΨ-steady, the fluorescence intensity of these dyes can be easily monitored.

이들 염료는 일반적으로 세포외 배지와 막 또는 막의 세포질 사이의 전위-의존 분배에 의해 작동한다. 이는 전압 전위와 염료 상의 이온 전하의 상호작용을 통해 염료의 재분포에 의해 일어난다. 상기 형광은 양성자단 카르보닐 시아나이드 m-클로로페닐히드라존 (CCCP)에 의해 약 5분 내에 제거될 수 있고, 이는 염료 농도의 유지가 기능적 ETS 및 Δp에 의해 유지되는 내부-음전하 막횡단 전위에 의존적임을 나타낸다.These dyes generally work by translocation-dependent distribution between extracellular medium and the membrane or cytoplasm of the membrane. This is caused by the redistribution of the dye through the interaction of the voltage potential with the ionic charge on the dye. The fluorescence can be removed within about 5 minutes by protonated carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP), which is dependent on the internal-negative transmembrane potential where maintenance of dye concentration is maintained by functional ETS and Δp. Indicates that it is dependent.

가설 시험:Hypothesis test:

귀무 (null) 가설은 μ1 - μ2 = 0이다: The null hypothesis is μ 12 = 0:

μ1은 카르보시아닌 염료로 처리한 대조 세포 배양액 (레이저 없음) 내의 형광 강도이다.μ 1 is the fluorescence intensity in control cell culture (without laser) treated with carbocyanine dye.

μ2는 NIMELS 레이저로부터 치사량-미만의 방사선량으로 예비-방사선 조사된 동일한 세포 배양액 내의 형광 강도이다.μ 2 is the fluorescence intensity in the same cell culture pre-radiated with a lethal dose-less radiation dose from a NIMELS laser.

데이타는 세포의 형광이 NIMELS 레이저 시스템을 사용한 (세포의) 예비-처리에 의해 소산되는 (방사선 조사되지 않거나 "레이저 처리하지 않은" 세포의 대조군보다 적은) 것을 가리키고, 이는 NIMELS 레이저가 형질막을 통해 세포의 호흡 과정 및 산화적 인산화와 상호작용함을 나타낸다.The data indicate that the fluorescence of the cells is dissipated by pre-treatment (of the cells) using a NIMELS laser system (less than a control group of non-irradiated or “laser treated” cells), which means that the NIMELS lasers pass through the plasma membrane It interacts with the respiratory process and oxidative phosphorylation.

μ1 - μ2 = 0은 세포 배양액에 대한 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사가 ΔΨ-steady에 대한 영향을 보이지 않음을 지지할 것이다.μ 12 = 0 will support that lethal dose-less NIMEL irradiation on cell culture shows no effect on ΔΨ-steady.

μ1 - μ2 > 0은 세포 배양액에 대한 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사가 ΔΨ-steady에 대해 소산 또는 탈분극 효과를 갖는다는 것을 지지할 것이다.μ 12 > 0 will support that lethal dose-less NIMEL irradiation on cell culture has a dissipating or depolarizing effect on ΔΨ-steady.

물질 및 방법:Substances and Methods:

BacLight™ 세균 막 전위 키트 (B3495Q, 인비트로겐). BacLight™ 세균 막 전위 키트는 카르보시아닌 염료 DiOC2(3) (3,3'-디에틸옥사카르보시아닌 요오다이드, 성분 A) 및 CCCP (카르보닐 시아나이드 3-클로로페닐히드라존, 성분 B)를 둘 모두 DMSO 및 1 x PBS 용액 (성분 C) 내에서 제공한다.BacLight ™ Bacterial Membrane Translocation Kit (B3495Q, Invitrogen). The BacLight ™ Bacterial Membrane Translocation Kit contains carbocyanine dye DiOC2 (3) (3,3'-diethyloxacarbocyanine iodide, component A) and CCCP (carbonyl cyanide 3-chlorophenylhydrazone, component B ) Are both provided in DMSO and 1 x PBS solution (component C).

DiOC2(3)은 모든 세균 세포에서 초록 형광을 나타내지만, 염료 분자 자체로서 적색 방출을 향한 형광 이동은 보다 큰 막 전위에 의해 유발된 보다 높은 세포질 농도에서 연관된다. CCCP와 같은 양성자 이온운반체는 양성자 구배를 제거하여, 보다 높은 초록 형광을 유발함으로써 막 전위를 파괴한다.DiOC2 (3) shows green fluorescence in all bacterial cells, but the fluorescence shift towards red emission as the dye molecule itself is associated at higher cytoplasmic concentrations caused by larger membrane potentials. Proton ion carriers, such as CCCP, remove the proton gradient, causing higher green fluorescence to disrupt membrane potential.

MRSAMRSA 에서 막 전위 ΔΨ의 검출Of membrane potential ΔΨ in

초록 형광 방출은 치사량-미만의 방사선량에서 대조 및 레이저 처리한 샘플에 대한 집단 평균 형광 강도를 사용하여 계산하였다.Green fluorescence emission was calculated using population average fluorescence intensity for control and laser treated samples at lethal dose-less radiation doses.

MRSA 방사선량 진행MRSA radiation dose progression 제1 레이저 처리 절차: 870 및 930 모두First laser treatment procedure: both 870 and 930 제2 레이저 처리 절차: 930 단독Second laser treatment procedure: 930 only 파라미터parameter 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 점의 면적 (㎠)Area of point (㎠) 시간 (초)Time in seconds 16분 동안 4.25W에서 870 및 4.25W에서 930, 이어서870 @ 4.25 W and 930 @ 4.25 W for 16 minutes, then 8.58.5 1.51.5 1.771.77 960960 7분 동안 8.5W에서 930930 @ 8.5 W for 7 minutes 8.58.5 1.51.5 1.771.77 420420

데이타는 레이저 처리한 세포가 도 8에 보이는 바와 같이 보다 적은 "초록 형광"을 가지므로 μ1 - μ2 > 0을 보여준다. 이들 MRSA 샘플은 치사량-미만의 NIMELS 방사선량을 사용하여 ΔΨ-steady-bact의 ΔΨ-trans-bact 중 하나로의 명백한 변경 및 저하를 보였다.The data shows μ 1 − μ 2 > 0 because laser treated cells have less “green fluorescence” as shown in FIG. 8. These MRSA samples showed a clear change and degradation of ΔΨ-steady-bact to one of ΔΨ-trans-bact using lethal dose-less NIMELS radiation dose.

씨. Seed. 알비칸스에서At albicans 막 전위 ΔΨ의 검출 Detection of membrane potential ΔΨ

초록 형광 방출은 아래 표 7에 나열된 치사량-미만의 방사선량에서 대조 및 레이저 처리한 샘플에 대한 집단 평균 형광 강도를 사용하여 계산하였다.Green fluorescence emission was calculated using population average fluorescence intensity for the control and laser treated samples at lethal doses below the radiation doses listed in Table 7 below.

제1 레이저 처리 절차: 870 및 930 모두First laser treatment procedure: both 870 and 930 제2 레이저 처리 절차: 930 단독Second laser treatment procedure: 930 only 파라미터parameter 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 점의 면적 (㎠)Area of the point (㎠) 시간 (초)Time in seconds 레이저 #1Laser # 1 시험 (H-1) 18분 동안 4W에서 870 및 4W에서 930, 이어서Test (H-1) 870 at 4 W and 930 at 4 W for 18 minutes, then 8.08.0 1.51.5 1.771.77 10801080 시험 (H-1) 8분 동안 8W에서 930Test (H-1) 930 at 8 W for 8 minutes 8.08.0 1.51.5 1.771.77 480480 레이저 #2Laser # 2 시험 (H-2) 18분 동안 4.25W에서 870 및 4.25W에서 930, 이어서Test (H-2) 870 at 4.25 W and 930 at 4.25 W for 18 minutes, then 8.58.5 1.51.5 1.771.77 10801080 시험 (H-2) 8분 동안 8.5W에서 930Test (H-2) 930 at 8.5 W for 8 minutes 8.58.5 1.51.5 1.771.77 480480 레이저 #3Laser # 3 시험 (H-3) 20분 동안 4W에서 870 및 4W에서 930, 이어서Test (H-3) 870 at 4 W and 930 at 4 W for 20 minutes, then 8.08.0 1.51.5 1.771.77 12001200 시험 (H-3) 10분 동안 8W에서 930Test (H-3) 930 at 8 W for 10 minutes 8.08.0 1.51.5 1.771.77 600600

데이타는 레이저 처리한 씨. 알비칸스 세포가 도 9에 보이는 바와 같이 보다 적은 "초록 형광"을 가지므로 μ1 - μ2 > 0을 보여준다. 이들 씨. 알비칸스 샘플은 증가하는 (치사량-미만) NIMELS 방사선량을 갖는 치사량-미만의 NIMELS 방사선량을 사용하여 ΔΨ-steady-fungi의 ΔΨ-trans-fungi 중 하나로의 명백한 변경 및 저하를 보였다.Data is laser treated seeds. Since albicans cells have less "green fluorescence" as shown in Figure 9, μ 12 > 0 is shown. These seeds. Albicans samples showed a clear change and degradation to one of the ΔΨ-trans-fungi of ΔΨ-steady-fungi using lethal dose-less NIMELS radiation dose with increasing (less lethal dose-less) NIMELS dose.

이. this. 콜라이에서In Coli 막 전위 ΔΨ의 검출 Detection of membrane potential ΔΨ

적색/초록 비는 치사량-미만의 방사선량에서 대조 및 레이저 처리한 샘플에 대한 집단 평균 형광 강도를 사용하여 계산하였다.Red / green ratios were calculated using population average fluorescence intensity for the control and laser treated samples at lethal dose-less radiation doses.

데이타는 레이저 처리한 세포가 도 19에 보이는 바와 같이 보다 적은 "초록 형광"을 가지므로 μ1 - μ2 > 0을 보여준다. 이들 이. 콜라이 샘플은 치사량-미만의 NIMELS 방사선량을 사용하여 ΔΨ-steady-bact의 ΔΨ-trans-bact 중 하나로의 명백한 변경 및 저하를 보였다. The data shows μ 1 − μ 2 > 0 because laser treated cells have less “green fluorescence” as shown in FIG. 19. These teeth. E. coli samples showed a clear alteration and degradation of ΔΨ-steady-bact to one of ΔΨ-trans-bact using lethal dose-less NIMELS radiation dose.

실시예Example VIVI

치사량-미만의 레이저 방사선량을 사용하여 씨. Seed using lethal doses-less than laser radiation dose. 알비칸스Albicans 내의 ΔΨ- ΔΨ- in mitomito 에 대한 For NIMELSNIMELS 시험관내In vitro 시험 exam

가설 시험:Hypothesis test:

귀무 가설은 μ1 - μ2 = 0이다:The null hypothesis is μ 12 = 0:

a) μ1은 미토콘드리아 막 전위 검출 키트로 처리한 대조 세포 배양액 미토콘드리아 내의 형광 강도이다.a) μ 1 is the fluorescence intensity in the control cell culture mitochondria treated with the mitochondrial membrane potential detection kit.

b) μ2는 NIMELS 레이저로부터 치사량-미만의 방사선량으로 예비-방사선 조사되고 미토콘드리아 막 전위 검출 키트로 처리된 동일한 세포 배양액 내의 형광 강도이다.b) μ 2 is the fluorescence intensity in the same cell culture pre-radiated with a lethal dose-less radiation dose from a NIMELS laser and treated with a mitochondrial membrane potential detection kit.

데이타는 미토콘드리아의 형광이 NIMELS 레이저 시스템을 사용한 (세포의) 예비-처리에 의해 소산된 (대조 레이저 처리하지 않은 세포보다 적은) 것을 가리키고, 결과는 NIMELS 레이저가 진균 및 포유동물 세포의 미토콘드리아 내에서 세포의 호흡 과정 및 산화적 인산화와 상호작용함을 나타낸다.The data indicate that the fluorescence of the mitochondria was dissipated (less than the control untreated cells) by pre-treatment (of cells) using the NIMELS laser system, and the results indicate that the NIMELS laser cells in the mitochondria of fungal and mammalian cells. It interacts with the respiratory process and oxidative phosphorylation.

μ1 - μ2 = 0은 세포 배양액 미토콘드리아에 대한 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사가 ΔΨ-steady에 대해 영향을 보이지 않음을 지지할 것이다.μ 12 = 0 will support that lethal dose-less NIMEL irradiation on cell culture mitochondria shows no effect on ΔΨ-steady.

μ1 - μ2 > 0은 세포 배양액에 대한 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사가 ΔΨ-steady-mito에 대해 소산 또는 탈분극 효과를 갖는다는 것을 지지할 것이다.μ 12 > 0 will support that lethal dose-less NIMEL irradiation on cell culture has a dissipating or depolarizing effect on ΔΨ-steady-mito.

물질 및 방법:Substances and Methods:

미토콘드리아 막 전위 검출 키트 (APO LOGIX JC-1) (셀 테크놀로지 인크 (Cell Technology Inc, 미국 94043 캘리포니아주 마운트뷰 스위트 D 렝스토프 애브뉴 950)).Mitochondrial Membrane Potential Detection Kit (APO LOGIX JC-1) (Cell Technology Inc, Mountview Suite D Lenstov Avenue 950, CA 94043, USA).

미토콘드리아 막 전위 (ΔΨ)의 손실은 세포자멸을 증명하는 지표이다. APO LOGIX JC-1 분석 키트는 세포에서 미토콘드리아 막 전위를 측정한다.Loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨ) is an indicator of apoptosis. The APO LOGIX JC-1 Assay Kit measures mitochondrial membrane potential in cells.

비-세포자멸 세포에서, JC-1 (5,5',6,6'-테트라클로로-1,1',3,3'-테트라에틸벤즈이미다졸릴카르보시아닌 요오다이드)는 세포질 (초록) 내에 단량체로서 존재하고, 또한 적색으로 착색되는 미토콘드리아 내에 응집체로서 축적된다. 그 반면에, 세포자멸 및 괴사 세포에서, JC-1은 단량체 형태로 존재하고, 세포질을 초록색으로 착색시킨다.In non-apoptotic cells, JC-1 (5,5 ', 6,6'-tetrachloro-1,1', 3,3'-tetraethylbenzimidazolylcarbocyanin iodide) is cytoplasmic ( Green as a monomer and accumulate as aggregates in mitochondria that are colored red. On the other hand, in apoptotic and necrotic cells, JC-1 is present in monomeric form and stains the cytoplasm green.

칸디다 알비칸스 방사선량 표Candida albicans radiation dose table 제1 레이저 처리 절차: 870 및 930 모두First laser treatment procedure: both 870 and 930 제2 레이저 처리 절차: 930 단독Second laser treatment procedure: 930 only 시험exam 파라미터parameter 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 점의 면적 (㎠)Area of point (㎠) 시간 (초)Time in seconds 칸디다 미토 1Candida Mito 1 시험 (H-3) 16분 동안 4.25W에서 870 및 4.25W에서 930, 이어서Test (H-3) 870 at 4.25 W and 930 at 4.25 W for 16 minutes, then 8.58.5 1.51.5 1.771.77 960960 시험 (H-3) 10분 동안 8.5W에서 930Test (H-3) 930 at 8.5 W for 10 minutes 8.58.5 1.51.5 1.771.77 600600

(APO LOGIX JC-1) 키트는 초록 형광의 적색 형광으로의 전환에 의해 막 전위를 측정한다. 도 10A에서, 적색 색상의 외관을 측정하고 플로팅하였고, 이는 무손상 막을 갖는 세포에서만 일어날 것이고, 초록 대 적색의 비를 대조 및 레이저 처리한 샘플 모두에 대해 도 10B에 도시한다. (APO LOGIX JC-1) kit measures membrane potential by conversion of green fluorescence to red fluorescence. In FIG. 10A, the appearance of the red color was measured and plotted, which would only occur in cells with an intact membrane and is shown in FIG. 10B for both control and laser treated samples of green to red ratio.

명백하게 본 시험에서, 적색 형광은 레이저 처리한 샘플에서 감소한 한편, 초록 대 적색의 비는 증가하여, 탈분극을 나타낸다. 이들 결과는 막횡단 ΔΨ 시험과 동일하다 (즉, 두 데이타는 탈분극을 보여준다).Obviously in this test, red fluorescence decreased in the laser treated sample, while the ratio of green to red increased, indicating depolarization. These results are identical to the transmembrane ΔΨ test (ie, both data show depolarization).

이들 결과는 또한 μ1 - μ2 > 0이고, 세포 미토콘드리아에 대한 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사가 ΔΨ-steady-mito에 대해 소산 또는 탈분극 효과를 갖는다는 것을 보여주고, 이는 칸디다 알비칸스 ΔΨ-steady-mito-fungi의 ΔΨ-trans-mito-fungi로의 명백한 감소를 나타낸다.These results also show that μ 12 > 0 and that lethal dose-less NIMEL irradiation on cellular mitochondria has a dissipating or depolarizing effect on ΔΨ-steady-mito, which is Candida albicans ΔΨ-steady The apparent reduction of -mito-fungi to ΔΨ-trans-mito-fungi is shown.

실시예Example VIIVII

치사량-미만의 레이저 방사선량을 사용하는 ΔΨ-ΔΨ- using lethal dose-less laser radiation dose mitomito 인간 배아 신장 세포에 대한 NIMELS  NIMELS for human embryonic kidney cells 시험관내In vitro 시험 exam

가설 시험:Hypothesis test:

귀무 가설은 μ1 - μ2 = 0이다:The null hypothesis is μ 12 = 0:

a) μ1은 미토콘드리아 막 전위 검출 키트로 처리한 포유동물 대조 세포 배양액 미토콘드리아 (레이저 없음) 내의 형광 강도이다.a) μ 1 is the fluorescence intensity in the mammalian control cell culture mitochondria (no laser) treated with the mitochondrial membrane potential detection kit.

b) μ2는 NIMELS 레이저로부터 치사량-미만의 방사선량으로 예비-방사선 조사되고 미토콘드리아 막 전위 검출 키트로 처리된 동일한 포유동물 세포 배양액 내의 형광 강도이다.b) μ 2 is the fluorescence intensity in the same mammalian cell culture pre-irradiated with a lethal dose-less radiation dose from a NIMELS laser and treated with a mitochondrial membrane potential detection kit.

데이타는 미토콘드리아의 형광이 NIMELS 레이저 시스템을 사용한 (세포의) 예비-처리에 의해 소산된 (대조 레이저 처리하지 않은 세포보다 적은) 것을 가리키고, 결과는 NIMELS 레이저가 포유동물 세포의 미토콘드리아 내에서 세포의 호흡 과정 및 산화적 인산화와 상호작용함을 나타낸다.The data indicate that the fluorescence of the mitochondria is dissipated (less than cells without control laser) by pre-treatment (of cells) using the NIMELS laser system, and the results indicate that the NIMELS laser respirates cells within the mitochondria of mammalian cells. It interacts with the process and oxidative phosphorylation.

μ1 - μ2 = 0은 포유동물 세포 배양액 미토콘드리아에 대한 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사가 ΔΨ-steady-mito-mam에 대해 영향을 보이지 않음을 지지할 것이다.μ 12 = 0 will support that lethal dose-less NIMEL irradiation on mammalian cell culture mitochondria shows no effect on ΔΨ-steady-mito-mam.

μ1 - μ2 > 0은 포유동물 세포 배양액에 대한 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사가 ΔΨ-steady-mito-mam에 대해 소산 또는 탈분극 효과를 갖는다는 것을 지지할 것이다.μ 12 > 0 will support that lethal dose-less NIMEL irradiation on mammalian cell culture has a dissipating or depolarizing effect on ΔΨ-steady-mito-mam.

물질 및 방법:Substances and Methods:

미토콘드리아 막 전위 검출 키트 (APO LOGIX JC-1) (셀 테크놀로지 인크; 미국 94043 캘리포니아주 마운틴뷰 950 렝스토프 애비뉴 슈트 D). Mitochondrial Membrane Potential Detection Kit (APO LOGIX JC-1) (Cell Technology Inc .; Mountain View 950 Lenstov Avenue Suit D, 94043, USA).

미토콘드리아 막 전위 (ΔΨ)의 손실은 세포자멸을 증명하는 지표이다. APO LOGIX JC-1 분석 키트는 세포에서 미토콘드리아 막 전위를 측정한다.Loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨ) is an indicator of apoptosis. The APO LOGIX JC-1 Assay Kit measures mitochondrial membrane potential in cells.

비-세포자멸 세포에서, JC-1 (5,5',6,6'-테트라클로로-1,1',3,3'-테트라에틸벤즈이미다졸릴카르보시아닌 요오다이드)는 세포질 (초록) 내에 단량체로서 존재하고, 또한 적색으로 착색되는 미토콘드리아 내에 응집체로서 축적된다. 그 반면에, 세포자멸 및 괴사 세포에서, JC-1은 단량체 형태로 존재하고, 세포질을 초록색으로 착색시킨다.In non-apoptotic cells, JC-1 (5,5 ', 6,6'-tetrachloro-1,1', 3,3'-tetraethylbenzimidazolylcarbocyanin iodide) is cytoplasmic ( Green as a monomer and accumulate as aggregates in mitochondria that are colored red. On the other hand, in apoptotic and necrotic cells, JC-1 is present in monomeric form and stains the cytoplasm green.

포유동물 세포 방사선량Mammalian Cell Radiation Dose 제1 레이저 처리 절차: 870 및 930 모두First laser treatment procedure: both 870 and 930 제2 레이저 처리 절차: 930 단독Second laser treatment procedure: 930 only 파라미터parameter 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 점의 면적 (㎠)Area of point (㎠) 시간 (초)Time in seconds 시험 (H-2) 18분 동안 4.25W에서 870 및 4.25W에서 930, 이어서Test (H-2) 870 at 4.25 W and 930 at 4.25 W for 18 minutes, then 8.58.5 1.51.5 1.771.77 10801080 시험 (H-2) 10분 동안 8.5W에서 930Test (H-2) 930 at 8.5 W for 10 minutes 8.58.5 1.51.5 1.771.77 600600

HEK-293 (인간 배아 신장 세포) ΔΨ-mito 시험:HEK-293 (human embryonic kidney cell) ΔΨ-mito test:

(APO LOGIX JC-1) 키트는 초록 형광의 적색 형광으로의 전환에 의해 막 전위를 측정한다. 도 11A에서, 적색 색상의 외관을 측정하고 플로팅하였고, 이는 무손상 막을 갖는 세포에서만 일어날 것이고, 초록 대 적색의 비를 대조 및 레이저 처리한 샘플 모두에 대해 도 11B에 도시한다. (APO LOGIX JC-1) kit measures membrane potential by conversion of green fluorescence to red fluorescence. In FIG. 11A, the appearance of the red color was measured and plotted, which would only occur in cells with an intact membrane and is shown in FIG. 11B for both control and laser treated samples of green to red ratio.

명백하게 본 시험에서, 적색 형광은 레이저 처리한 샘플에서 감소한 한편, 초록 대 적색의 비는 증가하여, 탈분극을 나타낸다. 이들 결과는 μ1 - μ2 > 0이고, 포유동물 세포 미토콘드리아에 대한 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사가 ΔΨ-steady-mito-mam에 대해 소산 또는 탈분극 효과를 갖는다는 것을 보여주고, 이는 포유동물 ΔΨ-steady-mito-mam의 ΔΨ-trans-mito-mam로의 명백한 감소를 나타낸다.Obviously in this test, red fluorescence decreased in the laser treated sample, while the ratio of green to red increased, indicating depolarization. These results show that μ 12 > 0, and that lethal dose-less NIMEL irradiation on mammalian cell mitochondria has a dissipating or depolarizing effect on ΔΨ-steady-mito-mam, which is mammalian ΔΨ -steady-mito-mam shows a clear decrease to ΔΨ-trans-mito-mam.

실시예Example VIIIVIII

반응성 Responsive 산소종Oxygen species ( ( ROSROS )에 대한 For) NIMELSNIMELS 시험관내In vitro 시험 exam

상기 선행 실시예에서 ΔΨ 시험에 사용된 것에 상당하는 치사량-미만의 레이저 방사선량을 사용한 세균 막횡단 ΔΨ-steady-bact의 ΔΨ-trans-bact로의, ΔΨ-steady-mito-fungi의 ΔΨ-trans-mito-fungi로의, 및 ΔΨ-steady-mito-mam의 ΔΨ-trans-mito-mam로의 레이저 변경 후에, 반응성 산소종 (ROS)의 생성에 대한 상기 시험관내 시험을 수행하였다.ΔΨ-trans- of ΔΨ-steady-mito-fungi to ΔΨ-trans-bact of bacterial transmembrane ΔΨ-steady-bact using the lethal dose-less laser radiation dose equivalent to that used in the ΔΨ test in the preceding example. The in vitro test for the generation of reactive oxygen species (ROS) was performed after laser change to mito-fungi and to ΔΨ-trans-mito-mam of ΔΨ-steady-mito-mam.

물질 및 방법:Substances and Methods:

총 글루타티온 정량 키트 (도진도 래보래토리스 (Dojindo Laboratories, 일본 구마모토 861-2202 가미카시키-군 마시키-마치 2025-5 타바루 구마모토 테크노 리서치 파크).Total Glutathione Quantification Kit (Dojindo Laboratories, Tashima Kumamoto Techno Research Park, 2025-5, Kashimaki-gun, Mashiki-machi, 861-2202, Kumamoto, Japan).

글루타티온 (GSH)은 동물 조직, 식물 조직, 세균 및 효모 내의 가장 풍부한 티올 (SH) 화합물이다. GSH는 반응성 산소종에 대한 보호 및 단백질 SH기의 유지와 같은 많은 상이한 역할을 할 수 있다. 이들 반응 동안, GSH는 글루타티온 디술피드 (GSSG: GSH의 산화된 형태)로 전환된다. GSSG는 글루타티온 환원효소에 의해 효소적으로 환원되므로, GSH가 유기체 내에서 우세한 형태이다. 엘만 (Ellman) 시약으로 알려진 DTNB (5,5'-디티오비스(2-니트로벤조산))는 티올 화합물의 검출을 위해 개발되었다. 1985에, DTNB 및 글루타티온 환원효소에 의한 글루타티온 순환 시스템이 고도로 민감한 글루타티온 검출 방법을 생성하는 것으로 제안되었다. DTNB 및 글루타티온 (GSH)은 반응하여 2-니트로-5-티오벤조산 및 글루타티온 디술피드 (GSSG)를 생성시킨다. 2-니트로-5-티오벤조산은 황색 생성물이므로, 샘플 용액 내의 GSH 농도는 412 nm에서 흡광도 측정치에 의해 결정될 수 있다. GSH는 GSSG로부터 글루타티온 환원효소에 의해 생성되고, DTNB와 다시 반응하여 2-니트로-5-티오벤조산을 생산한다. 따라서, 상기 순환 반응은 총 글루타티온 검출의 감수성을 개선시킨다.Glutathione (GSH) is the most abundant thiol (SH) compound in animal tissues, plant tissues, bacteria and yeast. GSH can play many different roles, such as protection against reactive oxygen species and maintenance of protein SH groups. During these reactions, GSH is converted to glutathione disulfide (GSSG: oxidized form of GSH). Since GSSG is enzymatically reduced by glutathione reductase, GSH is the dominant form in the organism. DTNB (5,5'-dithiobis (2-nitrobenzoic acid)), also known as Elman reagent, was developed for the detection of thiol compounds. In 1985, it was proposed that the glutathione circulation system by DTNB and glutathione reductase produces a highly sensitive glutathione detection method. DTNB and glutathione (GSH) react to produce 2-nitro-5-thiobenzoic acid and glutathione disulfide (GSSG). Since 2-nitro-5-thiobenzoic acid is a yellow product, the GSH concentration in the sample solution can be determined by absorbance measurements at 412 nm. GSH is produced by glutathione reductase from GSSG and reacts again with DTNB to produce 2-nitro-5-thiobenzoic acid. Thus, the circulatory reaction improves the sensitivity of total glutathione detection.

유의한 농도에서, ROS는 글루타티온 항산화 시스템의 성분 (카탈라제, 퍼옥시다제, GSH)에 의해 그의 환원 속도를 초과하는 속도에서 표적과 급속하게 특이적으로 반응할 것이다.At significant concentrations, ROS will react rapidly and specifically with the target by components of the glutathione antioxidant system (catalase, peroxidase, GSH) at rates exceeding their reduction rate.

ΔΨ-ΔΨ- steadysteady -- bactbact 를 ΔΨ-ΔΨ- transtrans -- bactbact 중 하나로 변경시키는 치사량-미만의 NIMELS 방사선량에서  At a lethal dose of less than NIMELS MRSAMRSA 내의 글루타티온의 검출 Of glutathione in the stomach

도 12에 도시된 결과는 ΔΨ-steady-bact를 ΔΨ-trans-bact 중 하나로 변경시키는 치사량-미만의 NIMELS 방사선량에서 MRSA 내의 총 글루타티온의 감소를 명백하게 보여주고, 이는 막횡단 ΔΨ-steady-bact의 ΔΨ-trans-bact 중 하나로의 치사량-미만 변경을 갖는 ROS의 생성의 증거이다.The results shown in FIG. 12 clearly show a decrease in total glutathione in MRSA at lethal dose-less NIMELS radiation that changes ΔΨ-steady-bact to one of ΔΨ-trans-bact, indicating that transmembrane ΔΨ-steady-bact Evidence of the generation of ROS with lethal dose-less alteration to one of ΔΨ-trans-bact.

막횡단Transmembrane ΔΨ- ΔΨ- steadysteady 를 ΔΨ-ΔΨ- transtrans 중 하나로 변경시키는 치사량-미만의 NIMELS 방사선량에서 이.  Changing from one of the lethal doses to less than NIMELS radiation dose. 콜라이Coli 내의 글루타티온의 검출 Of glutathione in the stomach

도 20에 도시된 결과는 ΔΨ-steady-bact를 ΔΨ-trans-bact 중 하나로 변경시키는 치사량-미만의 NIMELS 방사선량에서 이. 콜라이 내의 총 글루타티온의 감소를 명백하게 보여주고, 이는 막횡단 ΔΨ-steady-bact의 ΔΨ-trans-bact 중 하나로의 치사량-미만 변경을 갖는 ROS의 생성의 증거이다.The results shown in FIG. 20 show that E. coli at lethal dose-less NIMELS radiation changes ΔΨ-steady-bact to one of ΔΨ-trans-bact. The decrease in total glutathione in E. coli is clearly shown, which is evidence of the production of ROS with lethal dose-less alteration of the transmembrane ΔΨ-steady-bact to one of the ΔΨ-trans-bact.

ΔΨ-steady-mito-fungi를 ΔΨ-trans-mito-fungi로, 후속적으로 ΔΨ-steady-fungi를 ΔΨ-trans-fungi 중 하나로 변경시키는 치사량-미만의 NIMELS에서 씨. 알비칸스 내의 글루타티온의 검출Seed in lethal dose-less NIMELS, changing ΔΨ-steady-mito-fungi to ΔΨ-trans-mito-fungi and subsequently ΔΨ-steady-fungi to one of ΔΨ-trans-fungi. Detection of Glutathione in Albicans

ΔΨ-ΔΨ- steadysteady -- mitomito -- fungifungi 를 ΔΨ-ΔΨ- transtrans -- mitomito -- fungifungi 로, in, 후속적으로Subsequently ΔΨ- ΔΨ- steadysteady -fungi를 ΔΨ-ΔΨ- fungi transtrans -- fungifungi 중 하나로 변경시키는 치사량-미만의 NIMELS 방사선량에서 씨.  Seeds from lethal dose-less NIMELS radiation dose changed to one of the following. 알비칸스Albicans 내의 글루타티온의 검출 Of glutathione in the stomach

도 13에 도시된 결과는 ΔΨ-steady-mito-fungi를 ΔΨ-trans-mito-fungi로, 후속적으로 ΔΨ-steady-fungi를 ΔΨ-trans-fungi 중 하나로 변경시키는 치사량-미만의 NIMELS 방사선량에서 씨. 알비칸스 내의 총 글루타티온의 감소를 명백하게 보여주고, 이는 막횡단 ΔΨ-steady-mito-fungi의 ΔΨ-trans-mito-fungi로, 후속적으로 ΔΨ-steady-fungi의 ΔΨ-trans-fungi 중 하나로의 치사량-미만 변경을 갖는 ROS의 생성의 증거이다.The results shown in FIG. 13 show that at lethal doses of less than NIMELS radiation which changes ΔΨ-steady-mito-fungi to ΔΨ-trans-mito-fungi and subsequently changes ΔΨ-steady-fungi to one of ΔΨ-trans-fungi. Seed. The decrease in total glutathione in the albicans is clearly shown, which is the ΔΨ-trans-mito-fungi of the transmembrane ΔΨ-steady-mito-fungi, and subsequently the lethal dose to one of the ΔΨ-trans-fungi of ΔΨ-steady-fungi -Evidence of the generation of ROS with less than alteration.

ΔΨ- steady - mito - mam 을 ΔΨ- trans - mito - mam 으로 변경시키는 치사량-미만의 NIMELS 방사선에서 HEK 293 (인간 배아 신장 세포) 내의 글루타티온의 검출 Detection of glutathione in HEK 293 (human embryonic kidney cells) at lethal dose-less NIMELS radiation doses that change ΔΨ- steady - mito - mam to ΔΨ- trans - mito - mam

도 14에 도시된 결과는 ΔΨ-steady-mito-mam을 ΔΨ-trans-mito-mam로 변경시키는 치사량-미만의 NIMELS 방사선량에서 HEK-293 (인간 배아 신장 세포) 내의 총 글루타티온의 감소를 명백하게 보여주고, 이는 막횡단 ΔΨ-steady-mito-mam의 ΔΨ-trans-mito-mam으로의 NIMELS-매개된 치사량-미만 변경을 갖는 ROS의 생성의 증거이다.The results shown in FIG. 14 clearly show a decrease in total glutathione in HEK-293 (human embryonic kidney cells) at lethal dose-less NIMELS radiation doses that change ΔΨ-steady-mito-mam to ΔΨ-trans-mito-mam. This is evidence of the generation of ROS with NIMELS-mediated lethal dose-changes of transmembrane ΔΨ-steady-mito-mam to ΔΨ-trans-mito-mam.

실시예Example IXIX

에리쓰로마이신Erythromycin  And 트리메토프림과Trimethoprim 함께  together MRSAMRSA 에 대한 치사량-미만 용량의 Lethal dose for NIMELSNIMELS 레이저의 영향 평가 Assessment of the impact of the laser

본 실시예에서, 치사량-미만 용량의 NIMEL 레이저가 항생제 에리쓰로마이신의 효과를 MRSA에서 항생제 트리메토프림보다 더 강화시킬 것인지를 결정하였다. 배출 펌프는 에리쓰로마이신 내성에서 주요 인자로서 역할을 한다. 그람 양성 에스. 아우레우스에서 트리메토프림 배출 펌프 내성 메카니즘은 보고되지 않았다.In this example, it was determined whether lethal dose-less dose NIMEL lasers would enhance the effects of antibiotic erythromycin over MR trimethoprim in MRSA. The discharge pump serves as a major factor in erythromycin resistance. Gram-positive S. No mechanism of trimethoprim discharge pump resistance in Aureus has been reported.

배경: 에리쓰로마이신은 β-락탐 페니실린과 매우 유사한 항균 작용 범위를 갖는 마크롤리드 항생제이다. 과거에, 이는 피부 및 기도에 영향을 미치는 매우 다양한 그람-양성 세균 감염의 치료에 효과적이었고, 사용하기에 가장 안전한 항생제 중 하나로 간주되었다. 과거에, 에리쓰로마이신은 페니실린에 알레르기가 있는 사람들에게 사용되었다. 에리쓰로마이신의 작용 메카니즘은 세균 단백질 합성을 차단함으로써 세균의 성장 및 복제를 방지하는 것이다. 이는 에리쓰로마이신이 세균 리보솜의 50S 내의 23S rRNA 분자에 결합하여, 성장하는 펩티드 사슬의 배출을 차단하여, 펩티드의 전좌를 억제함으로써 달성된다. 에리쓰로마이신 내성 (다른 마크롤리드에서와 같이)은 만연하고 널리 확산되어 있고, 2가지 유의한 내성 시스템을 통해 달성된다:Background: Erythromycin is a macrolide antibiotic with a very similar antimicrobial activity range to β-lactam penicillin. In the past, it has been effective in the treatment of a wide variety of Gram-positive bacterial infections affecting the skin and airways and has been considered one of the safest antibiotics to use. In the past, erythromycin has been used in people allergic to penicillin. The mechanism of action of erythromycin is to prevent bacterial growth and replication by blocking bacterial protein synthesis. This is accomplished by erythromycin binding to 23S rRNA molecules in the 50S of bacterial ribosomes, blocking the release of growing peptide chains and inhibiting the translocation of peptides. Erythromycin resistance (as in other macrolides) is widespread and widespread, and is achieved through two significant resistance systems:

A) 불감성이도록 50S 리보솜 서브유닛 내의 23S rRNA의 변형.A) Modification of 23S rRNA in 50S ribosomal subunit to be insensitive.

B) 세포 밖으로 약물의 배출. B) Exhaustion of the drug out of the cell.

트리메토프림은 요로 감염의 치료에 역사적으로 사용된 항생제이다. 이는 디히드로엽산 환원효소 억제제로서 알려진 항미생물제의 클래스의 멤버이다. 트리메토프림은 디히드로엽산의 유사체이므로, 트리메토프림의 작용 메카니즘은 세균 디히드로엽산 환원효소 (DHFR)의 시스템을 저해하는 것이다. 이는 효소에 대한 천연 기질보다 1000배 더 큰 친화도로 인해 DHFR의 경쟁적 억제를 유발한다.Trimethoprim is an antibiotic used historically in the treatment of urinary tract infections. It is a member of the class of antimicrobial agents known as dehydrofolate reductase inhibitors. Since trimethoprim is an analog of dihydrofolic acid, the mechanism of action of trimethoprim is to inhibit the system of bacterial dihydrofolate reductase (DHFR). This leads to competitive inhibition of DHFR due to affinity 1000 times greater than the natural substrate for the enzyme.

따라서, 트리메토프림은 분자 테트라히드로엽산의 합성을 억제한다. 테트라히드로엽산은 DNA 뉴클레오티드 티미딜레이트의 드 노보 (de novo) 합성에서 필수 전구체이다. 세균은 환경 (즉, 감염 숙주)으로부터 엽산을 취할 수 없고, 따라서 그들 자신의 테트라히드로엽산의 드 노보 합성에 의존성이다. 효소의 억제는 궁극적으로 DNA 복제를 방지한다.Thus, trimethoprim inhibits the synthesis of molecular tetrahydrofolic acid. Tetrahydrofolic acid is an essential precursor in de novo synthesis of DNA nucleotide thymidylate. Bacteria cannot take folic acid from the environment (ie, infectious host) and are therefore dependent on the de novo synthesis of their own tetrahydrofolic acid. Inhibition of enzymes ultimately prevents DNA replication.

트리메토프림 내성은 일반적으로 정상 염색체 DHFR, 또는 약물 내성 DHFR 효소의 과다생산으로 인해 발생한다. 트리메토프림 내성 에스. 아우레우스에 대한 보고 문헌은 내성이 염색체적으로 매개된 종류이거나, 큰 플라스미드 상에 코딩되는 것을 보여주었다. 일부 균주는 염색체 및 플라스미드-매개된 트리메토프림 내성을 모두 나타내는 것으로 보고되었다. 그람 양성 병원체 에스. 아우레우스에서, 트리메토프림에 대한 내성은 유전자 돌연변이로 인한 것이고, 트리메토프림이 세포 밖으로 능동적으로 배출되는 것은 보고되지 않았다.Trimethoprim resistance generally results from overproduction of normal chromosome DHFR, or drug resistant DHFR enzymes. Trimethoprim-resistant S. The reporting literature for aureus showed that the resistance was a chromosomal mediated type or encoded on a large plasmid. Some strains have been reported to exhibit both chromosome and plasmid-mediated trimethoprim resistance. Gram-positive pathogen S. In Aureus, resistance to trimethoprim is due to genetic mutations, and active release of trimethoprim out of cells has not been reported.

세균 내의 배출 펌프Discharge pump in bacteria

세균 및 진균에서 약물 내성의 주요 경로는 세포의 세포질 내에서 치료 농도가 달성되지 않도록 세포 밖으로 항생제의 능동 이출 (배출)이다.The main route of drug resistance in bacteria and fungi is the active release (emission) of antibiotics out of the cell such that therapeutic concentrations are not achieved in the cytoplasm of the cell.

항생제 (및 다른 유해한 분자)의 능동 배출은 그람 양성 세균의 세포질막 및 그람 음성 세균의 외막 내의 일련의 막횡단 단백질에 의해 매개된다.Active release of antibiotics (and other harmful molecules) is mediated by a series of transmembrane proteins in the cytoplasmic membrane of Gram-positive bacteria and in the outer membrane of Gram-negative bacteria.

임상에서, 배출 펌프를 통해 매개되는 항생제 내성은 마크롤리드, 테트라사이클린 및 플루오로퀴놀론에 대한 그람 양성 세균에서 가장 관련된다. 그람 음성 세균에서, β-락탐 배출 매개된 내성도 임상적으로 관련성이 높다.In the clinic, antibiotic resistance mediated through the discharge pump is most relevant in Gram positive bacteria against macrolides, tetracyclines and fluoroquinolones. In Gram-negative bacteria, β-lactam release mediated resistance is also clinically relevant.

가설 시험:Hypothesis test:

귀무 가설은 μ1 - μ2 = 0 및 μ1 - μ3 = 0이다: The null hypothesis is μ 12 = 0 and μ 13 = 0:

a) μ1은 대조군으로서 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 치사량-미만의 방사선량이고;a) μ 1 is the lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA as a control;

b) μ2는 유효 수준 바로 미만의 내성 MIC에서 트리메토프림을 첨가한 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 동일한 치사량-미만의 방사선량이고;b) μ 2 is the same lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA with trimethoprim at resistant MIC just below the effective level;

c) μ3은 유효 수준 바로 미만의 내성 MIC에서 에리쓰로마이신을 첨가한 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 동일한 치사량-미만의 방사선량이다.c) μ 3 is the same lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA with erythromycin at the resistant MIC just below the effective level.

데이타는 항생제 트리메토프림 또는 에리쓰로마이신의 첨가가 치사량-미만의 방사선 조사 후에 다음과 같이 이들 MRSA 콜로니의 성장을 감소시킴을 보여준다:The data show that addition of antibiotics trimethoprim or erythromycin reduces the growth of these MRSA colonies after lethal dose-less irradiation as follows:

μ1 - μ2 = 0은 트리메토프림의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내지 않음을 지지할 것이다.μ 12 = 0 will support that addition of trimethoprim does not have a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

μ1 - μ2 > 0은 트리메토프림의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타냄을 지지할 것이다.μ 12 > 0 will support that addition of trimetoprim has a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

μ1 - μ3 = 0은 에리쓰로마이신의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내지 않음을 지지할 것이다.μ 1 − μ 3 = 0 will support that the addition of erythromycin does not have a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

μ1 - μ3 > 0은 에리쓰로마이신의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타냄을 지지할 것이다.μ 13 > 0 will support that the addition of erythromycin has a detrimental effect on the normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

Figure 112009042155886-PCT00003
Figure 112009042155886-PCT00003

결과:result:

본 실험은 NIMELS 시스템을 사용한 치사량-미만의 레이저 파라미터 하에서, μ1 - μ2 = 0 및 μ1 - μ3 ≥ 0임을 명백하게 보여주었다. 이는 배출 펌프가 억제되고, 에리쓰로마이신에 대한 내성이 MRSA의 ΔΨ-steady-bact에 대한 NIMELS 효과에 의해 역전되는 것을 가리킨다.This experiment clearly showed that under the lethality-less laser parameters using the NIMELS system, μ 12 = 0 and μ 13 ≥ 0. This indicates that the drain pump is inhibited and the resistance to erythromycin is reversed by the NIMELS effect on ΔΨ-steady-bact of MRSA.

실시예Example X X

테트라사이클린Tetracycline  And 리팜핀과Rifampin and 함께  together MRSAMRSA 에 대한 치사량-미만 용량의 Lethal dose for NIMELSNIMELS 레이저의 영향 평가 Assessment of the impact of the laser

본 실험의 목적은 치사량-미만 용량의 NIMEL 레이저가 항생제 테트라사이클린의 효과를 MRSA에서 항생제 리팜핀보다 더 강화시킬 것인지 관찰하기 위한 것이다. 배출 펌프는 잘 연구되어 있고, 테트라사이클린 내성에서 주요 인자로서 기능한다. 그러나, 그람 양성 에스. 아우레우스에서 리팜핀 배출 펌프 내성 메카니즘은 보고되지 않았다.The purpose of this experiment was to observe whether lethal dose-less dose NIMEL lasers would enhance the effects of antibiotic tetracycline over antibiotic rifampin in MRSA. Exhaust pumps are well studied and function as major factors in tetracycline resistance. However, Gram-positive S. No rifampin drain pump resistance mechanism has been reported in Aureus.

본 실험은 또한 앞서 에리쓰로마이신 및 트리메토프림을 사용하여 실행하였고, 데이타는 NIMELS 효과가 에리쓰로마이신에 대한 배출 펌프 내성 메카니즘을 손상시킬 수 있음을 나타낸다.This experiment was also performed earlier using erythromycin and trimetapririm, and the data show that the NIMELS effect can compromise the discharge pump resistance mechanism for erythromycin.

테트라사이클린: Tetracycline :

테트라사이클린은 정균성 항생제로서 간주되고, 이는 단백질 합성을 억제함으로써 세균의 성장을 방해하는 것을 의미한다. 테트라사이클린은 효소 아미노아실-tRNA의 결합을 통해 세균 30S 리보솜의 작용을 억제함으로써 이를 달성한다. 테트라사이클린 내성은 종종 테트라사이클린의 에너지-의존성 배출을 코딩하거나 테트라사이클린의 작용으로부터 세균 리보솜을 보호하는 단백질을 코딩하는 새로운 유전자의 획득 때문이다.Tetracycline is considered to be bacteriostatic antibiotic, meaning that it inhibits the growth of bacteria by inhibiting protein synthesis. Tetracycline achieves this by inhibiting the action of bacterial 30S ribosomes through the binding of the enzyme aminoacyl-tRNA. Tetracycline resistance is often due to the acquisition of new genes encoding energy-dependent release of tetracycline or encoding proteins that protect bacterial ribosomes from the action of tetracycline.

리팜핀: Rifampin :

리팜핀은 세균 RNA 합성효소 억제제이고, RNA의 연장을 직접 차단함으로써 기능한다. 리팜피신은 미코세균 감염을 치료하기 위해 일반적으로 사용되지만, 또한 푸시딘산 (정균성 단백질 합성 억제제)과 조합되어 메티실린-내성 스태필로코커스 아우레우스 (MRSA)의 치료에서도 효과를 보인다. MRSA에서 배출 펌프를 통한 리팜핀 내성은 보고되지 않았다.Rifampin is a bacterial RNA synthase inhibitor and functions by directly blocking the extension of RNA. Rifampicin is commonly used to treat mycobacterial infections, but is also effective in the treatment of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) in combination with fusidic acid (a bacteriostatic protein synthesis inhibitor). Rifampin resistance through the drain pump in MRSA has not been reported.

가설:theory:

귀무 가설은 μ1 - μ2 = 0 및 μ1 - μ3 = 0이다: The null hypothesis is μ 12 = 0 and μ 13 = 0:

a) μ1은 대조군으로서 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 치사량-미만의 방사선량이고;a) μ 1 is the lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA as a control;

b) μ2는 유효 수준 바로 미만의 내성 MIC에서 테트라사이클린을 첨가한 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 동일한 치사량-미만의 방사선량이고;b) μ 2 is the same lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA with tetracycline at the resistant MIC just below the effective level;

c) μ3은 유효 수준 바로 미만의 내성 MIC에서 리팜핀을 첨가한 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 동일한 치사량-미만의 방사선량이다.c) μ 3 is the same lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA with rifampin added at resistant MIC just below the effective level.

데이타는 항생제 테트라사이클린 또는 리팜핀의 첨가가 치사량-미만의 방사선 조사 후에 다음과 같이 이들 MRSA 콜로니의 성장을 감소시킴을 보여준다:The data show that addition of the antibiotic tetracycline or rifampin reduces the growth of these MRSA colonies after lethal dose-less irradiation as follows:

μ1 - μ2 = 0은 테트라사이클린의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내지 않음을 지지할 것이다.μ 12 = 0 will support that addition of tetracycline does not show a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

μ1 - μ2 > 0은 테트라사이클린의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타냄을 지지할 것이다.μ 12 > 0 will support that addition of tetracycline has a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

μ1 - μ3 = 0은 리팜핀의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내지 않음을 지지할 것이다.μ 13 = 0 will support that the addition of rifampin does not have a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

μ1 - μ3 > 0은 리팜핀의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타냄을 지지할 것이다.μ 13 > 0 will support that addition of rifampin has a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

Figure 112009042155886-PCT00004
Figure 112009042155886-PCT00004

결과:result:

본 실험은 NIMELS 시스템을 사용한 치사량-미만의 레이저 파라미터 하에서, μ1 - μ2 = 0 및 μ1 - μ3 ≥ 0임을 명백하게 보여주었다. 이는 배출 펌프가 억제되고, 테트라사이클린에 대한 내성이 MRSA의 ΔΨ-steady-bact에 대한 NIMELS 효과에 의해 역전되는 것을 가리킨다.This experiment clearly showed that under the lethality-less laser parameters using the NIMELS system, μ 12 = 0 and μ 13 ≥ 0. This indicates that the drain pump is inhibited and the resistance to tetracycline is reversed by the NIMELS effect on ΔΨ-steady-bact of MRSA.

실시예Example XIXI

메티실린과 함께 With methicillin MRSAMRSA 에 대한 치사량-미만 용량의 Lethal dose for NIMELSNIMELS 레이저의 영향 평가 및 세포벽 합성의 ΔΨ- ΔΨ- of laser effect assessment and cell wall synthesis plasplas -- bactbact 억제 control

메티실린: Methicillin :

메티실린은 그람-양성 세균, 특히 β-락타마제-생산 유기체, 예를 들어 그렇지 않으면 대부분의 페니실린에 대해 내성일 에스. 아우레우스에 의해 유발된 감염을 치료하기 위해 이전에 사용된 β-락탐이지만, 더 이상 임상에서 사용되지 않는다. 용어 메티실린-내성 에스. 아우레우스 (MRSA)는 모든 페니실린에 내성인 에스. 아우레우스 균주를 설명하기 위해 계속 사용된다. Methicillin is resistant to Gram-positive bacteria, in particular β-lactamase-producing organisms, for example most penicillins. Β-lactam previously used to treat infections caused by Aureus, but is no longer used in the clinic. The term methicillin-resistant S. Aureus (MRSA) is resistant to all penicillins. Continued use to describe the Aureus strain.

작용 Action 메카니즘Mechanism ::

다른 β-락탐 항생제와 같이, 메티실린은 펩티도글리칸 (세균 세포벽)의 합성을 억제함으로써 작용한다.Like other β-lactam antibiotics, methicillin acts by inhibiting the synthesis of peptidoglycans (bacterial cell walls).

그람 양성 세균 바실러스 섭틸리스에서, 양성자 전도체를 첨가함으로써 ETS가 차단될 때 펩티도글리칸 자가용해소의 활성은 증가하는 (즉, 더 이상 억제되지 않는) 것으로 나타났다. 이는 ΔΨ-plas-bact 및 ΔμH+ (세포의 효소 기능을 위한 저장 에너지에 무관하게)이 잠재적으로 세포벽 동화 기능 및 생리학에 대해 현저하고 활용가능한 영향을 갖는다는 것을 제안한다.In gram positive bacterium Bacillus subtilis, the activity of peptidoglycan autolysis was shown to be increased (ie, no longer inhibited) when ETS is blocked by adding proton conductors. This suggests that ΔΨ-plas-bact and ΔμH + (regardless of the storage energy for the enzymatic function of the cell) potentially have significant and available effects on cell wall assimilation function and physiology.

또한, ΔΨ-plas-bact 짝풀림제는 펩티도글리칸 합성에 관여되는 뉴클레오티드 전구체의 축적, 및 N-아세틸글루코사민 (GlcNAc) (펩티도글리칸의 주요 생체중합체 중 하나)의 수송의 억제와 함께 펩티도글리칸 형성을 억제하는 것으로 보고되었다.In addition, the ΔΨ-plas-bact decoupling agent, along with the inhibition of the accumulation of nucleotide precursors involved in peptidoglycan synthesis and the transport of N-acetylglucosamine (GlcNAc) (one of the major biopolymers of peptidoglycan) It has been reported to inhibit peptidoglycan formation.

가설 시험:Hypothesis test:

바시트라신은 성장하는 세포벽에 대한 광학적으로 저하된 ΔΨ-plas-bact의 다중 영향 (즉, 증가된 세포벽 자가용해, 억제된 세포벽 합성)을 강화시킬 것이다. 이는 세포벽 억제성 항미생물 화합물에 대한 내성 메카니즘으로서 배출 펌프를 갖지 않는 그람 양성 세균, 예를 들어 MRSA에서 특히 관련된다. Bacitracin will enhance the multiple effects of optically degraded ΔΨ-plas-bact on the growing cell wall (ie increased cell wall autolysis, inhibited cell wall synthesis). This is particularly relevant in Gram positive bacteria, such as MRSA, which do not have a discharge pump as a resistance mechanism to cell wall inhibitory antimicrobial compounds.

귀무 가설은 μ1 - μ2 = 0 및 μ1 - μ3 = 0이다: The null hypothesis is μ 12 = 0 and μ 13 = 0:

a) μ1은 대조군으로서 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 치사량-미만의 방사선량이고;a) μ 1 is the lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA as a control;

b) μ2는 유효 수준 바로 미만의 내성 MIC에서 메티실린을 첨가한 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 동일한 치사량-미만의 방사선량이다.b) μ 2 is the same lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA with methicillin at resistant MIC just below the effective level.

μ1 - μ2 = 0은 메티실린의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내지 않음을 지지할 것이다.μ 12 = 0 will support that the addition of methicillin does not show a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

μ1 - μ2 > 0은 메티실린의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타냄을 지지할 것이다.μ 12 > 0 will support the addition of methicillin to deleterious effects on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

결과:result:

도 15에 도시된 바와 같이, 본 실험은 NIMELS 시스템을 사용한 치사량-미만의 레이저 파라미터 하에서, μ1 - μ2 ≥ 0임을 명백하게 보여주었고, 이는 메티실린의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 CFU 계수에 의해 나타낸 바와 같이 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내는 것을 의미한다. 이는 메티실린 (배출 펌프와 관계없이)이 MRSA의 ΔΨ-steady-bact에 대한 NIMELS 효과에 의해 강화되는 것을 제안한다.As shown in FIG. 15, this experiment clearly showed that under a lethal dose-less laser parameter using the NIMELS system, μ 12 ≥ 0, indicating that the addition of methicillin was CFU after lethal dose-less NIMEL irradiation. As indicated by the coefficient, it is meant to have a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies. This suggests that methicillin (regardless of drain pump) is enhanced by the NIMELS effect on ΔΨ-steady-bact of MRSA.

따라서, NIMELS 레이저 및 그의 동시의 광학적 ΔΨ-plas-bact 저하 현상은 MRSA에서 세포벽 억제성 항미생물제와 상승적이다. 이론에 매이는 것을 바라지 않지만, MRSA는 메티실린에 대한 배출 펌프를 갖지 않으므로 이는 동화 (주변세포질) ATP 연계된 기능의 억제를 통해 기능할 것이다.Thus, NIMELS lasers and their simultaneous optical ΔΨ-plas-bact degradation are synergistic with cell wall inhibitory antimicrobial agents in MRSA. Without wishing to be bound by theory, since MRSA does not have a discharge pump for methicillin, it will function through inhibition of assimilation (peripheral cytoplasmic) ATP linked function.

실시예Example XIIXII

바시트라신과 함께 With bacitracin MRSAMRSA 에 대한 치사량-미만 용량의 Lethal dose for NIMELSNIMELS 레이저의 영향 평가 및 세포벽 합성의 ΔΨ- ΔΨ- of laser effect assessment and cell wall synthesis plasplas -- bactbact 억제 control

바시트라신은 바실러스 섭틸리스에 의해 생산된 시클릭 폴리펩티드의 혼합물이다. 독성이고 사용하기 어려운 항생제이므로, 바시트라신은 일반적으로 경구로 사용될 수 없지만, 국소로 사용된다.Bacitracin is a mixture of cyclic polypeptides produced by Bacillus subtilis. Since it is a toxic and difficult to use antibiotic, bacitracin is generally not used orally but is used topically.

작용 메카니즘:Mechanism of Action:

바시트라신은 C55-이소프레닐 피로포스페이트 (펩티도글리칸 세균 세포벽의 빌딩 블럭을 그람 음성 유기체에서 내막 및 그람 양성 유기체에서 형질막 밖으로 옮기는 분자)의 탈인산화를 저해한다.Bacitracin inhibits dephosphorylation of C 55 -isoprenyl pyrophosphate (the molecule that moves the building blocks of the peptidoglycan bacterial cell wall to the inner membrane in gram negative organisms and out of the plasma membrane in gram positive organisms).

그람 양성 세균 바실러스 섭틸리스에서, 양성자 전도체를 첨가함으로써 ETS가 차단될 때 펩티도글리칸 자가용해소의 활성은 증가하는 (즉, 더 이상 억제되지 않는) 것으로 나타났다. 이는 ΔΨ-plas-bact 및 ΔμH+ (세포의 효소 기능을 위한 저장 에너지에 무관하게)이 잠재적으로 세포벽 동화 기능 및 생리학에 대해 현저하고 활용가능한 영향을 갖는다는 것을 나타낸다.In gram positive bacterium Bacillus subtilis, the activity of peptidoglycan autolysis was shown to be increased (ie, no longer inhibited) when ETS is blocked by adding proton conductors. This indicates that ΔΨ-plas-bact and ΔμH + (regardless of the storage energy for the enzymatic function of the cell) potentially have significant and available effects on cell wall assimilation function and physiology.

또한, ΔΨ-plas-bact 짝풀림제는 펩티도글리칸 합성에 관여되는 뉴클레오티드 전구체의 축적, 및 N-아세틸글루코사민 (GlcNAc) (펩티도글리칸의 주요 생체중합체 중 하나)의 수송의 억제와 함께 펩티도글리칸 형성을 억제하는 것으로 보고되었다.In addition, the ΔΨ-plas-bact decoupling agent, along with the inhibition of the accumulation of nucleotide precursors involved in peptidoglycan synthesis and the transport of N-acetylglucosamine (GlcNAc) (one of the major biopolymers of peptidoglycan) It has been reported to inhibit peptidoglycan formation.

가설 시험:Hypothesis test:

바시트라신은 성장하는 세포벽에 대한 광학적으로 저하된 ΔΨ-plas-bact의 다중 영향 (즉, 증가된 세포벽 자가용해, 억제된 세포벽 합성)을 강화시킨다. 이는 세포벽 억제성 항미생물 화합물에 대한 내성 메카니즘으로서 배출 펌프를 갖지 않는 그람 양성 세균, 예를 들어 MRSA에서 특히 관련된다. Bacitracin enhances multiple effects of optically degraded ΔΨ-plas-bact (ie increased cell wall autolysis, inhibited cell wall synthesis) on growing cell walls. This is particularly relevant in Gram positive bacteria, such as MRSA, which do not have a discharge pump as a resistance mechanism to cell wall inhibitory antimicrobial compounds.

귀무 가설은 μ1 - μ2 = 0 및 μ1 - μ3 = 0이다: The null hypothesis is μ 12 = 0 and μ 13 = 0:

a) μ1은 대조군으로서 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 치사량-미만의 방사선량이고;a) μ 1 is the lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA as a control;

b) μ2는 유효 수준 바로 미만의 내성 MIC에서 바시트라신을 첨가한 MRSA에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 동일한 치사량-미만의 방사선량이다.b) μ 2 is the same lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for MRSA added bacitracin at resistant MIC just below the effective level.

μ1 - μ2 = 0은 바시트라신의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내지 않음을 지지할 것이다.μ 12 = 0 will support that addition of bacitracin does not show a deleterious effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

μ1 - μ2 > 0은 바시트라신의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타냄을 지지할 것이다.μ 12 > 0 will support that addition of bacitracin has a detrimental effect on normal growth of MRSA colonies after lethal dose-less NIMEL irradiation.

결과:result:

도 16에 도시된 바와 같이, 본 실험은 NIMELS 시스템을 사용한 치사량-미만의 레이저 파라미터 하에서, μ1 - μ2 ≥ 0임을 명백하게 보여주었고, 이는 바시트라신의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 MRSA 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내는 것을 의미한다. 도 16에서, 화살표는 도시된 2개의 샘플에서 MRSA 성장 또는 그의 결핍을 지시한다. 이는 바시트라신 (배출 펌프와 관계없이)이 MRSA의 ΔΨ-steady-bact에 대한 NIMELS 효과에 의해 강화되는 것을 제안한다.As shown in FIG. 16, this experiment clearly showed that under a lethal dose-less laser parameter using the NIMELS system, μ 12 ≥ 0, indicating that the addition of bacitracin was MRSA after lethal dose-less NIMEL irradiation. It has a detrimental effect on the normal growth of colonies. In FIG. 16, arrows indicate MRSA growth or deficiency in the two samples shown. This suggests that bacitracin (regardless of drain pump) is enhanced by the NIMELS effect on ΔΨ-steady-bact of MRSA.

따라서, NIMELS 레이저 및 그의 동시의 광학적 ΔΨ-plas-bact 저하 현상은 MRSA에서 세포벽 억제성 항미생물제와 상승적이다. 이론에 매이는 것을 바라지 않지만, MRSA는 바시트라신에 대한 배출 펌프를 갖지 않으므로 이는 아마도 동화 (주변세포질) ATP 연계된 기능의 억제를 통해 기능한다.Thus, NIMELS lasers and their simultaneous optical ΔΨ-plas-bact degradation are synergistic with cell wall inhibitory antimicrobial agents in MRSA. While not wishing to be bound by theory, since MRSA does not have a discharge pump for bacitracin, it probably functions through inhibition of assimilation (peripheral cytoplasmic) ATP linked function.

실시예Example XIIIXIII

라미실Lamisil ( ( LamisilLamisil ) 및 ) And 스포라녹스Spornox ( ( SporanoxSporanox )와 함께 씨. Mr.) 알비칸스에Albicans 대한 치사량-미만 용량의  For lethal doses-under dose NIMELSNIMELS 레이저의 영향 평가 Assessment of the impact of the laser

본 실험의 목적은 치사량-미만 용량의 NIMEL 레이저가 씨. 알비칸스에서 항진균 화합물 라미실 및/또는 스포라녹스의 효과를 강화시킬 것인지 관찰하기 위한 것이다.The objective of this experiment was to have a lethal-less dose NIMEL laser. The purpose of this study is to observe whether or not to enhance the effects of the antifungal compounds lamisil and / or sporanox in albicans.

도입:Introduction:

진균 세포에서 세포질 ATP 농도의 감소는 ΔΨp-fungi를 생성하는 형질막-결합 H+-ATPase의 억제를 일으키고, 상기 장애는 다른 세포 활성을 약화시키는 것으로 밝혀졌다. 추가로, ΔΨp-fungi의 저하는 형질막 생물에너지 및 열역학 파괴를 유발하여, 양성자 구동력을 붕괴시키고 따라서 영양분 섭취를 억제하는 양성자의 유입을 일으킨다. 더욱 중요하게, ATP는 진균 형질막 지질 에르고스테롤의 생합성에 필요하다. 에르고스테롤은 라미실 및 스포라녹스 (및 그의 제네릭 (generic) 대응물)를 비롯한 오늘날 의약으로 사용되는 대다수의 관련 시판 항진균 화합물 (즉, 아졸, 테르비나핀 및 이트라코나졸)에 의해 표적화되는 구조적 지질이다. Reduction of cytoplasmic ATP concentrations in fungal cells has been shown to result in inhibition of plasma membrane-bound H + -ATPase producing ΔΨp-fungi, and the disorder has been shown to weaken other cellular activities. In addition, the degradation of ΔΨp-fungi causes plasma membrane bioenergy and thermodynamic destruction, leading to the influx of protons that disrupt proton driving forces and thus inhibit nutrient intake. More importantly, ATP is required for the biosynthesis of fungal plasma membrane lipid ergosterol. Ergosterol is a structural lipid that is targeted by the majority of related commercially antifungal compounds (ie, azoles, terbinafine and itraconazole) used in medicine today, including lamisil and sporanox (and their generic counterparts).

또한, 최근에, 2개의 신규한 항미생물 펩티드 (Pep2 및 Hst5)가 ATP가 진균 세포 밖으로 배출되도록 하는 (즉, 세포내 ATP 농도를 고갈시키는) 능력을 갖고, 상기 저하된 세포질 ATP는 항진균제의 ATP-의존성 배출 펌프인 ABC 트랜스포터 CDR1 및 CDR2의 불활성화를 일으키는 것으로 나타났다.In addition, recently, two novel antimicrobial peptides (Pep2 and Hst5) have the ability to allow ATP to be excreted out of fungal cells (ie, to deplete intracellular ATP concentrations), and the degraded cytoplasmic ATP is the ATP of an antifungal agent. It has been shown to cause inactivation of the dependent transport pumps ABC Transporter CDR1 and CDR2.

라미실: Lamisil :

라미실 (다른 알릴아민과 같이)은 스쿠알렌 에폭시다제 (진균 세포벽 합성 경로의 일부인 효소)를 억제함으로써 에르고스테롤 합성을 억제한다 . Lamisil (like other allylamines) inhibits ergosterol synthesis by inhibiting squalene epoxidase (an enzyme that is part of the fungal cell wall synthesis pathway).

스포라녹스: Sporanox :

이트라코나졸 (스포라녹스)의 작용 메카니즘은 다른 아졸 항진균제와 동일하고; 에르고스테롤의 진균 사이토크롬 P450 옥시다제-매개된 합성을 억제한다.The mechanism of action of itraconazole (Sporanox) is the same as other azole antifungal agents; Inhibits fungal cytochrome P450 oxidase-mediated synthesis of ergosterol.

가설:theory:

씨. 알비칸스에 대한 치사량-미만의 방사선량에서 NIMELS 레이저는 진균에서 막을 탈분극시키고 세포성 ATP를 고갈시킴으로써 광학적으로 저하된 ΔΨ-plas-fungi 및/또는 ΔΨ-mito-fungi 때문에 라미실 및 스포라녹스를 강화시킨다.Seed. At lethal dose-less radiation doses to albicans, NIMELS lasers enhance lamisil and sporox because of optically degraded ΔΨ-plas-fungi and / or ΔΨ-mito-fungi by depolarizing the membrane in fungi and depleting cellular ATP.

귀무 가설은 μ1 - μ2 = 0 및 μ1 - μ3 = 0이다: The null hypothesis is μ 12 = 0 and μ 13 = 0:

a) μ1은 대조군으로서 씨. 알비칸스에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 치사량-미만의 방사선량이고;a) μ 1 is the control. Dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for albicans;

b) μ2는 유효 수준 바로 미만의 내성 MIC에서 스포라녹스를 첨가한 씨. 알비칸스에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 동일한 치사량-미만의 방사선량이고;b) μ 2 is the seed added with sporanox at resistant MIC just below the effective level. The same lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for albicans;

c) μ3은 유효 수준 바로 미만의 내성 MIC에서 라미실을 첨가한 씨. 알비칸스에 대한 NIMEL 레이저 시스템으로부터의 동일한 치사량-미만의 방사선량이다.c) μ 3 is the seed with lamisil added at resistant MIC just below the effective level. The same lethal dose-less radiation dose from the NIMEL laser system for albicans.

데이타는 항진균제 라미실 및/또는 스포라녹스의 첨가가 치사량-미만의 방사선 조사 후에 다음과 같이 이들 씨. 알비칸스 콜로니의 성장을 감소시킴을 나타낸다:The data indicate that the addition of the antifungal agent Lamisil and / or Sporanox was followed by these seeds after fatality-less radiation. Decreases growth of albicans colonies:

μ1 - μ2 = 0은 스포라녹스의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 씨. 알비칸스 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내지 않음을 지지할 것이다.μ 12 = 0, the addition of Sporanox seeded after lethal-less NIMEL irradiation. Will support no adverse effects on normal growth of albicans colonies.

μ1 - μ2 > 0은 스포라녹스의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 씨. 알비칸스 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타냄을 지지할 것이다.μ 1 − μ 2 > 0, the addition of Sporanox seeded after lethal dose-less NIMEL irradiation. Will support deleterious effects on normal growth of albicans colonies.

μ1 - μ3 = 0은 라미실의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 씨. 알비칸스 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타내지 않음을 지지할 것이다.μ 1 − μ 3 = 0 the addition of lamisil seeded after lethal dose-less NIMEL irradiation. Will support no adverse effects on normal growth of albicans colonies.

μ1 - μ3 > 0은 라미실의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 씨. 알비칸스 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타냄을 지지할 것이다.μ 1 − μ 3 > 0, the addition of lamisil seeded after lethal dose-less NIMEL irradiation. Will support deleterious effects on normal growth of albicans colonies.

칸디다 알비칸스 NIMELS 방사선량 표Candida albicans NIMELS radiation dose table 제1 레이저 처리 절차: 870 및 930 모두First laser treatment procedure: both 870 and 930 제2 레이저 처리 절차: 930 단독Second laser treatment procedure: 930 only 시험exam 파라미터parameter 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 점의 면적 (㎠)Area of point (㎠) 시간 (초)Time in seconds AF-8AF-8 시험 (H-1) 18분 동안 4.25W에서 870 및 4.25W에서 930, 이어서Test (H-1) 870 at 4.25 W and 930 at 4.25 W for 18 minutes, then 8.08.0 1.51.5 1.771.77 AF-8AF-8 시험 (H-1) 12분 동안 8.5W에서 930Test (H-1) 930 at 8.5 W for 12 minutes 8.08.0 1.51.5 1.771.77

Figure 112009042155886-PCT00005
Figure 112009042155886-PCT00005

결과:result:

본 실험은 NIMELS 시스템을 사용한 치사량-미만의 레이저 파라미터 하에서, μ1 - μ2 > 0 및 μ1 - μ3 > 0임을 명백하게 보여주었고, 이는 라미실의 첨가가 치사량-미만의 NIMEL 방사선 조사 후에 씨. 알비칸스 콜로니의 정상적인 성장에 대해 유해한 효과를 나타낸다는 것을 의미한다. 이는 에르고스테롤 생합성 억제제 (라미실 및 스포라녹스)가 NIMELS 레이저 시스템의 치사량-미만의 방사선량 방사선 조사에 의해 강화됨을 제안한다.This experiment clearly showed that under the lethality-less laser parameters using the NIMELS system, μ 12 > 0 and μ 13 > 0, which indicated that the addition of lamisil was after lethal dose-less NIMEL irradiation. It has a detrimental effect on the normal growth of albicans colonies. This suggests that ergosterol biosynthesis inhibitors (ramisil and sporanox) are enhanced by lethal dose-less radiation irradiation of the NIMELS laser system.

실시예Example XIVXIV

NIMELSNIMELS 방사선량 계산 Calculation of radiation dose

다음의 실시예는 본원에 기재된 파장에서 다양한 일반적으로 발견되는 미생물의 생활력에 영향을 미치는 NIMELS 방안의 능력을 묘사하는 선택된 실험을 설명한다. 예시된 미생물은 이. 콜라이 K-12, 다제-약물 내성 이. 콜라이, 스태필로코커스 아우레우스, 메티실린-내성 에스. 아우레우스, 칸디다 알비칸스, 및 트리코피톤 루브룸 (Trichophyton rubrum)을 포함한다.The following examples illustrate selected experiments depicting the ability of the NIMELS solution to affect the viability of various commonly found microorganisms at the wavelengths described herein. Illustrated microorganisms are E. coli. E. coli K-12, multidrug-drug resistant. E. coli, Staphylococcus aureus, methicillin-resistant S. Aureus, Candida albicans, and Trichophyton rubrum ).

앞에서 보다 상세히 논의된 바와 같이, NIMELS 파라미터는 레이저 다이오드의 평균 단일 또는 추가 출력 전력, 및 다이오드의 파장 (870 nm 및 930 nm)을 포함한다. 상기 정보는 표적 부위에서 레이저 광선(들)의 면적 (㎠)과 조합으로, 본 발명에 따른 효과적이고 안전한 방사선 조사 프로토콜을 계산하기 위해 사용될 수 있는 정보의 초기 세트를 제공한다. As discussed in more detail above, the NIMELS parameters include the average single or additional output power of the laser diode, and the wavelength (870 nm and 930 nm) of the diode. The information, in combination with the area (cm 2) of the laser beam (s) at the target site, provides an initial set of information that can be used to calculate an effective and safe irradiation protocol in accordance with the present invention.

주어진 레이저의 전력 밀도는 표적 부위에서 NIMELS의 전위 효과를 측정한다. 전력 밀도는 임의의 주어진 레이저 출력 전력 및 광선 면적의 함수이고, 다음 식을 사용하여 계산할 수 있다. The power density of a given laser measures the potential effect of NIMELS at the target site. Power density is a function of any given laser output power and light ray area, and can be calculated using the following equation.

단일 파장에 대해:For a single wavelength:

1) 전력 밀도 (W/㎠) = 레이저 출력 전력/광선 직경 (㎠)1) Power Density (W / cm2) = Laser Output Power / Ray Diameter (cm2)

이중 파장 처리에 대해:For dual wavelength processing:

2) 전력 밀도 (W/㎠) = 레이저 (1) 출력 전력/광선 직경 (㎠) + 레이저 (2) 출력 전력/광선 직경 (㎠)2) Power density (W / cm 2) = laser (1) output power / ray diameter (cm 2) + laser (2) output power / ray diameter (cm 2)

광선 면적은 다음 식에 의해 계산할 수 있다:The ray area can be calculated by the following equation:

3) 광선 면적 (㎠) = 직경 (cm)2 * 0.7854 또는 3) ray area (cm 2) = diameter (cm) 2 * 0.7854 or

광선 면적 (㎠) = Pi * 반경 (cm)2. Ray area (cm 2) = Pi * radius (cm) 2 .

일정 기간에 걸쳐 특정 출력 전력에서 작동하는 하나의 NIMELS 레이저 다이오드 시스템에 의해 조직 내로 전달된 총 광자 에너지는 줄 단위로 측정되고, 다음과 같이 계산된다:The total photon energy delivered into the tissue by one NIMELS laser diode system operating at a specific output power over a period of time is measured in joules and calculated as follows:

4) 총 에너지 (줄) = 레이저 출력 전력 (와트) * 시간 (초)4) Total energy (joules) = laser output power (watts) * time (seconds)

일정 기간에 걸쳐 특정 출력 전력에서 두 NIMELS 레이저 다이오드 시스템 (두 파장)에 의해 동시에 조직 내로 전달된 총 광자 에너지는 줄 단위로 측정되고, 다음과 같이 계산된다:The total photon energy delivered into tissue at the same time by two NIMELS laser diode systems (two wavelengths) at a given output power over a period of time is measured in joules and calculated as follows:

5) 총 에너지 (줄) = [레이저 (1) 출력 전력 (와트) * 시간 (초)] + [레이저 (2) 출력 전력 (와트) * 시간 (초)]5) Total Energy (Joules) = [Laser (1) Output Power (Watts) * Time (Sec)] + [Laser (2) Output Power (Watts) * Time (Sec)]

실제에서, 최대 NIMELS 유익한 반응을 위한 용량을 정확하기 측정하기 위해 방사선 조사 처리 영역 위의 총 에너지의 분포 및 할당을 이는 것이 유용하다 (그렇지만 필수적이지는 않다). 총 에너지 분포는 에너지 밀도 (줄/㎠)로서 측정될 수 있다. 아래에서 논의하는 바와 같이, 주어진 파장의 빛에 대해, 에너지 밀도는 조직 반응을 결정하는데 있어서 가장 중요한 인자이다. 하나의 NIMELS 파장에 대한 에너지 밀도는 다음과 같이 유도될 수 있다:In practice, it is useful (but not necessary) to determine the distribution and allocation of total energy over the radiation treatment area to accurately measure the dose for the maximum NIMELS beneficial response. The total energy distribution can be measured as energy density in joules / cm 2. As discussed below, for light of a given wavelength, energy density is the most important factor in determining tissue response. The energy density for one NIMELS wavelength can be derived as follows:

6) 에너지 밀도 (줄/㎠) = {레이저 출력 전력 (와트) * 시간 (초)}/광선 면적 (㎠)6) Energy Density (Joules / cm 2) = {Laser Output Power (Watts) * Time (Seconds)} / Ray Area (㎠)

7) 에너지 밀도 (줄/㎠) = 전력 밀도 (W/㎠) * 시간 (초)7) Energy Density (Joules / ㎠) = Power Density (W / ㎠) * Time (seconds)

2개의 NIMELS 파장이 사용되고 있을 때, 에너지 밀도는 다음과 같이 유도될 수 있다:When two NIMELS wavelengths are used, the energy density can be derived as follows:

8) 에너지 밀도 (줄/㎠) = {레이저 (1) 출력 전력 (와트) * 시간 (초)}/광선 면적 (㎠) + {레이저 (2) 출력 전력 (와트) * 시간 (초)}/광선 면적 (㎠), 또는8) Energy Density (Joules / cm 2) = {Laser (1) Output Power (Watts) * Time (Seconds)} / Ray Area (cm 2) + {Laser (2) Output Power (Watts) * Time (Seconds)} / Ray area (cm 2), or

9) 에너지 밀도 (줄/㎠) = 전력 밀도 (1) (W/㎠) * 시간 (초) + 전력 밀도 (2) (W/㎠) * 시간 (초)9) Energy Density (Joules / ㎠) = Power Density (1) (W / ㎠) * Time (sec) + Power Density (2) (W / ㎠) * Time (sec)

특정 용량에 대한 처리 시간을 계산하기 위해, 당업자는 다음 식 중 하나를 사용하여 에너지 밀도 (J/㎠) 또는 에너지 (J)뿐만 아니라 출력 전력 (W) 및 광선 면적 (㎠)을 사용할 수 있다:To calculate the treatment time for a particular capacity, one skilled in the art can use the output power (W) and the ray area (cm 2) as well as the energy density (J / cm 2) or energy (J) using one of the following equations:

10) 처리 시간 (초) = 에너지 밀도 (줄/㎠)/출력 전력 밀도 (W/㎠)10) Treatment time (seconds) = energy density (joules / cm 2) / output power density (W / cm 2)

11) 처리 시간 (초) = 에너지 (줄)/레이저 출력 전력 (와트)11) Processing time (seconds) = energy (joules) / laser output power (watts)

본 실시예에 예시된 바와 같은 방사선량 계산은 번거로울 수 있기 때문에, 치료 시스템은 모든 연구된 치료 가능성 및 방사선량을 저장하는 컴퓨터 데이타베이스를 또한 포함할 수 있다. 제어기 내의 컴퓨터 (방사선량 및 파라미터 계산기)는 상기 설명된 식에 기초한 알고리즘을 사용하여 예비프로그래밍되어, 임의의 작동자는 스크린 상에서 데이타 및 파라미터를 쉽게 검색하고, 추가의 필요한 데이타 (예를 들어: 점 크기, 요구되는 총 에너지, 각각의 파장의 시간 및 펄스 폭, 방사선 조사되는 조직, 방사선 조사되는 세균)를 임의의 다른 필요한 정보와 함께 입력할 수 있어서, 유리한 치료 성과를 위해 필요한 임의의 및 모든 알고리즘 및 계산은 방사선량 및 파라미터 계산기에 의해 생성되고, 따라서 레이저에 의해 실행될 수 있다.Since radiation dose calculations as illustrated in this example can be cumbersome, the treatment system can also include a computer database that stores all studied therapeutic possibilities and radiation doses. The computer in the controller (radiation dose and parameter calculator) is preprogrammed using an algorithm based on the equations described above so that any operator can easily retrieve data and parameters on the screen and add additional necessary data (e.g., spot size). Total energy required, time and pulse width of each wavelength, irradiated tissue, irradiated bacteria) can be entered along with any other necessary information, so that any and all algorithms needed for an advantageous therapeutic outcome and The calculation is generated by the radiation dose and parameter calculator and can thus be executed by the laser.

요약하면, 아래의 실시예에서, 세균 배양액을 NIMELS 레이저에 노출시킬 때, 세균 치사율 (처리후 배양 플레이트 상에서 콜로니 형성 단위 (CFU)를 계수함으로써 측정할 때)은 93.7% (다제-약물 내성 이. 콜라이) 내지 100% (모든 다른 세균 및 진균)이었다.In summary, in the examples below, when bacterial cultures are exposed to a NIMELS laser, bacterial mortality (measured by counting colony forming units (CFU) on culture plates after treatment) is 93.7% (multidrug-drug resistance E. coli). E. coli) to 100% (all other bacteria and fungi).

실시예Example XVXV

세균 방법: Germ way: 시험관내In vitro 이.  this. 콜라이Coli 표적화를Targeting 위한  for NIMELSNIMELS 처리 파라미터 Processing parameters

다음 파라미터는 문헌에 열 손상과 연관된 것으로 제시된 온도 훨씬 미만의 최종 온도에서 이. 콜라이에 적용된, 본 발명에 따른 방법을 예시한다The following parameters are at a final temperature well below the temperature indicated in the literature as being associated with thermal damage. Illustrates the method according to the invention applied to E. coli

A. 이. 콜라이 K-12에 대한 실험 물질 및 방법:A. a. Experimental materials and methods for E. coli K-12 :

이. 콜라이 K12 액체 배양액을 Luria Bertani (LB) 배지 (25 g/L) 내에서 성장시켰다. 플레이트는 35 mL의 LB 플레이트 배지 (25 g/L LB, 15 g/L 세균학적 아가)를 함유하였다. 배양액 희석은 PBS를 사용하여 수행하였다. 모든 프로토콜 및 조작은 무균 기술을 사용하여 수행하였다. this. E. coli K12 liquid cultures were grown in Luria Bertani (LB) medium (25 g / L). The plate contained 35 mL of LB plate medium (25 g / L LB, 15 g / L bacterial agar). Culture dilution was performed using PBS. All protocols and manipulations were performed using aseptic technique.

B. 성장 운동학 B. Growth Kinematics

접종 배양액으로부터 취한 다수의 50 mL LB 배양액을 접종하고 37℃에서 밤새 성장시켰다. 다음날 아침에, 가장 건강한 배양액을 선택하고 사용하여, 37℃에서 50 mL LB 내로 5% 접종하고, 배양액이 정지상이 될 때까지 30 내지 45분마다 측정치를 취하여 시간에 따른 O.D.600을 모니터링하였다.Multiple 50 mL LB cultures taken from the inoculation culture were inoculated and grown overnight at 37 ° C. The next morning, the healthiest cultures were selected and used to inoculate 5% into 50 mL LB at 37 ° C. and measurements were taken every 30 to 45 minutes until the cultures were stationary to monitor OD 600 over time.

C. 마스터 스톡 ( Master Stock ) 생산 C. Stock Master (Master Stock ) Production

로그상의 배양액 (O.D.600 약 0.75)을 출발물질로 사용하고, 이 배양액 10 mL에 4℃에서 10 mL의 50% 글리세롤를 첨가하고, 20개의 크리오바이알 (cryovial) 내로 분취하고, 액체 질소 내에서 급속 동결하였다. 이어서, 크리오바이알을 -80℃에서 저장하였다.Using log phase culture (OD 600 approximately 0.75) as starting material, add 10 mL of 50% glycerol at 4 ° C. in 10 mL of this culture, aliquot into 20 cryovials, and rapidly freeze in liquid nitrogen It was. The cryovials were then stored at -80 ° C.

D. 액체 배양 D. Liquid Culture

이. 콜라이 K12의 액체 배양을 앞서 설명된 바와 같이 구성하였다. 100 ㎕의 분취액을 하위배양액으로부터 제거하여, PBS 내에 1:1200로 연속 희석하였다. 상기 희석액을 실온에서 약 2시간 동안 또는 O.D.600의 추가의 증가가 관찰되지 않을 때까지 인큐베이팅하여, PBS 현탁액 내의 세포가 유의한 배가 없이 정적 상태 (성장)에 도달하는 것을 보장하였고, 비교적 일관된 수의 세포를 시험을 위해 추가로 분취할 수 있다.this. Liquid culture of E. coli K12 was configured as described above. 100 μl aliquots were removed from the subculture and serially diluted 1: 1200 in PBS. The dilutions were incubated at room temperature for about 2 hours or until no further increase in OD 600 was observed, ensuring that the cells in the PBS suspension reached static state (growth) without significant doubling and a relatively consistent number of The cells can be further aliquoted for testing.

K12 희석액이 정적 상태인 것으로 일단 결정된 후, 2 mL의 상기 현탁액을 주어진 방사선량 파라미터에서 선택된 NIMELS 실험을 위해 24-웰 조직 배양 플레이트 내의 선택된 웰 내로 분취하였다. 플레이트를 사용을 위해 준비할 때까지 (약 2시간) 실온에서 인큐베이팅하였다.Once the K12 dilution was determined to be static, 2 mL of this suspension was aliquoted into selected wells in a 24-well tissue culture plate for the selected NIMELS experiment at a given radiation dose parameter. Plates were incubated at room temperature until ready for use (about 2 hours).

레이저 처리 후, 100 ㎕을 각각의 웰로부터 제거하여, 1:1000으로 연속 희석하여 1:12x105의 최초 K12 배양액의 최종 희석액을 얻었다. 3 x 200 L의 각각의 최종 희석액의 분취액을 별개의 플레이트 상으로 3중으로 확산시켰다. 이어서, 플레이트를 37℃에서 약 16시간 동안 인큐베이팅하였다. 수동 콜로니 계수를 수행하고 기록하였다. 각각의 플레이트의 디지탈 사진을 또한 찍었다. 에스. 아우레우스 및 씨. 알비칸스 시험관내 시험을 사용하는 모든 NIMELS 방사선 조사 시험에 대해 유사한 세포 배양 및 운동학 프로토콜을 수행하였다. 예를 들어, 씨. 알비칸스 ATCC 14053 액체 배양액을 YM 배지 (21 g/L, 디프코) 내에서 37℃에서 성장시켰다. 표준화된 현탁액을 24-웰 조직 배양 플레이트 내의 선택된 웰 내로 분취하였다. 레이저 처리 후, 100 ㎕을 각각의 웰로부터 제거하여, 1:1000으로 연속 희석하여, 1:5x105의 초기 배양액의 최종 희석액을 얻었다. 3x100 ㎕의 각각의 최종 희석액을 별개의 플레이트 상으로 확산시켰다. 이어서, 플레이트를 37℃에서 약 16-20시간 동안 인큐베이팅하였다. 수동 콜로니 계수를 수행하고 기록하였다. 각각의 플레이트의 디지탈 사진을 또한 찍었다.After laser treatment, 100 μl was removed from each well and serially diluted 1: 1000 to obtain a final dilution of the first K12 culture of 1: 12 × 10 5 . Aliquots of 3 × 200 L of each final dilution were tripled onto separate plates. The plate was then incubated at 37 ° C. for about 16 hours. Manual colony counts were performed and recorded. Digital photographs of each plate were also taken. s. Aureus and mr. Similar cell culture and kinematics protocols were performed for all NIMELS irradiation tests using the Albicans in vitro test. For example, Mr. Albicans ATCC 14053 liquid cultures were grown at 37 ° C. in YM medium (21 g / L, Difco). Normalized suspensions were aliquoted into selected wells in 24-well tissue culture plates. After laser treatment, 100 μl was removed from each well and serially diluted 1: 1000 to obtain a final dilution of the initial culture of 1: 5 × 10 5 . 3 × 100 μl of each final dilution was spread onto a separate plate. The plate was then incubated at 37 ° C. for about 16-20 hours. Manual colony counts were performed and recorded. Digital photographs of each plate were also taken.

트리코피톤 루브룸 ATCC 52022 액체 배양액을 37℃에서 펩톤-덱스트로스 (PD) 배지에서 성장시켰다. 표준화된 현탁액을 24-웰 조직 배양 플레이트 내의 선택된 웰 내로 분취하였다. 레이저 처리 후에, 분취액을 각각의 웰로부터 제거하여, 별개의 플레이트 상으로 확산시켰다. 이어서, 플레이트를 37℃에서 약 91시간 동안 인큐베이팅하였다. 66시간 및 91시간 인큐베이션 후 수동 콜로니 계수를 수행하고 기록하였다. 대조 웰에서는 모든 유기체가 성장한 반면, 본원에 기재된 바와 같이 레이저-처리된 웰의 100%는 성장하지 않았다. 각각의 플레이트의 디지탈 사진을 또한 찍었다.Tricophyton rubrum ATCC 52022 liquid cultures were grown in peptone-dextrose (PD) medium at 37 ° C. Normalized suspensions were aliquoted into selected wells in 24-well tissue culture plates. After laser treatment, aliquots were removed from each well and diffused onto separate plates. The plate was then incubated at 37 ° C. for about 91 hours. Manual colony counts were performed and recorded after 66 and 91 hours incubation. All organisms grew in control wells, whereas 100% of the laser-treated wells did not grow as described herein. Digital photographs of each plate were also taken.

열 시험을 PBS 용액에 대해, 실온에서 출발하여 수행하였다. 12분 레이저 처리 사이클에서 사용하기 위해 10 와트의 NIMELS 레이저 에너지가 이용가능하였고, 그 후 시스템의 온도를 44℃의 임계 역치에 가까이 상승시켰다.Thermal tests were performed starting at room temperature for PBS solution. 10 watts of NIMELS laser energy was available for use in the 12 minute laser treatment cycle, after which the temperature of the system was raised close to the threshold threshold of 44 ° C.

Figure 112009042155886-PCT00006
Figure 112009042155886-PCT00006

실시예Example XVIXVI

이. this. 콜라이Coli 시험관내In vitro 표적화를Targeting 위한  for NIMELSNIMELS 레이저 파장 930  Laser wavelength 930 NMNM 에 대한 방사선량값Radiation dose for

본 실험은 NIMELS 단일 파장 λ = 930 nm이 포유동물 조직에 대한 안전한 열 파라미터 내에서 시험관 내에서 이. 콜라이에 대해 정량가능한 항균 효능과 연관됨을 입증한다.This experiment demonstrates that NIMELS single wavelength λ = 930 nm in vitro results within safe thermal parameters for mammalian tissue. To quantifiable antimicrobial efficacy against E. coli.

시험관내 실험 데이타는 5400 J의 930 nm 단독을 사용하는 시스템 내로의 총 에너지의 역치 및 3056 J/㎠의 에너지 밀도가 25% 더 적은 시간으로 만나면, 100% 항균 효능이 여전히 달성가능함을 입증한다.In vitro experimental data demonstrates that 100% antimicrobial efficacy is still achievable when the threshold of total energy into a system using 930 nm alone of 5400 J and an energy density of 3056 J / cm 2 meet 25% less time.

Figure 112009042155886-PCT00007
Figure 112009042155886-PCT00007

시험관내 실험 데이타는 또한 λ = 930 nm의 단일 에너지를 사용하는 처리가 포유동물 조직에 대한 안전한 열 파라미터 내에서 세균 종 에스. 아우레우스에 대해 시험관내 항균 효능을 갖는 것을 입증한다.In vitro experimental data also showed that treatments using a single energy of λ = 930 nm resulted in bacterial species S. aureus within safe thermal parameters for mammalian tissue. Demonstrates having in vitro antimicrobial efficacy against Aureus.

또한, 5400 J의 시스템 내로의 총 에너지의 역치 및 3056 J/㎠의 에너지 밀도가 에스. 아우레우스 및 다른 세균 종과 25% 더 적은 시간으로 만나면, 100% 항균 효능이 여전히 달성될 것으로 생각된다.In addition, a threshold of total energy into the system of 5400 J and an energy density of 3056 J / cm 2 was obtained. It is contemplated that 100% antimicrobial efficacy will still be achieved when encountering Aureus and other bacterial species in 25% less time.

Figure 112009042155886-PCT00008
Figure 112009042155886-PCT00008

시험관내 실험 데이타는 또한 λ = 930 nm의 NIMELS 단일 파장이 포유동물 조직에 대한 안전한 열 파라미터 내에서 시험관 내에서 씨. 알비칸스에 대해 항진균 효능을 가짐을 보여주었다.In vitro experimental data also showed that NIMELS single wavelength of λ = 930 nm was found in vitro in the safe thermal parameters for mammalian tissue. It has been shown to have antifungal efficacy against albicans.

또한, 5400 J의 시스템 내로의 총 에너지의 역치 및 3056 J/㎠의 에너지 밀도가 25% 더 적은 시간으로 만나면, 100% 항진균 효능이 여전히 달성될 것으로 생각된다.In addition, if the threshold of total energy into the system of 5400 J and the energy density of 3056 J / cm 2 meet 25% less time, it is believed that 100% antifungal efficacy is still achieved.

Figure 112009042155886-PCT00009
Figure 112009042155886-PCT00009

실시예Example XVIIXVII

시험관 내에서 In vitro NIMELSNIMELS 레이저 파장 870  Laser wavelength 870 nmnm 에 대한 방사선량Radiation dose for  value

시험관내 실험 데이타는 또한 이. 콜라이에 대해 870 nm 단독의 파장을 사용하여 7200 J의 총 에너지 및 4074 J/㎠의 에너지 밀도 및 5660 W/㎠의 전력 밀도까지 유의한 치사가 달성되지 않았음을 입증한다.In vitro experimental data are also available. Using a wavelength of 870 nm alone for E. coli demonstrates that no significant mortality was achieved up to a total energy of 7200 J and an energy density of 4074 J / cm 2 and a power density of 5660 W / cm 2.

Figure 112009042155886-PCT00010
Figure 112009042155886-PCT00010

에스. 아우레우스에서 λ = 870 nm 단독의 방사선을 사용하여 대등한 결과가 또한 관찰되었다.s. Comparable results were also observed using the radiation of λ = 870 nm alone in Aureus.

실시예Example XVIIIXVIII

870 870 nmnm 와 930 With 930 nmnm 광 에너지 사이에서  Among the light energy NIMELS의Of NIMELS 특유한  specific 교대적Alternate 상승 효과 Synergistic effect

시험관내 실험 데이타는 또한 교대될 때 (870 nm 이후 930 nm), 2개의 NIMELS 파장 (λ = 870 nm 및 930 nm) 사이에 상가 효과가 존재함을 입증한다. 제1 방사도로서 870 nm NIMELS 파장의 존재는 제2의 930 nm NIMELS 파장 방사도의 항균 효능의 효과를 향상시키는 것으로 밝혀졌다.In vitro experimental data also demonstrate that when alternating (870 nm and then 930 nm), there is an additive effect between the two NIMELS wavelengths (λ = 870 nm and 930 nm). The presence of the 870 nm NIMELS wavelength as the first emissivity was found to enhance the effect of the antimicrobial efficacy of the second 930 nm NIMELS wavelength emissivity.

시험관내 실험 데이타는 상기 상승적 효과 (870 nm 파장을 930 nm 파장에 조합하는)로 인해 930 nm 광 에너지를 감소시키는 것을 허용함을 입증한다. 본원에 나타낸 바와 같이, (870 nm 이후 930 nm) 파장이 교대 방식으로 조합될 때 광 에너지는 NIMELS 100% 이. 콜라이 항균 효능에 요구되는 총 에너지 및 에너지 밀도의 약 1/3로 감소하였다.In vitro experimental data demonstrate that the synergistic effect (combining 870 nm wavelength to 930 nm wavelength) allows for reduction of 930 nm light energy. As shown herein, when the (870 nm and 930 nm) wavelengths are combined in an alternating manner, the light energy is NIMELS 100%. It was reduced to about one third of the total energy and energy density required for E. coli antimicrobial efficacy.

시험관내 실험 데이타는 또한 상기 상승 메카니즘으로 인해 동일량의 870 nm 광 에너지를 시스템에 첨가한 후 930 nm 에너지를 20% 더 높은 전력 밀도에서 첨가하면 930 nm 광 에너지 (총 에너지 및 에너지 밀도)를 NIMELS 100% 이. 콜라이 항균 효능에 필요한 총 에너지 밀도의 약 1/2로 감소시키는 것이 가능함을 입증한다.In vitro experimental data also showed that due to the synergistic mechanism, adding 930 nm energy at 20% higher power density after adding the same amount of 870 nm light energy to the system would result in NIMELS of 930 nm light energy (total energy and energy density). 100% Yi. It is possible to reduce to about half of the total energy density required for E. coli antimicrobial efficacy.

교대하는 NIMELS 파장으로부터의 이. 콜라이 데이타Teeth from alternating NIMELS wavelengths. E. coli data 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 이. 콜라이 치사 %this. E. coli lethal% 8W/8W8W / 8W 1.51.5 540/180 12분540/180 12 minutes 4320/1440= 57604320/1440 = 5760 2445/815= 35292445/815 = 3529 4.53/4.534.53 / 4.53 100.0%100.0% 10W/10W10W / 10W 1.51.5 240/240 8분240/240 8 minutes 2400/2400= 48002400/2400 = 4800 1358/1358= 27161358/1358 = 2716 5.66/5.665.66 / 5.66 100.0%100.0%

930 nm 광 에너지는 870 nm 광 에너지보다 더 빠른 속도로 시스템을 가열하므로, 상기 상승적 능력은 인간 조직 안전성에 중요하고, 처리 동안 가능한 한 최소량의 열을 발생시키는 것이 포유동물 시스템에 유익하다.Since 930 nm light energy heats the system at a faster rate than 870 nm light energy, this synergistic capacity is important for human tissue safety, and it is beneficial for mammalian systems to generate as little heat as possible during processing.

NIMELS 광 에너지 (870 nm 및 930 nm)가 다른 세균 종에서 상기 방식으로 교대되면, 100% 항균 효과는 또한 본질적으로 동일할 것으로 생각된다.If NIMELS light energy (870 nm and 930 nm) is altered in this way in other bacterial species, it is believed that the 100% antimicrobial effect will also be essentially the same.

시험관내 실험 데이타는 또한 진균을 방사선 조사하는 동안 교대될 때 (870 nm 이후 930 nm), 2개의 NIMELS 파장 (870 nm 및 930 nm) 사이에 상가 효과가 또한 존재함을 입증한다. 제1 방사도로서 870 nm NIMELS 파장의 존재는 제2의 930 nm NIMELS 파장 방사도의 항진균 효능의 효과를 수학적으로 향상시킨다.In vitro experimental data also demonstrate that there is also an additive effect between the two NIMELS wavelengths (870 nm and 930 nm) when alternating during irradiation of fungi (930 nm after 870 nm). The presence of the 870 nm NIMELS wavelength as the first emissivity mathematically enhances the effect of the antifungal efficacy of the second 930 nm NIMELS wavelength emissivity.

시험관내 실험 데이타 (아래 표 참조)는 동일량의 870 nm 광 에너지를 시스템에 첨가한 후 930 nm 에너지를 세균 종 항균 효능을 위해 요구되는 것보다 20% 더 높은 전력 밀도에서 첨가하면 상기 상승 메카니즘으로 인해 930 nm 광 에너지 (총 에너지 및 에너지 밀도)를 NIMELS 100% 항진균 효능에 필요한 총 에너지 밀도의 약 1/2로 감소시킬 수 있음을 입증한다.In vitro experimental data (see table below) showed that synergistic mechanism was achieved by adding an equal amount of 870 nm light energy to the system and then adding 930 nm energy at 20% higher power density than required for bacterial species antimicrobial efficacy. This demonstrates that 930 nm light energy (total energy and energy density) can be reduced to about one half of the total energy density required for NIMELS 100% antifungal efficacy.

교대하는 NIMELS 파장으로부터의 씨. 알비칸스 데이타Seeds from alternating NIMELS wavelengths. Albicans data 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 씨. 알비칸스 치사 %Seed. Albicans lethal% 10W/10W10W / 10W 1.51.5 240/240 8분240/240 8 minutes 2400/2400= 48002400/2400 = 4800 1358/1358= 27161358/1358 = 2716 5.66/5.665.66 / 5.66 100.0%* 100.0% *

930 nm 광 에너지는 870 nm 광 에너지보다 더 빠른 속도로 시스템을 가열하므로, 상기 상승적 능력은 인간 조직 안전성에 중요하고, 처리 동안 가능한 한 최소량의 열을 발생시키는 것이 포유동물 시스템에 유익하다.Since 930 nm light energy heats the system at a faster rate than 870 nm light energy, this synergistic capacity is important for human tissue safety, and it is beneficial for mammalian systems to generate as little heat as possible during processing.

NIMELS 광 에너지 (870 nm 및 930 nm)가 다른 진균 종에서 상기 방식으로 교대되면, 100% 항균 효과는 또한 본질적으로 동일할 것으로 생각된다.If NIMELS light energy (870 nm and 930 nm) is altered in this way in other fungal species, it is believed that the 100% antimicrobial effect will also be essentially the same.

실시예Example XIXXIX

λ=870 λ = 870 nmnm 와 λ=930 And λ = 930 nmnm 광 에너지 사이에서  Among the light energy NIMELSNIMELS 특유한 동시 상승 효과 Unique Simultaneous Synergy

시험관내 실험 데이타는 동시에 (870 nm를 930 nm와 조합함) 사용될 때 2개의 NIMELS 파장 (870 nm 및 930 nm) 사이에 상가 효과가 존재함을 또한 입증한다. 동시 방사도로서 870 nm NIMELS 파장 및 930 nm NIMELS 파장의 존재는 NIMELS 시스템의 항균 효능의 효과를 절대적으로 향상시킨다.In vitro experimental data also demonstrates that an additive effect exists between the two NIMELS wavelengths (870 nm and 930 nm) when used simultaneously (combining 870 nm with 930 nm). The presence of 870 nm NIMELS wavelengths and 930 nm NIMELS wavelengths as simultaneous radioactivity absolutely improves the effect of the antimicrobial efficacy of the NIMELS system.

시험관내 실험 데이타 (예를 들어, 아래 표 IX 및 X 참조)는 λ = 870 nm 및 λ = 930 nm (본 실시예에서 동시에 사용된)를 조합하면 930 nm 광 에너지 및 밀도를 본 발명에 따른 단일 처리를 사용할 때 요구되는 총 에너지 및 에너지 밀도의 약 절반으로 효과적으로 감소시킴을 입증한다.In vitro experimental data (e.g., see Tables IX and X below) combine λ = 870 nm and λ = 930 nm (used simultaneously in this example) to yield 930 nm light energy and density according to the invention. It demonstrates effective reduction to about half of the total energy and energy density required when using the treatment.

조합된 NIMEL 파장으로부터 이. 콜라이 데이타From the combined NIMEL wavelength. E. coli data 출력 전력 (W) 870 nm/930 nmOutput power (W) 870 nm / 930 nm 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 이. 콜라이 치사 %this. E. coli lethal% 5W+5W= 10W5W + 5W = 10W 1.51.5 720720 3600 (x2)= 72003600 (x2) = 7200 2037 (x2)= 40742037 (x2) = 4074 5.665.66 100.0%100.0%

조합된 NIMEL 파장으로부터 에스. 아우레우스 데이타S. from the combined NIMEL wavelength. Aureus Data 출력 전력 (W) 870 nm/930 nmOutput power (W) 870 nm / 930 nm 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 에스. 아우레우스 치사 %s. Aureus Lethal% 5W+5W= 10W5W + 5W = 10W 1.51.5 720720 3600 (x2)= 72003600 (x2) = 7200 2037 (x2)= 40742037 (x2) = 4074 5.665.66 98.5%98.5% 5.5W+5.5W= 11W5.5W + 5.5W = 11W 1.51.5 720720 3960 (x2)= 79203960 (x2) = 7920 2241 (x2)= 44822241 (x2) = 4482 6.226.22 100%100%

930 nm 광 에너지는 870 nm 광 에너지보다 더 빠른 속도로 시스템을 가열하므로, 상기 동시 상승적 능력은 인간 조직 안전성에 중요하고, 처리 동안 가능한 한 최소량의 열을 발생시키는 것이 포유동물 시스템에 유익하다.Since 930 nm light energy heats the system at a faster rate than 870 nm light energy, this simultaneous synergistic capacity is important for human tissue safety, and it is beneficial for mammalian systems to generate as little heat as possible during treatment.

NIMELS 광 에너지 (870 nm 및 930 nm)가 다른 세균 종에서 상기 방식으로 동시에 사용되면, 100% 항균 효과는 또한 본질적으로 동일할 것으로 생각된다 (도 17, 18 및 19 참조). If NIMELS light energy (870 nm and 930 nm) is used simultaneously in this manner in different bacterial species, the 100% antimicrobial effect is also considered essentially the same (see Figures 17, 18 and 19).

시험관내 실험 데이타는 또한 진균에 대해 동시에 사용될 때 2개의 NIMELS 파장 (870 nm 및 930 nm) 사이에 상가 효과가 존재함을 입증한다. 동시 방사도로서 870 nm NIMELS 파장 및 930 nm NIMELS 파장의 존재는 NIMELS 시스템의 항진균 효능의 효과를 향상시키는 것으로 밝혀졌다.In vitro experimental data also demonstrate that there is an additive effect between the two NIMELS wavelengths (870 nm and 930 nm) when used simultaneously against fungi. The presence of 870 nm NIMELS wavelengths and 930 nm NIMELS wavelengths as simultaneous radioactivity has been found to enhance the effect of antifungal efficacy of the NIMELS system.

시험관내 실험 데이타는 (870 nm 이후 930 nm) 파장을 동시 방식으로 조합할 때 상기 상승적 효과 (870 nm 파장을 동시 방사선 조사를 위해 930 nm 파장에 연결함)로 인해 930 nm 광 에너지를 NIMELS 100% 씨. 알비칸스 항진균 효능을 위해 요구되는 총 에너지 및 에너지 밀도의 약 1/2로 감소시키는 것이 가능함을 입증한다.In vitro experimental data show that 930 nm light energy is NIMELS 100% due to the synergistic effect (coupling 870 nm wavelength to 930 nm wavelength for simultaneous irradiation) when combining wavelengths in combination (870 nm and 930 nm). Seed. It is possible to reduce to about half of the total energy and energy density required for albicans antifungal efficacy.

조합된 NIMELS 파장으로부터 칸디다 알비칸스Candida albicans from combined NIMELS wavelengths 출력 전력 (W) 870 nm/930 nmOutput power (W) 870 nm / 930 nm 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 씨. 알비칸스 치사 %Seed. Albicans lethal% 5W+5W=10W5W + 5W = 10W 1.51.5 720720 3600 (x2)= 72003600 (x2) = 7200 2037 (x2)= 40742037 (x2) = 4074 5.665.66 100%100%

따라서, NIMELS 파장 (λ = 870 nm 및 930 nm)은 항균 및 항진균 효능을 달성하기 위해 교대 방식으로 또는 동시에 또는 상기 방식의 임의의 조합으로 사용될 수 있어서, 최소화되는 온도 증가와 연관된 λ = 930에서의 노출을 감소시킨다.Thus, the NIMELS wavelengths (λ = 870 nm and 930 nm) can be used in alternating fashion or simultaneously or in any combination of the above to achieve antimicrobial and antifungal efficacy, such that at λ = 930 associated with a minimized temperature increase. Reduce exposure.

시험관내 실험 데이타는 또한 이. 콜라이가 λ = 830 nm의 (대조) 파장 단독으로 방사선 조사될 때, 다음 파라미터에서, 대조 830 nm 레이저는 12분 방사선 조사 사이클 동안 0의 항균 효능을 나타냈고, 최소 NIMELS 방사선량에 대한 동일한 파라미터에서 λ = 930 nm의 방사선을 사용할 때 100% 항균 및 항진균 효능과 연관되었음을 입증한다.In vitro experimental data are also available. When E. coli was irradiated with (control) wavelength alone of λ = 830 nm, in the following parameters, the control 830 nm laser showed zero antimicrobial efficacy during the 12 minute irradiation cycle and at the same parameters for the minimum NIMELS radiation dose. It is demonstrated that it is associated with 100% antibacterial and antifungal efficacy when using λ = 930 nm radiation.

이. 콜라이 단일 파장 λ = 830 nmthis. E. coli single wavelength λ = 830 nm 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 8.08.0 1.51.5 720720 57605760 32593259 4.534.53 9.09.0 1.51.5 720720 64806480 36673667 5.095.09

시험관내 실험 데이타는 또한 안전한 열 방사선량에서 적용될 때, λ = 830 nm의 광체를 λ = 930 nm와 조합하여 사용할 때 상가 효과가 거의 없음을 입증한다. 제1 방사도로서 830 nm 대조 파장의 존재는 제2의 930 nm NIMELS 파장과 상승적 항균 효능을 생산하는데 있어서 870 nm NIMELS 파장의 향상 효과에 비해 훨씬 열등하다.In vitro experimental data also demonstrate that when applied at a safe thermal radiation dose, there is little additive effect when using a λ = 830 nm ore in combination with λ = 930 nm. The presence of the 830 nm control wavelength as the first emissivity is much inferior to the enhancement effect of the 870 nm NIMELS wavelength in producing the second 930 nm NIMELS wavelength and synergistic antimicrobial efficacy.

치환된 교대하는 830 nm 대조 파장으로부터의 이. 콜라이 데이타E. from substituted alternating 830 nm control wavelengths. E. coli data 출력 전력 (W) 830 nm/930 nmOutput power (W) 830 nm / 930 nm 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 이. 콜라이 치사 %this. E. coli lethal% 8W/8W8W / 8W 1.51.5 540/180 12분540/180 12 minutes 4320/1440= 57604320/1440 = 5760 2445/815= 35292445/815 = 3529 4.53/4.534.53 / 4.53 0%0% 10W/10W10W / 10W 1.51.5 240/240 8분240/240 8 minutes 2400/2400= 48002400/2400 = 4800 1358/1358= 27161358/1358 = 2716 5.66/5.665.66 / 5.66 65%65%

시험관내 실험 데이타는 또한 안전한 열 방사선량에서 적용될 때, 동시에 사용시에 830 nm 파장 및 NIMELS 930 nm 파장에서의 상가 효과가 보다 적음을 입증한다. 실제로, 시험관내 실험 데이타는 시판 830 nm에 비해 870 nm가 930 nm와 동시에 조합될 때 100% 이. 콜라이 항균 효능을 달성하기 위해 17% 더 적은 총 에너지, 17% 더 적은 에너지 밀도, 및 17% 더 적은 전력 밀도가 요구됨을 입증한다. 이는 다시 NIMELS 파장으로 처리되는 생체내 시스템에 대한 열 및 해로움을 실질적으로 감소시킨다.In vitro experimental data also demonstrate that when applied at safe thermal radiation doses, the additive effect at 830 nm wavelength and NIMELS 930 nm wavelength at the same time is less. Indeed, the in vitro experimental data is 100% when 870 nm is combined with 930 nm simultaneously compared to the commercial 830 nm. It is demonstrated that 17% less total energy, 17% less energy density, and 17% less power density are required to achieve E. coli antibacterial efficacy. This substantially reduces the heat and harm to in vivo systems that are again treated with NIMELS wavelengths.

치환된 동시의 830 nm 대조 파장으로부터의 이. 콜라이 데이타E. from substituted simultaneous 830 nm control wavelength. E. coli data 출력 전력 (W) 830 nm/930 nmOutput power (W) 830 nm / 930 nm 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 이. 콜라이 치사 %this. E. coli lethal% 5W+5W=10W5W + 5W = 10W 1.51.5 720720 3600 (x2)= 72003600 (x2) = 7200 2037 (x2)= 40742037 (x2) = 4074 5.665.66 91%91% 5.5W+5.5W=11W5.5W + 5.5W = 11W 1.51.5 720720 3960 (x2)= 79203960 (x2) = 7920 2250 (x2)= 45002250 (x2) = 4500 6.256.25 90%90% 6W+6W=12W6W + 6W = 12W 1.51.5 720720 3960 (x2) =8640* 3960 (x2) = 8640 * 2454 (x2)= 4909* 2454 (x2) = 4909 * 6.81* 6.81 * 100%100%

치사된 세균의 양:Amount of lethal bacteria:

시험관내 데이타는 또한 시험관 내에서 NIMELS 레이저 시스템이 2,000,000 (2 x 106) 콜로니 형성 단위 (CFU)의 이. 콜라이 및 에스. 아우레우스를 함유하는 세균의 용액에 대해 효과적임을 (열 내성 범위 내에서) 보여주었다. 이는 감염된 인간 궤양 조직의 1 g 샘플에서 일반적으로 보이는 것보다 2x의 증가이다. 브라운 (Brown) 등은 시험한 당뇨 환자의 75%에서 미생물 세포가 모두 적어도 100,000 CFU/g이고, 환자의 37.5%에서 미생물 세포의 양은 1,000,000 (1x106) CFU 초과였음을 보고하였다 (그 전체를 본원에 참조로 포함시킨 문헌 [Brown et al, Ostomy Wound Management, 401:47, issue 10, (2001)] 참조).In vitro data also showed that in vitro, the NIMELS laser system was capable of producing 2,000,000 (2 × 10 6 ) colony forming units (CFU). Coli and s. It has been shown to be effective (within the heat resistance range) against a solution of bacteria containing aureus. This is a 2x increase than would normally be seen in a 1 g sample of infected human ulcer tissue. Brown et al. Reported that in 75% of diabetic patients tested, all of the microbial cells were at least 100,000 CFU / g, and in 37.5% of the patients the amount of microbial cells was greater than 1,000,000 (1 × 10 6 ) CFU (in its entirety herein). See Brown et al, Ostomy Wound Management, 401: 47, issue 10, (2001), incorporated herein by reference.

열 파라미터:Thermal parameters:

시험관내 실험 데이타는 또한 NIMELS 레이저 시스템이 인간 조직에 대한 안전한 열 내성 범위 내에서 100% 항균 및 항진균 효능을 달성할 수 있음을 입증한다.In vitro experimental data also demonstrates that the NIMELS laser system can achieve 100% antimicrobial and antifungal efficacy within a range of safe heat resistance to human tissues.

실시예Example XXXX

NIMELSNIMELS 에 대한 온도 저하의 효과Effect of temperature drop on

세균 종의 냉각: Cooling of Bacterial Species:

시험관내 실험 데이타는 또한 레이저 처리 사이클 전에 세균 샘플의 출발 온도를 PBS 내에서 2시간 동안 4℃로 실질적으로 저하시킴으로써, NIMELS 레이저 시스템을 사용한 임의의 현재 재현가능한 항균 에너지에서 광학 항균 효능이 달성되지 않았음을 입증하였다.In vitro experimental data also showed that optical antimicrobial efficacy was not achieved at any currently reproducible antibacterial energy using the NIMELS laser system by substantially lowering the starting temperature of the bacterial sample to 4 ° C. in PBS for 2 hours before the laser treatment cycle. Proved.

실시예Example XXIXXI

트리코피톤Trichophyton 루브룸에In the room 대한  About NIMELSNIMELS 의 효과Effect

본 실시예는 교대 또는 동시 방식으로 사용될 때 NIMELS 파장 (870 nm 및 930 nm)의 효과를 보여준다.This example shows the effect of NIMELS wavelengths (870 nm and 930 nm) when used in an alternating or simultaneous manner.

NIMELS 트리코피톤 루브룸 시험 - 교대 파장NIMELS Trichophyton Lubrication Test-Shift Wavelength 실험Experiment 출력 전력 (W) 870 nm/930 nmOutput power (W) 870 nm / 930 nm 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 1One 8W/8W8W / 8W 1.51.5 540/180 12분540/180 12 minutes 4320/1440= 57604320/1440 = 5760 2445/815= 35292445/815 = 3529 4.53/4.534.53 / 4.53 22 10W/10W10W / 10W 1.51.5 240/240 8분240/240 8 minutes 2400/2400= 48002400/2400 = 4800 1358/1358= 27161358/1358 = 2716 5.66/5.665.66 / 5.66 실험 1 = 최소 효과 Experiment 1 = Minimal Effect 실험 2 = 모든 플레이트에서 100% 치사Experiment 2 = 100% Lethality on All Plates

NIMELS 트리코피톤 루브룸 - 동시 파장NIMELS Trichophyton Lubrication-Simultaneous Wavelength 실험Experiment 출력 전력 (W) 870 nm/930 nmOutput power (W) 870 nm / 930 nm 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 33 5W+5W=10W5W + 5W = 10W 1.51.5 720 12분720 12 minutes 3600(x2)= 72003600 (x2) = 7200 2037(x2)= 40742037 (x2) = 4074 5.665.66 44 5.5W+5.5W=11W5.5W + 5.5W = 11W 1.51.5 720720 3960(x2)= 79203960 (x2) = 7920 2250(x2)= 45002250 (x2) = 4500 6.256.25 55 6W+6W=12W6W + 6W = 12W 1.51.5 720720 3960(x2)= 86403960 (x2) = 8640 2454(x2)= 49092454 (x2) = 4909 6.816.81 실험 3, 4 및 5 = 모든 플레이트에서 100% 치사Experiments 3, 4 and 5 = 100% lethality on all plates

NIMELS 트리코피톤 루브룸 - 단일 파장NIMELS Trichophyton Rubrum-Single Wavelength 실험 λ=930Experiment λ = 930 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 66 8.08.0 1.51.5 720720 57605760 32593259 4.534.53 77 9.09.0 1.51.5 720720 68406840 36813681 5.115.11 실험 6 및 7 = 모든 플레이트에서 100% 치사Experiments 6 and 7 = 100% lethality on all plates

대조 트리코피톤 루브룸 - 830 nm/930 nm 교대Contrast Tricophytone Lubrication-830 nm / 930 nm Shift 실험 λ=830 & λ=930Experiment λ = 830 & λ = 930 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 88 8W/8W8W / 8W 1.51.5 540/180 12분540/180 12 minutes 4320/1440= 57604320/1440 = 5760 2445/815= 35292445/815 = 3529 4.53/4.534.53 / 4.53 99 10W/10W10W / 10W 1.51.5 240/240 8분240/240 8 minutes 2400/2400= 48002400/2400 = 4800 1358/1358= 27161358/1358 = 2716 5.66/5.665.66 / 5.66 실험 8 = 효과 없음Experiment 8 = No Effect 실험 9 = 100% 치사Experiment 9 = 100% Lethal

상기 표 XVIII에 설명된 바와 같은 처리는 100% 치사를 일으켰다.Treatments as described in Table XVIII above resulted in 100% lethality.

λ = 830 nm 및 930 nm를 사용하는 트리코피톤 루브룸의 시험관내 표적화In vitro targeting of Trichophyton rubrum with λ = 830 nm and 930 nm 출력 전력 (W)Output power (W) 광선 점 (cm)Radial point (cm) 시간 (초)Time in seconds 총 에너지 줄Total energy line 에너지 밀도 (J/㎠)Energy density (J / ㎠) 전력 밀도 (W/㎠)Power density (W / ㎠) 5+5=105 + 5 = 10 1.51.5 720720 3600(x2)=72003600 (x2) = 7200 2037(x2)=40742037 (x2) = 4074 5.665.66

실시예Example XXIIXXII

MRSAMRSA /Of 항미생물제Antimicrobial agents 강화 reinforce

본 실시예는 메티실린에 대한 항미생물제 감수성을 증가시키기 위해 MRSA의 시험관내 표적화에서 NIMELS 파장 (λ = 830 nm 및 930 nm)의 사용을 보여준다. 4회의 별개의 실험을 수행하였다. 이들 4회의 실험에 대한 데이타 세트를 아래의 표에 제시한다. 또한 도 17을 참조하고, 이 도면은 (a) MRSA 콜로니의 성장 억제에서 NIMELS와 메티실린, 페니실린 및 에리쓰로마이신과의 상승적 효과 (상기 데이타는 페니실린 및 메티실린이 세균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-Bact)을 억제하여 약물과 동시-표적화되는 펩티도글리칸 합성 동화 과정을 억제함으로써 치사량-미만의 NIMELS 방사선량에 의해 강화됨을 보여준다), 및 (b) NIMELS 효과가 단백질 합성 동화 과정 및 에리쓰로마이신 내성 배출 펌프를 위한 에너지를 공급하는 세균 형질막 양성자 구동력 (Δp-plas-Bact)을 억제하기 때문에, 에리쓰로마이신이 보다 큰 정도로 강화되는 것을 보여준다.This example shows the use of NIMELS wavelengths (λ = 830 nm and 930 nm) in the in vitro targeting of MRSA to increase antimicrobial susceptibility to methicillin. Four separate experiments were performed. Data sets for these four experiments are presented in the table below. See also FIG. 17, which shows (a) the synergistic effect of NIMELS with methicillin, penicillin and erythromycin in growth inhibition of MRSA colonies. (The data shows that penicillin and methicillin drive bacterial plasma membrane proton driving force -plas-Bact) to inhibit the peptidoglycan synthetic assimilation process co-targeted with the drug, thereby enhancing it by the lethal dose-less NIMELS radiation dose), and (b) the NIMELS effect is enhanced by the protein synthesis assimilation process and Erythromycin is shown to be enhanced to a greater extent because it inhibits bacterial plasma membrane proton driving force (Δp-plas-Bact), which supplies energy for erythromycin resistant discharge pumps.

물질: matter:

세균Germ ATCC® 번호: 서식의 상단 서식의 하단ATCC® Number: Top of Form Bottom of Form BAA-43™BAA-43 ™ 가격:price: 유기체organism 스태필로코커스 아우레우스 아종 아우레우스 로젠바흐 (Rosenbach); 스태필로코커스 아우레우스 로젠바흐로서 기탁됨.Staphylococcus aureus subspecies Aureus Rosenbach; Deposited as Staphylococcus aureus Rosenbach. 명칭designation HSJ216HSJ216 단리:Isolation: 1998 포르투갈 리스본 병원 [51476]1998 Lisbon Hospital, Portugal [ 51476 ] 기탁자Depositor H De LencastreH De Lencastre 생물안전성 수준: Biosafety level : 22 선적:shipping: 동결건조Freeze drying 성장 조건:Growth conditions: ATCC 배지 260: 탈섬유화 양 혈액을 함유하는 트립티카제 대두 (soy) 아가 성장 조건: 호기성 온도: 37.0C ATCC medium 260 : Trypticase soy agar containing defibrated sheep blood Growth conditions: aerobic temperature: 37.0C 허가/서식:Authorization / Form: 상기 언급된 MTA에 추가로, 상기 ATCC 물질의 이송을 위해 다른 ATCC 및/또는 규제 허가가 요구될 수 있다. ATCC 물질을 구입하는 이가 허가를 받을 궁극적인 책임이 있다. 여러분의 소재지로 선적을 위한 구체적인 요건에 관한 정보에 대해서는 여기를 클릭하시오.In addition to the MTA mentioned above, other ATCC and / or regulatory permits may be required for the transport of the ATCC material. The person purchasing the ATCC substance is ultimately responsible for obtaining the license. Click here for information on specific requirements for shipment to your location. 관련 생성물Related Product 주석:Remark: MRSA의 브라질 클론 [12386]MRSA's Brazilian clone [ 12386 ] 적용:apply: 메티실린에 대한 내성 [51476]Resistance to methicillin [ 51476 ] 참조:Reference: 51476: de Sousa MA, et al. Intercontinental spread of a multidrug-resistant methicillin-resistant Staphylococcus aureus clone. J. Clin. Microbiol. 36: 2590-2596, 1998. PubMed: 9705398 12386: Herminia De Lencastre, personal communication, 전체 교시내용을 본원에 참고로 포함한다.51476: de Sousa MA, et al. Intercontinental spread of a multidrug-resistant methicillin-resistant Staphylococcus aureus clone. J. Clin. Microbiol. 36: 2590-2596, 1998. PubMed: 9705398 12386: Herminia De Lencastre, personal communication, the entire teachings of which are incorporated herein by reference.

CFU 계수를 위한 일반적인 방법:General method for CFU counting:

시간 (시)Time (hours) 업무task FTE (시)FTE (hours) -18-18 배양액을 밤새 접종함 글리세롤 원액으로부터 직접 50 mlInoculate overnight cultures 50 ml directly from glycerol stock -4-4 스타터 배양액 설정 3가지 희석액 1:50, 1:125, 1:250Starter culture setting 3 dilutions 1:50, 1: 125, 1: 250 스타터 배양액의 OD600 모니터링OD 600 monitoring of starter culture 00 플레이팅 배양액의 제조. 오전 10:00에, OD600=1.0인 배양액을 PBS (최종 부피 50 ml) 내에 1:300으로 희석하고, RT에서 1시간 동안 저장한다. (실온은 ~25℃이어야 함)Preparation of Plating Cultures. At 10:00 AM, the culture with OD 600 = 1.0 is diluted 1: 300 in PBS (final volume 50 ml) and stored for 1 hour at RT. (Room temperature should be ~ 25 ℃) +1+1 24-웰 플레이트의 접종. 2 ml 분취액을 24-웰 플레이트 내의 예비-지정된 웰 내로 분배하고, NOMIR로 옮긴다 (총 8개의 24-웰 플레이트).Inoculation of 24-well plates. 2 ml aliquots are dispensed into pre-designated wells in 24-well plates and transferred to NOMIR (8 24-well plates in total). +2 내지 +8+2 to +8 처리된 샘플의 희석. 레이저 처리 후, 각각의 웰로부터 100 ㎕을 PBS 내에 1:1000의 최종 희석액으로 연속 희석한다.Dilution of processed sample. After laser treatment, 100 μl from each well is serially diluted with a final dilution of 1: 1000 in PBS. 처리된 샘플의 플레이팅. 100 ㎕의 최종 희석액을 30 ㎍/ml 메티실린과 함께 및 메티실린 없이 TSB 아가 상에 3중으로 플레이팅한다 (웰 당 6 TSB 플레이트).Plating of processed samples. 100 μl of final dilution is plated in triplicate on TSB agar with and without 30 μg / ml methicillin (6 TSB plates per well). 플레이트를 37℃에서 18-24시간 동안 인큐베이팅한다.Plates are incubated at 37 ° C. for 18-24 hours. +24+24 각 플레이트 상의 콜로니를 계수한다 (총 96 플레이트).Count colonies on each plate (96 plates in total).

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MRSA 연구에 대한 독립적인 보고, 2006년 11월 7일 Independent Report on MRSA Studies, November 7, 2006

(MRSA 데이타 진행 11-07-06 실험 #1)(MRSA Data Progress 11-07-06 Experiment # 1)

실험 1 - 설계:Experiment 1-Design:

8가지 상이한 레이저 용량을 사용하여 로그상으로 성장하는 MRSA의 염수-현탁액을 처리하고, A1 내지 H1으로 표지하였다.Eight different laser doses were used to treat saline-suspension of MRSA growing in log phase and labeled A1 to H1.

처리된 및 대조군의 처리되지 않은 현탁액을 희석하고, 30 ㎍/ml 메티실린을 함유하거나 함유하지 않는 트립틱 (tryptic) 대두 아가 상에 삼중으로 플레이팅하였다. Treated and control untreated suspensions were diluted and plated in triplicate on tryptic soybean agar with or without 30 μg / ml methicillin.

37℃에서 24 hr 성장시킨 후, 콜로니를 계수하였다. After 24 hr growth at 37 ° C., colonies were counted.

대조군 (처리되지 않은) 및 처리된 MRSA 모두에 대해 메티실린을 함유하는 및 함유하지 않는 플레이트 사이에서 CFU (콜로니 형성 단위)를 비교하였다.CFU (colony forming units) were compared between plates with and without methicillin for both control (untreated) and treated MRSA.

실험 1 - 결과:Experiment 1-Results:

조건 D1 내지 H1은 처리된 및 처리되지 않은 샘플에서 메티실린 플레이트 상에서 CFU의 유사한 감소를 보여주었다.Conditions D1 to H1 showed a similar decrease in CFU on methicillin plates in treated and untreated samples.

조건 A1, B1 및 C1은 처리되지 않은 대조군에 비해 레이저 처리된 샘플에서 각각 30%, 33% 또는 67% 더 적은 CFU를 보여주었다.Conditions A1, B1 and C1 showed 30%, 33% or 67% less CFU in the laser treated samples, respectively, compared to the untreated control.

이는 샘플 A1, B1 및 C1에 대해 수행된 처리는 MRSA를 메티실린의 효과에 대해 감작시켰음을 나타낸다.This indicates that treatments performed on samples A1, B1 and C1 sensitized MRSA to the effect of methicillin.

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MRSA 연구에 대한 독립적인 보고, 2006년 11월 8일 Independent Report on MRSA Studies, 8 November 2006

(MRSA 데이타 진행 11-08-06 실험 #2)(MRSA Data Progress 11-08-06 Experiment # 2)

실험 2 - 설계:Experiment 2-Design:

실험 1에서 및 앞서 확립된 유효 용량에 기초한 8가지 상이한 레이저 용량을 사용하여 로그상으로 성장하는 MRSA의 염수-현탁액을 처리하고, A2 내지 H2로 표지하였다.Eight different laser doses based on the effective doses established above and in Experiment 1 were treated with saline-suspensions of MRSA growing on log and labeled A2 to H2.

처리된 및 대조군의 처리되지 않은 현탁액을 희석하고, 30 ㎍/ml 메티실린을 함유하거나 함유하지 않는 트립틱 대두 아가 상에 삼중으로 플레이팅하였다. Treated and control untreated suspensions were diluted and plated in triplicate on tryptic soybean agar with or without 30 μg / ml methicillin.

37℃에서 24 hr 성장시킨 후, 콜로니를 계수하였다. After 24 hr growth at 37 ° C., colonies were counted.

실험 2 - 결과:Experiment 2-Results:

메티실린을 함유하는 및 함유하지 않는 플레이트 상의 CFU의 비교는 A2 및 B2를 제외한 모든 레이저 처리된 샘플에서 메티실린의 유효성의 유의한 증가를 보여주었다. 상기 데이타를 아래 표 37에 표 형식으로 요약한다Comparison of CFU on plates with and without methicillin showed a significant increase in the effectiveness of methicillin in all laser treated samples except A2 and B2. The data is summarized in table form below in Table 37.

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NOMIR MRSA 연구에 대한 개략적인 프로토콜 - 2006년 11월 9일 (11-09-06 실험 #3) 방법: Schematic Protocol for the NOMIR MRSA Study-November 9, 2006 (11-09-06 Experiment # 3) Method: 시간 (시)Time (hours) 업무task FTE (시)FTE (hours) T-18T-18 배양액을 밤새 접종함 글리세롤 원액으로부터 직접 50 mlInoculate overnight cultures 50 ml directly from glycerol stock 1One T-4T-4 스타터 배양액 설정 3가지 희석액 1:50, 1:125, 1:250Starter culture setting 3 dilutions 1:50, 1: 125, 1: 250 1One 스타터 배양액의 OD600 모니터링OD 600 monitoring of starter culture 44 T0T0 플레이팅 배양액의 제조. 오전 10:00에, OD600=1.0인 배양액을 PBS (최종 부피 50 ml) 내에 1:300으로 희석하고, RT에서 1시간 동안 저장한다. (실온은 ~25℃이어야 함)Preparation of Plating Cultures. At 10:00 AM, the culture with OD 600 = 1.0 is diluted 1: 300 in PBS (final volume 50 ml) and stored for 1 hour at RT. (Room temperature should be ~ 25 ℃) 1One T +1T +1 24-웰 플레이트의 접종 (총 8개의 플레이트). 2 ml 분취액을 24-웰 플레이트 내의 예비-지정된 웰 내로 분배하고, NOMIR로 옮긴다 (총 8개의 24-웰 플레이트).Inoculation of 24-well plates (8 plates in total). 2 ml aliquots are dispensed into pre-designated wells in 24-well plates and transferred to NOMIR (8 24-well plates in total). 1One T +2 내지 +8T +2 to +8 처리된 샘플의 희석. 레이저 처리 후, 각각의 웰로부터 100 ㎕을 PBS 내에 1:1000의 최종 희석액으로 연속 희석한다.Dilution of processed sample. After laser treatment, 100 μl from each well is serially diluted with a final dilution of 1: 1000 in PBS. 44 처리된 샘플의 플레이팅. 100 ㎕의 최종 희석액을 30 ㎍/ml 메티실린과 함께 및 메티실린 없이 TSB 아가 상에 5중으로 (5X) 플레이팅한다 (웰 당 10 TSB 플레이트).Plating of processed samples. 100 μl of the final dilution is plated in triplicate ( 5 ×) on TSB agar with and without 30 μg / ml methicillin (10 TSB plates per well). 22 플레이트를 37℃에서 18-24시간 동안 인큐베이팅한다.Plates are incubated at 37 ° C. for 18-24 hours. T +24T +24 각 플레이트 상에서 콜로니를 계수한다 (총 160개의 플레이트).Colonies are counted on each plate (160 plates in total). 66

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MRSA 연구에 대한 독립적인 보고, 2006년 11월 9일-10일Independent Report on MRSA Studies, 9-10 November 2006

MRSA 데이타 진행 11-10-06 실험 #3.MRSA Data Progression 11-10-06 Experiment # 3.

실험 3 - 설계:Experiment 3-Design:

실험 1 및 2에서 및 앞서 확립된 유효 용량에 기초한 8가지 상이한 레이저 용량을 사용하여 로그상으로 성장하는 MRSA의 염수-현탁액을 처리하고, A3 내지 H3으로 표지하였다.Eight different laser doses based on the effective doses established above and in Experiments 1 and 2 were used to treat saline-suspensions of MRSA growing on log and labeled with A3 to H3.

처리된 및 대조군의 처리되지 않은 현탁액을 희석하고, 30 ㎍/ml 메티실린을 함유하거나 함유하지 않는 트립틱 대두 아가 상에 5중으로 플레이팅하였다.Treated and control untreated suspensions were diluted and plated in triplicate on tryptic soybean agar with or without 30 μg / ml methicillin.

37℃에서 24 hr 성장시킨 후, 콜로니를 계수하였다.  After 24 hr growth at 37 ° C., colonies were counted.

실험 3 - 결과:Experiment 3-Results:

메티실린을 함유하는 및 함유하지 않는 플레이트 상의 CFU의 비교는 모든 레이저 처리된 샘플에서 메티실린의 유효성의 유의한 증가를 보여주었다. 상기 데이타를 아래에 표 형식으로 요약한다.Comparison of CFU on plates with and without methicillin showed a significant increase in the effectiveness of methicillin in all laser treated samples. The data is summarized in the table below.

Figure 112009042155886-PCT00021
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Figure 112009042155886-PCT00022
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Figure 112009042155886-PCT00023
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Figure 112009042155886-PCT00024
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NOMIR MRSA 연구에 대한 개략적인 프로토콜 - 2006년 11월 10일 방법: Schematic Protocol for the NOMIR MRSA Study-November 10, 2006 Method: 시간 (시)Time (hours) 업무task FTE (시)FTE (hours) T-18T-18 배양액을 밤새 접종함 글리세롤 원액으로부터 직접 50 mlInoculate overnight cultures 50 ml directly from glycerol stock 1One T-4T-4 스타터 배양액 설정 3가지 희석액 1:50, 1:125, 1:250Starter culture setting 3 dilutions 1:50, 1: 125, 1: 250 1One 스타터 배양액의 OD600 모니터링OD 600 monitoring of starter culture 44 T0T0 플레이팅 배양액의 제조. 오전 10:00에, OD600=1.0인 배양액을 PBS (최종 부피 50 ml) 내에 1:300으로 희석하고, RT에서 1시간 동안 저장한다. (실온은 ~25℃이어야 함)Preparation of Plating Cultures. At 10:00 AM, the culture with OD 600 = 1.0 is diluted 1: 300 in PBS (final volume 50 ml) and stored for 1 hour at RT. (Room temperature should be ~ 25 ℃) 1One T +1T +1 24-웰 플레이트의 접종 (총 6개의 플레이트). 2 ml 분취액을 24-웰 플레이트 내의 예비-지정된 웰 내로 분배하고, NOMIR로 옮긴다 (총 6개의 24-웰 플레이트).Inoculation of 24-well plates (6 plates in total). 2 ml aliquots are dispensed into pre-designated wells in 24-well plates and transferred to NOMIR (6 total 24-well plates). 1One T +2 내지 +8T +2 to +8 처리된 샘플의 희석. 레이저 처리 후, 각각의 웰로부터 100 ㎕을 PBS 내에 1:1000의 최종 희석액으로 연속 희석한다.Dilution of processed sample. After laser treatment, 100 μl from each well is serially diluted with a final dilution of 1: 1000 in PBS. 44 처리된 샘플의 플레이팅. 100 ㎕의 최종 희석액을 다음 방식으로 TSB 아가 상에 5중으로 (5X) 플레이팅한다: 24 웰 플레이트 #1 및 2는 30 ㎍/ml 메티실린과 함께 및 메티실린 없이. 24 웰 플레이트 #3 및 4는 ㎍/ml 페니실린과 함께 및 페니실린 없이. 24 웰 플레이트 #5 및 6은 ㎍/ml 에리쓰로마이신과 함께 및 에리쓰로마이신없이. (웰 당 10 TSB 플레이트).Plating of processed samples. 100 μl of final dilution is plated (5 ×) onto TSB agar in 5-fold in the following manner: 24 well plates # 1 and 2 with 30 μg / ml methicillin and without methicillin. 24 well plates # 3 and 4 were with and without μg / ml penicillin. 24 well plates # 5 and 6 were with and without erythromycin in μg / ml erythromycin. (10 TSB plates per well). 22 플레이트를 37℃에서 18-24시간 동안 인큐베이팅한다.Plates are incubated at 37 ° C. for 18-24 hours. T +24T +24 각 플레이트 상에서 콜로니를 계수한다 (총 120개의 플레이트).Colonies are counted on each plate (120 plates total). 66

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MRSA 연구에 대한 독립적인 보고, 2006년 11월 10일-11일 Independent Report on MRSA Studies, November 10-11, 2006

(MRSA 데이타 진행 11-10-06 실험 #4)(MRSA Data Progress 11-10-06 Experiment # 4)

실험 4 - 설계:Experiment 4-Design:

선행 실험에서 확립된 유효 용량에 기초한 2가지 상이한 레이저 용량을 사용하여 로그상으로 성장하는 MRSA의 염수-현탁액을 처리하고, A4 내지 F4로 표지하였다.Two different laser doses based on the effective doses established in the previous experiments were used to treat saline-suspensions of MRSA growing in log phase and labeled with A4 to F4.

처리된 및 대조군의 처리되지 않은 현탁액을 희석하고, 30 ㎍/ml 메티실린 (그룹 A4 및 B4), 0.5 ㎍/ml 페니실린 G (그룹 C4 및 D4) 또는 4 ㎍/ml 에리쓰로마이신 (그룹 E4 및 F4)을 함유하거나 함유하지 않는 트립틱 대두 아가 상에 5중으로 플레이팅하였다. Treated and untreated suspensions of control were diluted and 30 μg / ml methicillin (groups A4 and B4), 0.5 μg / ml penicillin G (groups C4 and D4) or 4 μg / ml erythromycin (group E4) And triplicate on tripty soybean agar with or without F4).

37℃에서 24 hr 성장시킨 후, 콜로니를 계수하였다. After 24 hr growth at 37 ° C., colonies were counted.

실험 4 - 결과:Experiment 4-Results:

레이저 처리는 시험된 각각의 항생제에 대한 MRSA의 감수성을 몇 배 증가시킨다. 상기 데이타를 아래에 요약한다.Laser treatment increases the sensitivity of MRSA several times for each antibiotic tested. The data is summarized below.

시리즈series 약물drug A4A4 메티실린Methicillin B4B4 메티실린Methicillin C4C4 페니실린penicillin D4D4 페니실린penicillin E4E4 에리쓰로마이신Erythromycin F4F4 에리쓰로마이신Erythromycin

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실시예Example XXIIIXXIII

생체내In vivo 안전성 시험 - 인간 환자 Safety Test-Human Patient

시험관내 섬유모세포 연구 후, 본 발명자는 방사선 조사된 조직을 화상을 입히거나 달리 손상시키지 않으면서 인간 피부 조직에 전달될 수 있는, 안전한, 최대 수준의 에너지 및 노출 시간을 확인하기 위해 자신에게 방사선량 적정을 수행하였다.After in vitro fibroblast studies, the inventors titrated themselves to ensure a safe, maximum level of energy and exposure time that can be delivered to human skin tissue without burning or otherwise damaging the irradiated tissue. Was performed.

본 발명자가 사용한 방법은 NIMELS 레이저를 사용하여 상이한 길이의 시간 및 전력 세팅 동안 엄지발가락에 방사선을 조사하는 것이었다. 상기 자가-노출 실험의 결과를 아래에 기재한다.The method we used was to irradiate the big toe with different lengths of time and power using a NIMELS laser. The results of this self-exposure experiment are described below.

Figure 112009042155886-PCT00032
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인간 피부 조직에 대한 이들 레이저 에너지의 열 안전성을 보장하기 위해 시간/온도 평가를 표로 작성하였다 (데이타를 제시하지 않음). 하나의 레이저 절차에서, 엄지발가락을 870 nm 및 930 nm에 233초까지 노출하면서, 레이저 적외선 온도계를 사용하여 발톱 표면 온도를 측정하였다. 37.5℃의 표면 온도에서, 870 nm 및 930 nm를 함께 1.70 W/㎠의 조합 전력 밀도로 사용하는 상기 방사선량을 사용하면 통증이 발생하였음을 발견하였고, 레이저를 껐다.Time / temperature evaluations were tabulated to ensure the thermal safety of these laser energies on human skin tissue (data not shown). In one laser procedure, the toe surface temperature was measured using a laser infrared thermometer, with the big toe exposed at 870 nm and 930 nm up to 233 seconds. At a surface temperature of 37.5 ° C., it was found that using the radiation dose using 870 nm and 930 nm together at a combined power density of 1.70 W / cm 2, pain was generated and the laser was turned off.

제2 레이저 절차에서, 엄지발가락을 930 nm에 142초까지 노출하면서, 다시 레이저 적외선 온도계를 사용하여 발톱 표면 온도를 측정하였다. 36℃의 표면 온도에서, 930 nm를 단독으로 1.70 W/㎠의 전력 밀도에서 사용하면, 통증이 발생하였음을 발견하였고, 레이저를 껐다.In the second laser procedure, the toe surface temperature was measured again using a laser infrared thermometer, with the big toe exposed at 930 nm for 142 seconds. At a surface temperature of 36 ° C., using 930 nm alone at a power density of 1.70 W / cm 2, it was found that pain occurred and the laser was turned off.

실시예Example XXIVXXIV

생체내In vivo 안전성 시험 - 제한된 임상 파일럿 ( Safety Trial-Limited Clinical Pilot ( PILOTPILOT ) 연구) Research

상기 실험에 이어, 발에 손발톱진균증을 갖는 추가의 환자를 치료하였다. 이들 환자는 모두 무급 지원자였고, 고지에 의한 동의서 (informed consent)에 서명하였다. 상기 제한된 파일럿 연구의 기본 목표는 NIMELS 레이저 장치를 사용하여 시험관 내에서 달성되는 것과 동일한 수준의 진균 오염제거를 생체 내에서 달성하기 위한 것이다. 본 발명자들은 또한 자가-노출 실험 동안 본 발명자가 견딘 최대 시간 노출 및 온도 한계를 적용하도록 결정하였다. 고도로 제어되고 모니터링되는 환경에서, 3 내지 5개의 레이저 노출 절차를 각각의 대상에 대해 수행하였다. 4명의 대상을 모집하여, 치료하였다. 고지에 의한 동의서에 서명한 대상에게 보상하지 않았고, 절차 동안에라도 아무 때나 취소할 수 있음을 알려주었다.Following the experiment, additional patients with nail fungus on the feet were treated. All of these patients were unpaid volunteers and signed informed consent. The primary goal of this limited pilot study is to achieve in vivo the same level of fungal decontamination as achieved in vitro using a NIMELS laser device. We also decided to apply the maximum time exposure and temperature limits that we endured during the self-exposure experiment. In a highly controlled and monitored environment, three to five laser exposure procedures were performed for each subject. Four subjects were recruited and treated. We did not compensate the person who signed the informed consent form and told us that we could cancel it at any time during the procedure.

제1 대상의 치료에 사용된 방사선량은 본 발명자의 자가-노출 동안 사용된 것과 동일하였다 (상기 제시함). 발톱의 표면 상의 온도 파라미터는 또한 자가-노출 시에 본 발명자가 발견한 온도와 동등하였다.The radiation dose used to treat the first subject was the same as that used during the self-exposure of the present inventors (as presented above). The temperature parameter on the surface of the toenail was also equivalent to the temperature we found upon self-exposure.

처리한 발톱에서는 발톱층을 둘러싸는 족부백선 및 낙설이 유의하게 감소하였고, 이는 진균에 대한 저장고로서 작용하는 발톱판의 오염제거를 나타낸다. 대조 발톱을 교차-절단 조직 절삭기 (bur)로 긁어내고, 부스러기를 구하여 균류학적 배지 상에 플레이팅하였다. 처리된 발톱을 정확하게 동일한 방식으로 긁어내고 플레이팅하였다.Treated toenails significantly reduced foot ringworm and abutment surrounding the toenail layer, indicating decontamination of the toenail serving as a reservoir for fungi. Control claws were scraped off with a cross-cut tissue bur, and debris was obtained and plated on mycological media. Treated toenails were scraped and plated in exactly the same manner.

발톱 부스러기를 배양하기 위해, Sabouraud 덱스트로스 아가 (2% 덱스트로스) 배지를 다음을 첨가하여 제조하였다: 전반적인 진균 시험을 위해 클로람페니콜 (0.04 mg/ml); 클로람페니콜 (0.04 mg/ml) 및 시클로헥시미드 (0.4 g/ml) (피부진균에 대해 선택적임); 클로람페니콜 (0.04 mg/ml) 및 그리세오풀빈 (20 ㎍/ml) (진균 성장에 대한 음성 대조군으로서 역할을 함).To incubate claw debris, Sabouraud dextrose agar (2% dextrose) medium was prepared by adding: Chloramphenicol (0.04 mg / ml) for the overall fungal test; Chloramphenicol (0.04 mg / ml) and cycloheximide (0.4 g / ml) (selective for skin fungi); Chloramphenicol (0.04 mg / ml) and griseofulvin (20 μg / ml) (to serve as negative controls for fungal growth).

처리 #1 및 처리 #2 (처리 #1의 3일 후에 수행함)에 대한 9일의 균류학적 결과는 동일하였고, 즉, 피부진균은 대조 발톱판 상에서 성장하고, 처리된 발톱판 상에서 성장하지 않았다. 처리된 판은 어떠한 성장도 보이지 않은 반면, 처리되지 않은 대조 배양판은 유의한 성장을 보였다.The 9-day fungal results for Treatment # 1 and Treatment # 2 (performed after 3 days of Treatment # 1) were the same, ie dermatophytes grew on control toenails and did not grow on treated toenails. The treated plate showed no growth, whereas the untreated control culture plate showed significant growth.

제1 대상은 120일 동안 참여하였고, 동일한 프로토콜 하에 4개의 처리를 받았다. 도 18은 처리전 (A), 처리후 60일 (B), 처리후 80일 (C) 및 처리후 120일 (D) 발톱의 비교를 도시한다. 특히, 건강한 감염되지 않은 발톱판이 발톱 면적의 50%를 덮고, 120일 후 건강한 큐티클로부터 성장하였다.The first subject participated for 120 days and received four treatments under the same protocol. FIG. 18 shows a comparison of claws before treatment (A), 60 days after treatment (B), 80 days after treatment (C) and 120 days after treatment (D). In particular, healthy uninfected claw plates covered 50% of the claw area and grew from healthy cuticles after 120 days.

특정 실시태양을 본원에서 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 방법, 시스템 및 기구가 그의 취지를 벗어나지 않으면서 다른 특이적인 형태로 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시태양은 모든 측면에서 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하는 것으로서 간주되어야 한다. 인간 발톱이 불응성 (refractory) 렌즈로 작용하고, NIMELS 적외선 에너지의 일부를 분산 및/또는 반사시키는 것이 이해된다. 따라서, 조직을 화상/손상시키지 않으면서 최대 NIMELS 방사선량을 적정하기 위해 돼지 피부 용량/내성 연구를 수행하였다. 돼지 피부는 인간 피부에 대한 모델로서 사용되었다. 이들 연구는 동물보호법 (Animal Protection Act)의 규정에 따라 실험 동물 관리 및 이용에 관한 NIH 지침 (NIH Guide for the Care and Use of Laboratory Animals)에 따라 수행하였다. 이들 시험을 아래에 나타낸다.While particular embodiments have been described herein, those skilled in the art will appreciate that the methods, systems, and apparatus of the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit thereof. Accordingly, embodiments of the present invention should be regarded as illustrative in all aspects and not restrictive. It is understood that human claws act as refractory lenses and disperse and / or reflect some of the NIMELS infrared energy. Therefore, pig skin dose / tolerance studies were performed to titrate the maximum NIMELS radiation dose without burning / damaging tissue. Pork skin was used as a model for human skin. These studies were performed in accordance with the NIH Guide for the Care and Use of Laboratory Animals in accordance with the provisions of the Animal Protection Act. These tests are shown below.

돼지 피부 용량/내성 연구Pig Skin Dose / Tolerance Study

Figure 112009042155886-PCT00034
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실시예Example XXVXXV

비-열 specific heat NIMELSNIMELS 상호작용 Interaction

비-열 NIMELS 상호작용에 대한 증거:Evidence for Non-Column NIMELS Interactions:

실험 (시험관내 수조 연구)을 통해, 시험관내 NIMELS 실험에서 도달된 온도가 병원체를 중화시키기 위해 그 자체로는 원래 충분히 높지 않은 것으로 입증되었다.Experiments (in vitro bath studies) have demonstrated that the temperatures reached in in vitro NIMELS experiments were not originally high enough by themselves to neutralize pathogens.

아래 표에서, 단순 이. 콜라이. 세균은 수조 내의 시험관 내에 47.5℃에서 연속적으로 8분 동안 접종될 때, 콜로니의 91% 성장을 달성하는 것을 명백하게 볼 수 있다. 따라서, 본질적으로 NIMELS 반응은 실제로 성질이 광화학적이고, 외인성 약물 및/또는 염료의 부재 하에 일어나는 것으로 나타났다.In the table below, simple teeth. Coli. It can be clearly seen that the bacteria achieve 91% growth of colonies when inoculated in vitro in a water bath at 47.5 ° C. for 8 minutes in succession. Thus, in essence, the NIMELS reaction has been shown to be photochemical in nature and to take place in the absence of exogenous drugs and / or dyes.

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Claims (75)

유효량의 적합한 약제, 및 An effective amount of a suitable drug, and 표적 부위를 방사선 조사하기 위해 NIMELS 방사선량 Tn에서 NIMELS 방사선 λn의 출력을 생산하도록 형성되고 배열된 NIMELS 광 생성 레이저NIMELS light generating lasers formed and arranged to produce an output of NIMELS radiation λn at the NIMELS radiation dose Tn to irradiate the target site 를 포함하며, 여기서 상기 출력은 방사선 조사된 세포막의 막 쌍극자 전위 Ψd를 변경시켜 NIMELS 효과를 생성할 수 있고, 상기 NIMELS 효과는 상기 약물을 강화시키는 것인 치료 시스템.Wherein the output is capable of altering the membrane dipole potential Ψd of the irradiated cell membrane to produce a NIMELS effect, wherein the NIMELS effect enhances the drug. 제1항에 있어서, 상기 시스템이 상기 표적 부위에서 생물학적 모이어티 (moiety)에 바람직하지 않은 손상을 피하도록 형성되고 배열되는 것인 치료 시스템.The therapeutic system of claim 1, wherein the system is formed and arranged to avoid undesirable damage to a biological moiety at the target site. 제1항에 있어서, 상기 NIMELS 광 생성 레이저가 870 nm 또는 930 nm 또는 둘 모두의 파장을 사용하여 NIMELS 방사선의 상기 출력을 생성하도록 형성되고 배열되는 것인 치료 시스템.The treatment system of claim 1, wherein the NIMELS light generating laser is formed and arranged to produce the output of NIMELS radiation using a wavelength of 870 nm or 930 nm or both. 제1항에 있어서, 상기 NIMELS 광 생성 레이저가 약 50 내지 약 1200초의 시간 동안 표적 부위를 방사선 조사 (Tn)하도록 형성되고 배열되는 것인 치료 시스템.The treatment system of claim 1, wherein the NIMELS light generating laser is formed and arranged to irradiate (Tn) the target site for a time of about 50 to about 1200 seconds. 제1항에 있어서, 상기 NIMELS 방사선량이 상기 표적 부위에서 약 100 J/㎠ 내지 약 2000 J/㎠의 에너지 밀도를 제공하는 것인 치료 시스템.The treatment system of claim 1, wherein the NIMELS radiation dose provides an energy density of about 100 J / cm 2 to about 2000 J / cm 2 at the target site. 제1항에 있어서, 상기 표적 부위에서 상기 출력을 산란시키기 위해 형성되고 배열된 광 분산 팁 (dispersion tip)을 더 포함하는 치료 시스템. The treatment system of claim 1, further comprising a light dispersion tip formed and arranged to scatter the output at the target site. 제1항에 있어서, 기하학적 플랫탑 (flat top) 강도 분포를 갖는 출력을 생성하도록 형성되고 배열된 광 전달 서브시스템을 더 포함하는 치료 시스템.The treatment system of claim 1, further comprising a light delivery subsystem configured and arranged to produce an output having a geometric flat top intensity distribution. 제7항에 있어서, 상기 광 전달 서브시스템이 플랫탑 렌즈를 포함하는 것인 치료 시스템.8. The treatment system of claim 7, wherein the light delivery subsystem comprises a flat top lens. 제1항에 있어서, 광섬유를 포함하는 광 전달 시스템을 더 포함하는 치료 시스템.The treatment system of claim 1, further comprising a light delivery system comprising an optical fiber. 제1항에 있어서, 정상-상태 막횡단 전위 ΔΨ-steady를 과도-상태 막횡단 전위 ΔΨ-trans로 변경시킬 수 있는 NIMELS 효과를 생성하기 위해 표적 부위에서 총 에너지 또는 전력 또는 출력 시간의 계산에 기초하여 상기 에너지 출력을 조정하도록 형성되고 배열된 방사선량 제어기 (controller)를 더 포함하는 치료 시스템.The method of claim 1, based on the calculation of total energy or power or output time at the target site to produce a NIMELS effect that can change the steady-state transmembrane potential ΔΨ-steady to the transient-state transmembrane potential ΔΨ-trans. And a radiation dose controller configured and arranged to adjust the energy output. 제1항에 있어서, 상기 약제가 항균제, 항진균제, 항신생물제 및 이들의 조합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것인 치료 시스템.The system of claim 1, wherein the medicament is selected from the group consisting of antimicrobial agents, antifungal agents, antineoplastic agents, and combinations thereof. 제11항에 있어서, 상기 항균제가 β-락탐, 당펩티드, 시클릭 폴리펩티드, 마크롤리드, 케톨리드, 아닐리노우라실, 린코사미드, 클로람페니콜, 테트라사이클린, 아미노글리코시드, 바시트라신, 세파졸린, 세팔로스포린, 무피로신, 니트로이미다졸, 퀴놀론 및 플루오로퀴놀론, 노보바이오신, 폴리믹신, 양이온성 세제 항생제, 옥사졸리디논 또는 다른 헤테로시클릭 유기 화합물, 글리실사이클린, 지질펩티드, 시클릭 지질펩티드, 플루로뮤틸린, 및 그라미시딘, 답토마이신, 리네졸리드, 안사마이신, 카르바세펨, 카르바페넴, 모노박탐, 플라텐시마이신, 스트렙토그라민, 티니다졸, 및 이들의 임의의 염을 비롯한 이들의 조합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것인 치료 시스템.The method of claim 11, wherein the antimicrobial agent is β-lactam, glycopeptide, cyclic polypeptide, macrolide, ketolide, anilinouracil, lincosamide, chloramphenicol, tetracycline, aminoglycoside, bacitracin, cefazoline Cephalosporins, pyrosine, nitroimidazole, quinolones and fluoroquinolones, novobiocins, polymyxins, cationic detergent antibiotics, oxazolidinones or other heterocyclic organic compounds, glycylcyclines, lipopeptides, cy Click lipopeptides, fluomutillins, and gramicidines, daptomycin, lineezolide, ansamycins, carvacesfem, carbapenems, monobactams, platensimacins, streptogramine, tinidazoles, and their And any combination thereof, including any salt. 제11항에 있어서, 상기 항진균제가 폴리엔, 아졸, 이미다졸, 트리아졸, 알릴아민, 에키노칸딘, 시클로피록스, 플루시토신, 그리세오풀빈, 아모롤로핀, 소다린, 및 이들의 임의의 염을 비롯한 이들의 조합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것인 치료 시스템.The method of claim 11, wherein the antifungal agent is selected from polyenes, azoles, imidazoles, triazoles, allylamines, echinodines, cyclopyrox, flucitocin, griseofulvin, amolol, pin, and any of these. And a combination thereof, including salts. 제11항에 있어서, 상기 항신생물제가 악티노마이신, 안트라사이클린, 블레오 마이신, 플리카마이신, 미토마이신, 탁산, 에토포시드, 테니포시드 및 이들의 조합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것인 치료 시스템.The treatment according to claim 11, wherein the anti-neoplastic agent is selected from the group consisting of actinomycin, anthracycline, bleomycin, plicamycin, mitomycin, taxane, etoposide, teniposide and combinations thereof. system. 유효 치료량의 약제; An effective therapeutic amount of a medicament; 지질 이중층의 장쇄 지방산 내의 C-H 공유 결합을 선택적으로 방사선 조사하기 위한 표적 부위의 방사선 조사를 위해 NIMELS 방사선량 Tn에서 NIMELS 방사선 λn을 생산하도록 형성되고 배열된 NIMELS 광 생성 레이저; 및A NIMELS light generating laser formed and arranged to produce NIMELS radiation λ n at a NIMELS radiation dose T n for irradiation of a target site for selectively irradiating C-H covalent bonds in the long chain fatty acid of the lipid bilayer; And NIMELS 방사선량 Tn에서 상기 NIMELS 방사선 λn를 표적 부위에 전달하기에 적합한 광 전달 시스템Light delivery system suitable for delivering the NIMELS radiation λ n to a target site at a NIMELS radiation dose Tn 을 포함하며, 여기서 상기 공유 결합의 표적화된 방사선 조사는 방사선 조사된 세포막의 막 쌍극자 전위 Ψd를 변경시키기 위해 실시하고, λn 및 Tn의 조합은 (i) 사이토크롬 사슬을 방사선 조사하고, (ii) 막의 생물에너지를 열역학적 정상-상태 조건에서 전이 상태의 에너지 스트레스 및/또는 레독스 스트레스 중 하나로 변경시키기 위해 적합하고, 상기 광 전달 시스템은 바람직한 숙주 세포를 손상시키지 않으면서 상기 표적 부위에 상기 NIMELS 방사선량 Tn에서 상기 NIMELS 방사선 λn를 전달하도록 형성되고 배열된 것인 치료 시스템.Wherein the targeted irradiation of the covalent bonds is carried out to alter the membrane dipole potential Ψd of the irradiated cell membrane, the combination of λn and Tn (i) irradiates a cytochrome chain, and (ii) Suitable for changing the bioenergy of the membrane from thermodynamic steady-state conditions to one of transitional energy stress and / or redox stress, and the light delivery system provides the NIMELS radiation dose to the target site without damaging the desired host cell. And to form and arrange to deliver the NIMELS radiation λn at Tn. 제15항에 있어서, 상기 NIMELS 광 생성 레이저가 약 50 내지 약 1200초의 시간 동안 표적 부위를 방사선 조사 (Tn)하도록 형성되고 배열되는 것인 치료 시스템.The system of claim 15, wherein the NIMELS light generating laser is formed and arranged to irradiate (Tn) the target site for a time of about 50 to about 1200 seconds. 제15항에 있어서, 상기 NIMELS 방사선량이 표적 부위에서 약 100 J/㎠ 내지 약 2000 J/㎠의 에너지 밀도를 제공하는 것인 치료 시스템.The system of claim 15, wherein the NIMELS radiation dose provides an energy density of about 100 J / cm 2 to about 2000 J / cm 2 at the target site. 제15항에 있어서, 상기 약제가 항균제, 항진균제, 항신생물제 및 이들의 조합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것인 치료 시스템.The treatment system of claim 15, wherein the medicament is selected from the group consisting of antimicrobial, antifungal, anti-neoplastic and combinations thereof. 제18항에 있어서, 상기 항신생물제가 악티노마이신, 안트라사이클린, 블레오마이신, 플리카마이신, 미토마이신 및 이들의 조합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것인 치료 시스템.The system of claim 18, wherein the anti-neoplastic agent is selected from the group consisting of actinomycin, anthracycline, bleomycin, plicamycin, mitomycin, and combinations thereof. 제18항에 있어서, 상기 항균제가 β-락탐, 당펩티드, 시클릭 폴리펩티드, 마크롤리드, 케톨리드, 아닐리노우라실, 린코사미드, 클로람페니콜, 테트라사이클린, 아미노글리코시드, 바시트라신, 세파졸린, 세팔로스포린, 무피로신, 니트로이미다졸, 퀴놀론 및 플루오로퀴놀론, 노보바이오신, 폴리믹신, 양이온성 세제 항생제, 옥사졸리디논 또는 다른 헤테로시클릭 유기 화합물, 글리실사이클린, 지질펩티드, 시클릭 지질펩티드, 플루로뮤틸린, 및 그라미시딘, 답토마이신, 리네졸리드, 안사마이신, 카르바세펨, 카르바페넴, 모노박탐, 플라텐시마이신, 스트렙토그라민, 티니다졸, 및 이들의 임의의 염을 비롯한 이들의 조합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것인 치료 시스템.19. The method of claim 18, wherein the antimicrobial agent is β-lactam, glycopeptide, cyclic polypeptide, macrolide, ketolide, anilinouracil, lincosamide, chloramphenicol, tetracycline, aminoglycoside, bacitracin, cefazoline Cephalosporins, pyrosine, nitroimidazole, quinolones and fluoroquinolones, novobiocins, polymyxins, cationic detergent antibiotics, oxazolidinones or other heterocyclic organic compounds, glycylcyclines, lipopeptides, cy Click lipopeptides, fluomutillins, and gramicidines, daptomycin, lineezolide, ansamycins, carvacesfem, carbapenems, monobactams, platensimacins, streptogramine, tinidazoles, and their And any combination thereof, including any salt. 제18항에 있어서, 상기 항진균제가 폴리엔, 아졸, 이미다졸, 트리아졸, 알릴아민, 에키노칸딘, 시클로피록스, 플루시토신, 그리세오풀빈, 아모롤로핀, 소다린, 및 이들의 임의의 염을 비롯한 이들의 조합물로 이루어지는 군 중에서 선택되는 것인 치료 시스템.19. The method of claim 18, wherein the antifungal agent is selected from polyenes, azoles, imidazoles, triazoles, allylamines, echinodines, cyclopyrox, flucitocin, griseofulvin, amorrolopine, sodarin, and any of these. And a combination thereof, including salts. 제15항에 있어서, 상기 시스템이 양성자 구동력 (proton motive force) Δp를 변경시키도록 형성되고 배열되고, 여기서 생물학적 모이어티 또는 생물학적 오염물 내의 세포는 생물학적 모이어티 또는 생물학적 오염물 내에서 단백질, RNA, DNA, 펩티도글리칸, 리포타이코 (lipoteichoic) 산, 및 지질의 합성을 포함한 적절한 성장 및 생식을 위해 필요한 필수 영양분을 섭취하거나 적당한 ATP를 제조하는 것이 방지되는 것인 치료 시스템. The system of claim 15, wherein the system is formed and arranged to alter proton motive force Δp, wherein cells in the biological moiety or biological contaminant are proteins, RNA, DNA, in the biological moiety or biological contaminant. A therapeutic system in which the ingestion of essential nutrients necessary for proper growth and reproduction, including the synthesis of peptidoglycan, lipoteichoic acid, and lipids, or the manufacture of appropriate ATPs is prevented. 제22항에 있어서, 상기 시스템이 양성자 구동력 Δp에 연계되는 약제의 에너지 의존성 배출을 손상시키도록, 변경된 깁스 (Gibbs) 자유 에너지값 (ΔGp)을 통해 이용가능한 ATP의 저하에 의해 약제를 강화시키도록 형성되고 배열되는 것인 치료 시스템.23. The method of claim 22, wherein the system enhances the drug by lowering the ATP available through the modified Gibbs free energy value, ΔGp, to impair the energy dependent release of the drug associated with the proton driving force Δp. A treatment system that is formed and arranged. 제15항에 있어서, 상기 시스템이 미생물 병원체에 대한 임의의 조직, 모이어티, 또는 용액 내의 항미생물제 강화 수준을 나타내는 NIMELS 효과 (Ne)를 2 내지 10의 값으로 생성하도록 형성되고 배열되는 것인 치료 시스템.The treatment according to claim 15, wherein the system is formed and arranged to produce a NIMELS effect (Ne) at a value of 2 to 10 representing an antimicrobial enrichment level in any tissue, moiety, or solution against a microbial pathogen. system. 제15항에 있어서, 상기 광 전달 시스템이 플랫탑 렌즈, 광섬유 또는 분산 팁을 포함하는 것인 치료 시스템.The treatment system of claim 15, wherein the light delivery system comprises a flat top lens, an optical fiber, or a dispersing tip. 표적 부위를 방사선 조사하기 위해 λn 및 Tn을 조합하는 것; Combining λn and Tn to irradiate the target site; 상기 표적 부위에서 Δp-mito-mam 및/또는 Δp-plas-Bact를 동시에 감소시키는 것; 및Simultaneously decreasing Δp-mito-mam and / or Δp-plas-Bact at the target site; And 상기 표적 부위에 항균제를 동시에 또는 순차적으로 투여하는 것Simultaneously or sequentially administering an antimicrobial agent to the target site 을 포함하며, 여기서 상기 표적 부위에서 하나 이상의 세포 동화 경로의 억제가 달성되는 것인, 세포 동화 경로를 억제하고 항균 분자에 대한 세포 내성 메카니즘을 약화시키기 위해 표적 부위의 세포에서 ΔμH+ 또는 Δμx+를 감소시키는 방법.Wherein the inhibition of one or more cellular assimilation pathways is achieved at the target site, wherein ΔμH + or Δμx + is applied to the cells at the target site to inhibit the cellular assimilation pathway and attenuate cellular resistance mechanisms against antimicrobial molecules. How to reduce. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 세균 트랜스펩티다제 효소의 활성 부위에 결합하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 펩티도글리칸 생합성인 방법.The method of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway is peptidoglycan biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent that binds to the active site of the bacterial transpeptidase enzyme. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 세균 동화 경로가, 세포벽 중간체 내의 아실-D-알라닐-D-알라닌기에 결합하여 N-아세틸뮤라민산 (NAM)- 및 N-아세틸글루코사 민 (NAG)-펩티드 서브유닛의 펩티도글리칸 매트릭스 내로의 통합을 방지함으로써 그람 양성 세균에서 펩티도글리칸의 적합한 형성을 방지하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 펩티도글리칸 생합성인 방법.The method of claim 26, wherein the targeted bacterial assimilation pathway binds to an acyl-D-alanyl-D-alanine group in the cell wall intermediate to N-acetylmuramic acid (NAM)-and N-acetylglucosamine (NAG). -A peptidoglycan biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent which prevents the proper formation of peptidoglycan in gram positive bacteria by preventing the integration of the peptidoglycan matrix into the peptidoglycan matrix. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 세균 동화 경로가, C55-이소프레닐 피로포스페이트에 결합하여 피로포스파타제가 C55-이소프레닐 피로포스페이트와 상호작용하는 것을 방지함으로써 빌딩 블럭 (building block) 펩티도글리칸을 내막 밖으로 옮기는데 이용가능한 C55-이소프레닐 피로포스페이트의 양을 감소시키는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 펩티도글리칸 생합성인 방법.27. The method of claim 26, wherein the targeted bacteria assimilation path, C 55 - iso prenyl to fatigue coupled to a phosphate fatigue phosphatase is C 55 - by preventing interaction with isopropyl prenyl pyrophosphate building blocks (building block) peptides A peptidoglycan biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent which reduces the amount of C 55 -isoprenyl pyrophosphate available for transferring doglycans out of the lining. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 세균 리보솜의 서브유닛 50S 서브유닛 내의 23S rRNA 분자에 결합하여 세포 내에 펩티딜-tRNA를 축적시켜, α-아미노산의 활성화를 위해 필요한 유리 tRNA를 고갈시키고, 리보솜으로부터 펩티딜 tRNA의 조기 해리를 일으킴으로써 펩티드 전이를 억제하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성인 방법.27. The method of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway binds to 23S rRNA molecules in subunit 50S subunit of bacterial ribosomes to accumulate peptidyl-tRNA in cells, thereby depleting the free tRNA required for activation of α-amino acids. And bacterial protein biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent which inhibits peptide transfer by causing early dissociation of peptidyl tRNA from ribosomes. 제30항에 있어서, 상기 항미생물제가 50S 세균 리보솜 서브유닛의 23S RNA의 2개의 도메인에 동시에 결합하여 세균 리보솜 서브유닛 50S 및 30S의 형성을 억제하는 것인 방법.The method of claim 30, wherein the antimicrobial agent simultaneously binds to two domains of 23S RNA of the 50S bacterial ribosomal subunit to inhibit the formation of bacterial ribosomal subunits 50S and 30S. 제30항에 있어서, 상기 항미생물제가 그의 친지성을 증가시키기 위해 염소화되고, 세균 리보솜의 50S 서브유닛의 23S 부분에 결합하고, 활성 부위 (A-부위)로부터 펩티딜 부위 (P-부위)로의 펩티딜-tRNA의 전좌를 방지하여 트랜스펩티다제 반응을 억제하는 것인 방법.31. The method of claim 30, wherein the antimicrobial agent is chlorinated to increase its lipophilic properties, binds to the 23S portion of the 50S subunit of bacterial ribosomes, and from the active site (A-site) to the peptidyl site (P-site). Inhibiting the transpeptidase response by preventing the translocation of peptidyl-tRNA. 제30항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 30S 세균 리보솜 서브유닛에 결합하여 리보솜의 수혜자 부위 (A-부위)에 대한 아미노-아실 tRNA의 결합을 차단하고, 그에 의해 코돈-안티코돈 상호작용 및 단백질 합성의 연장기를 억제하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성인 방법.The method of claim 30, wherein the targeted assimilation pathway binds to the 30S bacterial ribosomal subunit to block binding of amino-acyl tRNA to the recipient site (A-site) of the ribosome, thereby codon-anticodone interactions and And bacterial protein biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent that inhibits the prolongation of protein synthesis. 제33항에 있어서, 상기 항미생물제가 옥타히드로테트라센-2-카르복스아미드 골격을 갖는 폴리케타이드 항미생물제의 통상적인 하위군과 상이한 배향으로 보다 강하게 상기 세균 리보솜에 결합하는 것인 방법.34. The method of claim 33, wherein said antimicrobial agent binds to said bacterial ribosome more strongly in an orientation different from a conventional subgroup of polyketide antimicrobial agents having an octahydrotetracene-2-carboxamide backbone. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 특이적 아미노아실-tRNA 합성효소에 결합하여 특정한 아미노산 또는 그의 전구체의 그의 상호적합성 tRNA 중 하나에 대한 에스테르화를 방지하고, 그에 의해 아미노아실-tRNA의 형성을 방지하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성인 방법.The method of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway binds to a specific aminoacyl-tRNA synthetase to prevent esterification of one of its intercompatible tRNAs with a particular amino acid or precursor thereof, thereby preventing aminoacyl-tRNA A bacterial protein biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent preventing the formation of 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 30S 리보솜 서브유닛의 16S rRNA와 상호작용하면서 23S rRNA의 도메인 V를 통해 50S rRNA에 결합하여 시작기 전에 세균 단백질 합성을 억제함으로써 단백질 합성 포르밀-메티오닌의 개시인자 (f-Met-tRNA) 및 30S 리보솜 서브유닛의 결합을 방지하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성인 방법.The protein synthesis formyl of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway binds to the 50S rRNA via domain V of the 23S rRNA while interacting with the 16S rRNA of the 30S ribosomal subunit, thereby inhibiting bacterial protein synthesis prior to initiation. A bacterial protein biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent which prevents binding of methionine initiator (f-Met-tRNA) and 30S ribosomal subunit. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 펩티딜 트랜스퍼라제 중심에 가까운 23S rRNA P 부위의 구역 내의 단백질 L3에서 세균 리보솜의 50S 서브유닛과 상호작용하여, 펩티딜 트랜스퍼라제 활성 및 펩티딜 전달을 억제하고, P-부위 상호작용을 차단하며, 활성 50S 리보솜 서브유닛의 정상적인 형성을 방지하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 세균 단백질 생합성인 방법.27. The peptidyl transferase activity and peptidyl delivery of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway interacts with the 50S subunit of bacterial ribosome at protein L3 in the region of the 23S rRNA P site close to the peptidyl transferase center. And bacterial protein biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent that inhibits, blocks P-site interactions, and prevents the normal formation of active 50S ribosomal subunits. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 토포이소머라제 II (DNA 가이라제 (gyrase)) 및/또는 토포이소머라제 IV를 억제하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제 및 전사인 방법. 27. The method of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication and transcription co-targeted by the antimicrobial agent that inhibits topoisomerase II (DNA gyrase) and / or topoisomerase IV. Way. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 그람-양성 세균에서 염색체 DNA의 복제를 위해 요구되지만 그람-음성 세균에는 존재하지 않는 효소인 DNA 중합효소 IIIC를 억제하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제 및 번역인 방법.27. The method of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway is co-regulated by the antimicrobial agent that inhibits DNA polymerase IIIC, an enzyme required for replication of chromosomal DNA in Gram-positive bacteria but not present in Gram-negative bacteria. The method is targeted DNA replication and translation. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 토포이소머라제 II (DNA 가이라제) 및/또는 토포이소머라제 IV 및/또는 DNA 중합효소 IIIC를 억제하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제 및 전사인 방법.The DNA of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway is co-targeted by the antimicrobial agent that inhibits topoisomerase II (DNA gyase) and / or topoisomerase IV and / or DNA polymerase IIIC. Methods that are replication and transcription. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 포스파티딜에탄올아민-풍부 세포질막에 대해 작용하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 세균 인지질 생합성인 방법.The method of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway is bacterial phospholipid biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent acting on phosphatidylethanolamine-rich cytoplasmic membrane. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, II형 지방산 합성의 필수 효소인 β-케토아실-(아실-운반-단백질 (ACP)) 신타제 (synthase) I/II (FabF/B)의 선택적 표적화를 통해 세균 지방산 생합성을 억제하는 상기 항미생물제에 의해 동시-표적화되는 세균 지방산 생합성인 방법.27. The method of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway of β-ketoacyl- (acyl-carrying-protein (ACP)) synthase I / II (FabF / B) is an essential enzyme of type II fatty acid synthesis. A bacterial fatty acid biosynthesis co-targeted by the antimicrobial agent which inhibits bacterial fatty acid biosynthesis via selective targeting. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 세균 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-bact의 유지이고, 상기 항미생물제는 그람 양성 세포질막에 결합하여 탈분극 및 막 전위의 손실을 유발함으로써 단백질, DNA 및 RNA 합성의 억제를 일으켜 세균 세포막 기능을 파괴하는 것인 방법.27. The method of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway is maintenance of bacterial transmembrane translocation ΔΨ-plas-bact, and the antimicrobial agent binds to Gram positive cytoplasmic membranes, causing depolarization and loss of membrane potential, thereby Causing inhibition of RNA synthesis and disrupting bacterial cell membrane function. 제26항에 있어서, 상기 항미생물제가 세균 세포벽의 투과성을 증가시켜, 무 기 양이온이 비제한적인 방식으로 상기 벽을 통해 이동하도록 함으로써 세포질과 세포외 환경 사이의 이온 구배를 파괴하는 것인 방법.27. The method of claim 26, wherein the antimicrobial agent increases the permeability of the bacterial cell wall, disrupting the ion gradient between the cytoplasm and the extracellular environment by allowing inorganic cations to move through the wall in a non-limiting manner. 제26항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 세균 막 선택적 투과성 및 세균 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-bact의 유지이고, 상기 항미생물제가 진핵 세포의 중성 막 표면에 비해 상기 세균 막의 음전하를 갖는 표면에 대해 선택적이고 막 투과화 및 세균 세포막의 궁극적인 천공 및/또는 붕괴를 일으켜 세균 세포 내용물의 누출 및 막횡단 전위의 파괴를 촉진시키는 양이온성 항균 펩티드인 방법.The surface of claim 26, wherein the targeted assimilation pathway is bacterial membrane selective permeability and maintenance of bacterial transmembrane translocation ΔΨ-plas-bact, and wherein the antimicrobial agent has a negative charge on the bacterial membrane relative to the neutral membrane surface of the eukaryotic cell. A cationic antimicrobial peptide that is selective for and promotes membrane permeation and ultimate perforation and / or disruption of bacterial cell membranes to promote leakage of bacterial cell contents and disruption of transmembrane potentials. 제26항에 있어서, 상기 항미생물제가 새로 합성된 세균 폴리펩티드의 N-말단으로부터 포르밀기의 제거를 촉매하는 세균 프로테아제 펩티드 데포르밀라제를 억제하는 것인 방법.The method of claim 26, wherein the antimicrobial agent inhibits bacterial protease peptide deformillase that catalyzes the removal of formyl groups from the N-terminus of the newly synthesized bacterial polypeptide. 제26항에 있어서, 상기 항미생물제가 세균에서 2-성분 조절 시스템을 억제하고, 상기 조절 시스템은 포유동물 막에는 존재하지 않는 과정인 세균 형질막을 가로지르는 신호 변환을 통해 그들의 환경에 반응하는 능력을 포함하는 것인 방법.27. The method of claim 26, wherein the antimicrobial agent inhibits a two-component regulatory system in bacteria, which regulates its ability to respond to their environment through signal transduction across bacterial plasma membranes, a process not present in mammalian membranes. Which method. 제26항에 있어서, 상기 항미생물제가, 상기 항미생물제를 약화 또는 불활성화시키고/시키거나 배출 펌프 억제제로서 작용하여, 상기 항미생물제의 효과의 회복을 돕기 위해 표적화된 세균이 내성 메카니즘으로서 생산하는 임의의 단백질 또 는 효소에 대한 경쟁적 억제제로서 작용하는 제2 분자와 조합되거나 함께 전달되는 것인 방법.27. The method of claim 26, wherein the antimicrobial agent attenuates or inactivates the antimicrobial agent and / or acts as a discharge pump inhibitor, such that any targeted bacteria produces as a resistance mechanism to help restore the effects of the antimicrobial agent. In combination with or delivered in conjunction with a second molecule that acts as a competitive inhibitor for the protein or enzyme of. 표적 부위를 방사선 조사하기 위해 λn 및 Tn을 조합하는 것; Combining λn and Tn to irradiate the target site; 표적 부위에서 Δp-mito-mam 및/또는 Δp-plas-Bact를 동시에 감소시키는 것; 및Simultaneously decreasing Δp-mito-mam and / or Δp-plas-Bact at the target site; And 다수의 항균제를 상기 표적 부위에 동시에 또는 순차적으로 투여하는 것Administering multiple antimicrobials simultaneously or sequentially to the target site 을 포함하며, 여기서 표적 부위에서 하나 이상의 세포 동화 경로의 억제가 달성되는 것인, 세포 동화 경로를 억제하고 항균 분자에 대한 세포 내성 메카니즘을 약화시키기 위해 표적 부위의 세포에서 ΔμH+ 또는 Δμx+를 감소시키는 방법. Wherein the inhibition of one or more cellular assimilation pathways is achieved at the target site, wherein ΔμH + or Δμx + is reduced in cells of the target site to inhibit the cellular assimilation pathway and attenuate cellular resistance mechanisms against antimicrobial molecules. How to let. 제49항에 있어서, 하나 이상의 상기 항미생물제가, 상기 항미생물제 중 하나를 약화 또는 불활성화시키고/시키거나 배출 펌프 억제제로서 작용하여 상기 항미생물제의 효과의 회복을 돕기 위해 표적화된 세균이 내성 메카니즘으로서 생산하는 임의의 단백질 또는 효소에 대한 경쟁적 억제제로서 작용하는 제2 분자와 조합되는 것인 방법.50. The bacterium of claim 49, wherein at least one of the antimicrobial agents targets as a resistance mechanism to attenuate or inactivate one of the antimicrobial agents and / or act as a discharge pump inhibitor to aid in the recovery of the effect of the antimicrobial agent. In combination with a second molecule that acts as a competitive inhibitor for any protein or enzyme it produces. 표적 부위를 방사선 조사하기 위해 λn 및 Tn을 조합하는 것; Combining λn and Tn to irradiate the target site; 표적 부위에서 Δp-mito-mam, Δp-mito-Fungi, Δp-plas-Fungi를 동시에 감 소시키는 것; 및Simultaneously decreasing Δp-mito-mam, Δp-mito-Fungi, Δp-plas-Fungi at the target site; And 상기 표적 부위에 항진균제를 동시에 또는 순차적으로 투여하는 것Simultaneously or sequentially administering an antifungal agent to the target site 을 포함하며, 여기서 상기 표적 부위에서 하나 이상의 세포 동화 경로의 억제가 달성되는 것인, 세포 동화 경로를 억제하고 항진균 분자에 대한 세포 내성 메카니즘을 약화시키기 위해 표적 부위의 세포에서 ΔμH+ 또는 Δμx+를 감소시키는 방법.Wherein the inhibition of one or more cellular assimilation pathways is achieved at the target site, wherein ΔμH + or Δμx + is applied at the cells of the target site to inhibit the cellular assimilation pathway and attenuate cellular resistance mechanisms against antifungal molecules. How to reduce. 제51항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 진균 세포막에서 기존의 인지질의 구조를 파괴하는 상기 항진균제에 의해 동시-표적화되는 인지질 생합성인 방법.The method of claim 51, wherein the targeted assimilation pathway is phospholipid biosynthesis co-targeted by the antifungal agent that disrupts the structure of existing phospholipids in the fungal cell membrane. 제51항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, C-14 탈메틸화 단계에서 에르고스테롤 생합성을 억제하여, 형질막 구조의 파괴를 통해 에르고스테롤 고갈 및 막 성분으로서 에르고스테롤의 기능을 저해하는 라노스테롤 및 다른 14-메틸화된 스테롤의 축적을 일으키는 상기 항진균제에 의해 동시 표적화되는 에르고스테롤 생합성인 방법.The lanosterol of claim 51, wherein the targeted assimilation pathway inhibits ergosterol biosynthesis in the C-14 demethylation step, thereby inhibiting ergosterol depletion and the function of ergosterol as a membrane component through disruption of the plasma membrane structure. And ergosterol biosynthesis co-targeted by the antifungal agent causing the accumulation of other 14-methylated sterols. 제51항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 스쿠알렌 에폭시다제를 억제하고, 이는 다시 진균 세포에서 에르고스테롤 생합성을 억제하여 진균 세포막이 증가된 투과성을 갖도록 하는 상기 항진균제로 동시-표적화되는 에르고스테롤 생합성 인 방법.The ergosterol biosynthesis of claim 51, wherein the targeted assimilation pathway inhibits squalene epoxidase, which in turn is co-targeted with the antifungal agent to inhibit ergosterol biosynthesis in fungal cells such that the fungal cell membrane has increased permeability. How to be. 제51항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 d14-환원효소 및 d7,d8-이소머라제를 억제하는 상기 항진균제로 동시-표적화되는 에르고스테롤 생합성인 방법.The method of claim 51, wherein the targeted assimilation pathway is ergosterol biosynthesis co-targeted with the antifungal agent that inhibits d14-reductase and d7, d8-isomerase. 제51항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, (1,3)β-D-글루칸 신타제를 억제하고, 이는 다시 진균 세포벽에서 β-D-글루칸 합성을 억제하는 상기 항진균제로 동시-표적화되는 진균 세포벽 생합성인 방법.The method of claim 51, wherein the targeted assimilation pathway is co-targeted with the antifungal agent that inhibits (1,3) β-D-glucan synthase, which in turn inhibits β-D-glucan synthesis in the fungal cell wall. The method is fungal cell wall biosynthesis. 제51항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 세포막의 전이 온도를 효과적으로 변화시켜 막 내에 공극이 형성하도록 하여 진균 세포막 내에 유해한 이온 채널을 형성시키는, 진균 세포막 내의 스테롤 (주요 스테롤은 에르고스테롤임)과 결합하는 상기 항진균제로 동시-표적화되는 진균 스테롤 생합성인 방법.52. The sterol in the fungal cell membrane of claim 51, wherein the targeted assimilation pathway effectively changes the transition temperature of the cell membrane to allow voids to form in the membrane to form deleterious ion channels in the fungal cell membrane (main sterol is ergosterol). Fungal sterol biosynthesis co-targeted with the antifungal agent in combination with 제57항에 있어서, 상기 항진균제가 약제로부터의 독성을 방지하기 위해 지질, 리포좀, 지질 복합체 및/또는 콜로이드성 분산액으로의 전달을 위해 제형화되는 것인 방법.The method of claim 57, wherein the antifungal agent is formulated for delivery to lipids, liposomes, lipid complexes and / or colloidal dispersions to prevent toxicity from the medicament. 제51항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 단백질 합성이고, 상기 항진균제가 시토신 투과효소 (permease)에 의해 진균 세포 내로 흡수되고, 5-플루오로우 라실 (5-FU)로 탈아미노화되고, 뉴클레오시드 트리포스페이트로 전환되고, RNA 내로 통합되고, 여기서 미스코딩 (miscoding)을 일으키는 5-FC인 방법.The method of claim 51, wherein the targeted assimilation pathway is protein synthesis, and the antifungal agent is taken up into fungal cells by cytosine permease, deaminoated with 5-fluoro racil (5-FU), and 5FC, which is converted to cleoside triphosphate and integrated into RNA, where miscoding occurs. 제51항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가 진균 연장 인자 EF-2를 억제하는 상기 항진균제로 동시-표적화되는 진균 단백질 합성인 방법.The method of claim 51, wherein the targeted assimilation pathway is fungal protein synthesis co-targeted with the antifungal agent that inhibits fungal elongation factor EF-2. 제51항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 하나 이상의 효소 키틴 신타제 2의 작용을 억제함으로써 진균 키틴 생합성을 억제하는 상기 항진균제로 동시-표적화되는 진균 키틴 생합성인 방법.The method of claim 51, wherein the targeted assimilation pathway is fungal chitin biosynthesis co-targeted with the antifungal agent that inhibits fungal chitin biosynthesis by inhibiting the action of one or more enzymes chitin synthase 2. 제61항에 있어서, 상기 항진균제가 출아 출현 및 성장, 접합 및 포자 형성 동안 키틴의 합성에 필요한 효소인 키틴 신타제 3의 작용을 억제하는 것인 방법.62. The method of claim 61, wherein said antifungal agent inhibits the action of chitin synthase 3, an enzyme required for the synthesis of chitin during emergence and growth, conjugation and sporulation. 제51항에 있어서, 상기 항진균제가 다가 양이온 Fe+3 또는 Al+3을 킬레이팅하여, 미토콘드리아 전자 수송 및 세포성 에너지 생산을 담당하는 금속-의존성 효소의 억제를 일으키고, 또한 진균 세포 내에서 과산화물의 정상적인 분해를 억제하는 것인 방법.52. The method of claim 51, wherein the antifungal agent chelates the polyvalent cation Fe +3 or Al +3 , resulting in the inhibition of metal-dependent enzymes responsible for mitochondrial electron transport and cellular energy production, and also the inhibition of peroxides in fungal cells. To inhibit normal degradation. 제51항에 있어서, 상기 항진균제가 진균에서 2-성분 조절 시스템을 억제하 고, 상기 조절 시스템이 진균 형질막을 가로지르는 신호 변환을 통해 환경에 반응하는 것인 방법.The method of claim 51, wherein the antifungal agent inhibits a two-component regulatory system in the fungus and the regulatory system responds to the environment through signal transduction across the fungal plasma membrane. 제51항에 있어서, 상기 항진균제가, 상기 항진균제를 약화 또는 불활성화시키고 배출 펌프 억제제로서 작용하여, 상기 항진균제의 효과의 회복을 돕기 위해 표적화된 진균이 내성 메카니즘으로서 생산하는 임의의 단백질 또는 효소에 대한 경쟁적 억제제인 제2 분자와 조합되는 것인 방법.53. The method of claim 51, wherein the antifungal agent acts on any protein or enzyme produced by the targeted fungus as a resistance mechanism to attenuate or inactivate the antifungal agent and act as an excretion pump inhibitor, thereby helping to restore the effects of the antifungal agent. In combination with a second molecule that is a competitive inhibitor. 표적 부위를 방사선 조사하기 위해 λn 및 Tn을 조합하는 것; Combining λn and Tn to irradiate the target site; 표적 부위에서 세포 내의 Δp-mito-mam, 및/또는 Δp-mito-fungi, 및/또는 Δp-plas-fungi를 동시에 감소시키는 것; 및Simultaneously decreasing Δp-mito-mam, and / or Δp-mito-fungi, and / or Δp-plas-fungi in the cell at the target site; And 상기 표적 부위에 다수의 항진균제를 동시에 또는 순차적으로 투여하는 것Administering a plurality of antifungal agents simultaneously or sequentially to the target site 을 포함하며, 여기서 표적 부위에서 하나 이상의 세포 동화 경로의 억제가 달성되는 것인, 세포 동화 경로를 억제하고 항진균 분자에 대한 세포 내성 메카니즘을 약화시키기 위해 표적 부위의 세포에서 ΔμH+ 또는 Δμx+를 감소시키는 방법.Wherein the inhibition of one or more cellular assimilation pathways is achieved at the target site, wherein the ΔμH + or Δμx + is reduced in cells of the target site to inhibit the cellular assimilation pathway and attenuate cellular resistance mechanisms against antifungal molecules. How to let. 제66항에 있어서, 하나 이상의 상기 항진균제가, 상기 항진균제 중 하나를 약화 또는 불활성화시키고 배출 펌프 억제제로서 작용하여, 상기 항진균제의 효과의 회복을 돕기 위해 표적화된 진균이 내성 메카니즘으로서 생산하는 임의의 단백 질 또는 효소에 대한 경쟁적 억제제인 제2 분자와 조합되는 것인 방법.67. The protein of claim 66, wherein at least one of the antifungal agents weakens or inactivates one of the antifungal agents and acts as an evacuation pump inhibitor, such that any protein produced by the targeted fungus as a resistance mechanism to assist in the recovery of the effects of the antifungal agent. In combination with a second molecule that is a competitive inhibitor for the vagina or enzyme. 표적 부위를 방사선 조사하기 위해 λn 및 Tn을 조합하는 것; Combining λn and Tn to irradiate the target site; Δp-mito-mam 및/또는 포유동물 형질막횡단 전위 ΔΨ-plas-mam를 감소시키는 것; 및Reducing Δp-mito-mam and / or mammalian transmembrane translocation ΔΨ-plas-mam; And 표적 부위에 항신생물제를 동시에 또는 순차적으로 투여하는 것Simultaneous or sequential administration of anti-neoplastic agents to the target site 을 포함하며, 여기서 표적 부위에서 하나 이상의 세포 동화 경로의 억제가 달성되는 것인, 세포 동화 경로를 억제하고 항신생물제에 대한 세포 내성 메카니즘을 약화시키기 위해 표적 부위의 세포에서 ΔμH+ 또는 Δμx+를 감소시키는 방법.Wherein the inhibition of one or more cellular assimilation pathways is achieved at the target site, wherein ΔμH + or Δμx + is expressed in the cells at the target site to inhibit the cellular assimilation pathway and attenuate cellular resistance mechanisms against anti-neoplastic agents. How to reduce. 제68항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, DNA 내의 구아닌 핵염기와 가교-결합하여, DNA 복제에 필요한 과정인 DNA 가닥의 풀림 및 분리를 불가능하게 함으로써 DNA 복제를 억제하는 상기 항신생물제에 의해 동시 표적화되는 DNA 복제인 방법. 69. The method of claim 68, wherein said targeted assimilation pathway is cross-linked with guanine nucleobases in the DNA, thereby inhibiting DNA replication by disabling and separating DNA strands, a process necessary for DNA replication. And DNA replication co-targeted by. 제68항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, DNA의 동일한 가닥 또는 DNA의 상이한 가닥 내의 2개의 상이한 7-N-구아닌 잔기와 반응하는 상기 항신생물제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제인 방법.The method of claim 68, wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication co-targeted by the anti-neoplastic agent that reacts with two different 7-N-guanine residues in the same strand of DNA or in different strands of DNA. 제68항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 항대사물질로서 작용함으로써 DNA 복제 및 세포 분열을 억제하는 상기 항신생물제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제인 방법.69. The method of claim 68, wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication co-targeted by the anti-neoplastic agent that acts as an anti-metabolite to inhibit DNA replication and cell division. 제68항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 미세관 기능을 방지함으로써 세포 분열을 억제하는 상기 항신생물제에 의해 동시-표적화되는 세포 분열인 방법.The method of claim 68, wherein the targeted assimilation pathway is cell division co-targeted by the anti-neoplastic agent that inhibits cell division by preventing microtubule function. 제68항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 세포가 G1상 및 DNA의 복제로 들어가는 것을 방지함으로써 DNA 복제 및 세포 분열을 억제하는 상기 항신생물제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제인 방법.The method of claim 68, wherein the targeted assimilation pathway is DNA replication co-targeted by the anti-neoplastic agent that inhibits DNA replication and cell division by preventing cells from entering replication of G1 and DNA. 제68항에 있어서, 상기 표적화된 동화 경로가, 미세관의 안정성을 향상시켜, 후기 (anaphase) 동안 염색체의 분리를 방지하는 상기 항신생물제에 의해 동시-표적화되는 세포 분열인 방법.The method of claim 68, wherein the targeted assimilation pathway is cell division that is co-targeted by the anti-neoplastic agent that enhances the stability of the microtubules and prevents the separation of chromosomes during anaphase. 제68항에 있어서, 표적화된 동화 경로가, 적합한 DNA 수퍼코일링 (supercoiling)을 붕괴시킴으로써 DNA의 전사 및 복제를 모두 저해하는, I형 또는 II형 토포이소머라제의 억제에 의해 DNA 복제 및 세포 분열을 억제하는 상기 항신생물제에 의해 동시-표적화되는 DNA 복제인 방법. 69. The method of claim 68, wherein the targeted assimilation pathway inhibits DNA replication and cells by inhibition of type I or type II topoisomerase, which inhibits both transcription and replication of DNA by disrupting suitable DNA supercoiling. And DNA replication co-targeted by the antineoplastic agent that inhibits cleavage.
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