JH
Jie Hui
Author with expertise in Photodynamic Therapy in Oncology and Microbiology
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
8
(50% Open Access)
Cited by:
1
h-index:
16
/
i10-index:
20
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
4

Photoinactivation of Catalase Sensitizes Wide-Ranging Bacteria to ROS-Producing Agents and Immune Cells

Pu‐Ting Dong et al.Jun 24, 2021
+4
J
S
P
Abstract Bacteria have evolved to cope with the detrimental effects of reactive oxygen species (ROS) using their essential molecular components. Catalase, a heme-containing tetramer protein expressed universally in most of the aerobic bacteria, plays an indispensable role in scavenging excess hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Here, through utilization of wild-type and catalase-deficient mutants, we identified catalase as an endogenous therapeutic target of 400-420 nm blue light. Catalase residing in bacteria could be effectively inactivated by blue light, subsequently rendering the pathogens extremely vulnerable to H 2 O 2 and H 2 O 2 -producing agents. As a result, photoinactivation of catalase and H 2 O 2 synergistically eliminate a wide range of catalase-positive planktonic bacteria and P. aeruginosa inside biofilms. In addition, photoinactivation of catalase is shown to facilitate macrophages to defend against intracellular pathogens. The antimicrobial efficacy of catalase photoinactivation is further validated using a Pseudomonas aeruginosa- induced mice abrasion model. Taken together, our findings offer a catalase-targeting phototherapy against multidrug-resistant bacterial infections.
4
Citation1
0
Save
0

Granadaene Photobleaching Reduces the Virulence and Increases Antimicrobial Susceptibility of Streptococcus agalactiae

Sebastian Jusuf et al.Apr 1, 2020
+3
J
P
S
Streptococcus agalactiae , also known as Group B Streptococcus (GBS), is increasingly recognized as a major cause of soft tissue and invasive diseases in the elderly and diabetic populations. Antibiotics like penicillin are used with great frequency to treat these infections, although antimicrobial resistance is increasing among GBS strains and underlines a need for alternative methods not reliant on traditional antibiotics. GBS hemolysin/cytolysin and granadaene pigment are two major linked virulence factors that contribute to GBS pathogenicity. Here we show that photoinactivation of the antioxidant granadaene renders the pathogen more susceptible to killing by mouse macrophages and to hydrogen peroxide killing. Photo-treatment also leads to loss of activity of the linked hemolysin/cytolysin although photoinactivation disproportionally affected the activity of the two factors. Treatment with light also affected GBS membrane permeability and contribute to increased susceptibility to the cell membrane active antibiotic daptomycin and to penicillin. Overall our study demonstrates a dual effect of photobleaching on the virulence and antimicrobial susceptibility of GBS and suggests a novel approach for the treatment of GBS infection. Our findings further provide new insight on the relationship between GBS hemolysin and the granadaene pigment.
0

Annihilation of Methicillin-resistant Staphylococcus aureus via Photobleaching of Staphyloxanthin

Pu‐Ting Dong et al.Dec 1, 2017
+6
L
J
P
Given that the dearth of new antibiotic development loads an existential burden on successful infectious disease therapy, health organizations are calling for alternative approaches to combat methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) infections. Here, we report a drug-free photonic approach to eliminate MRSA through photobleaching of staphyloxanthin, an indispensable membrane-bound antioxidant of S. aureus. The photobleaching process, uncovered through a transient absorption imaging study and quantitated by absorption spectroscopy and mass spectrometry, decomposes staphyloxanthin and sensitizes MRSA to reactive oxygen species attack. Consequently, staphyloxanthin bleaching by low-level blue light eradicates MRSA synergistically with external or internal reactive oxygen species. The effectiveness of this synergistic therapy is validated in MRSA culture, MRSA-infected macrophage cells, S. aureus biofilms, and a mouse wound infection model. Collectively, these findings highlight broad applications of staphyloxanthin photobleaching for treatment of MRSA infections.
0

Photo-Disassembly of Membrane Microdomains Revives Conventional Antibiotics against MRSA

Jie Hui et al.Sep 26, 2019
+11
P
J
J
Confronted with the rapid evolution and dissemination of antibiotic resistance, there is an urgent need to develop alternative treatment strategies for drug-resistant pathogens. Here, we present an unconventional approach to restore the susceptibility of methicillin-resistant S. aureus (MRSA) to a broad spectrum of conventional antibiotics via photo-disassembly of functional membrane microdomains. The photo-disassembly of microdomains is based on effective photolysis of staphyloxanthin, the golden carotenoid pigment that gives its name. Upon pulsed laser treatment, cell membranes are found severely disorganized and malfunctioned to defense antibiotics, as unveiled by membrane permeabilization, membrane fluidification, and detachment of membrane protein, PBP2a. Consequently, our photolysis approach increases susceptibility and inhibits development of resistance to a broad spectrum of antibiotics including penicillins, quinolones, tetracyclines, aminoglycosides, lipopeptides, and oxazolidinones.
4

Photoinactivation of catalase sensitizes Candida albicans and Candida auris to ROS-producing agents and immune cells

Pu‐Ting Dong et al.Aug 31, 2021
+4
S
Y
P
Abstract Nearly all organisms found in nature have evolved and developed their own specific strategies to cope with reactive oxygen species (ROS). Catalase, a heme-containing tetramer protein expressed in a broad range of aerobic fungi, has been utilized as an essential enzymatic ROS detoxifying mechanism, and shows remarkable efficiency in degrading hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) for fungal cell survival and host invasion. Here, we demonstrate that catalase inactivation with blue light renders fungal cells highly susceptible to ROS attack, thus resembling a ‘strength-to-weakness optical switch’. To unveil catalase as the underlying molecular target of blue light and its inactivation mechanism, we systematically compared wild-type Candida albicans to a catalase-deficient mutant strain for susceptibility to ROS in the absence/presence of 410 nm treatment. Upon testing on a wide range of fungal species and strains, we found that intracellular catalase could be effectively and universally inactivated by 410 nm blue light. We find that the photoinactivation of catalase in combination with ROS-generating agents is highly effective and potent in achieving full eradication of multiple fungal species and strains, including multiple clinical strains of Candida auris , the causative agent of the global fungal epidemic. In addition, photoinactivation of catalase is shown to facilitate macrophage killing of intracellular Candida albicans . The antifungal efficacy of catalase photoinactivation is further validated using a Candida albicans -induced mouse model of skin abrasion. Taken together, our findings offer a novel catalase-photoinactivation approach to address multidrug-resistant Candida infections.
0

Fiber Optic Devices for Diagnostics and Therapy in Photomedicine

Yubing Hu et al.Jun 25, 2024
+2
J
P
Y
Abstract Photonic technologies have made enormous impacts on modern medicine, advancing disease diagnostics and treatments as well as health monitoring. A long‐standing challenge in the use of light and its widespread effects in photomedicine is the finite penetration of light in tissues. However, judiciously engineered optical fibers helped overcome this challenge and advance light delivery to deep tissues with spatial precision and desired accessibility. In recent years, the development of photonic technologies including optical biomaterials, fiber functionalization, and biomedical device innovations has greatly expanded the scope of light‐based healthcare. Here, the fundamentals and materials of fiber optics to endow themselves with biocompatibility, flexibility, and diverse functionalities required for long‐term implantation are overviewed. The design strategies of lab‐on‐fiber techniques, operation requirements to construct fiber optic sensors, and their health monitoring applications as wearable and implantable devices are presented. The use of fiber optics in major light‐based therapeutic modalities including optogenetics, photodynamic therapy, photobiomodulation, photochemical cross–linking, and photothermal therapy is illustrated to enhance their effectiveness, specificity, and feasibility. In short, a comprehensive review is provided on the fiber optic techniques and the latest photonic devices, which are envisioned to evolve photomedicine in clinical and point‐of‐care practices.
0

Antimicrobial blue light-bathing therapy for wound infection control

Jie Hui et al.Apr 16, 2024
+10
W
Y
J
Abstract The prevalence of antibiotic resistance and tolerance in wound infection management poses a serious and growing health threat, necessitating the exploration of alternative approaches. Antimicrobial blue light therapy offers an appealing, non-pharmacological solution. However, its practical application has been hindered by the requirement for high irradiance levels, which particularly raises safety concerns. Here, we introduce a light-bathing strategy that employs prolonged, continuous exposure to blue light at an irradiance range lower by more than an order of magnitude (5 mW/cm 2 ). This method consistently applies bacteriostatic pressure, keeping wound bioburden low, all while minimizing photothermal risks. Leveraging tailor-made, wearable light-emitting patches, we conducted preclinical trials on rat models of wound infection, demonstrating its safety and efficacy for suppressing infections induced by methicillin- resistant S. aureus and multidrug-resistant P. aeruginosa . Our results pave a new way for the application of blue light therapy in wound care.
0

Modulation of Tannic Acid on the Cholesteric Structure of Cellulose Nanocrystals

Jie Hui et al.Jun 26, 2024
Z
M
K
J
The chiral nematic phase structure, formed by the self-assembly of cellulose nanocrystals (CNCs) in an aqueous suspension and maintained in a solid film, shows great potential for optical applications. To achieve complex structures in optical devices, it is crucial to subject CNCs to specific shearing processes, such as spinning and printing. Understanding the structural and property changes of the CNC liquid crystal phase in these processes is of utmost importance. In this study, we investigated the effect of adding tannic acid (TA) on the rheological properties and cholesteric phase structures of CNCs/TA mixed suspensions. By calculating the surface site interaction points, we observed that TA can adsorb onto the surface of CNC rods in suspensions through hydrogen bonding. Through characterization techniques, such as polarized optical microscopy, rheology, and synchrotron SAXS, we examined the effects of TA addition on the microstructure and rheological properties of the CNC liquid crystal phase and clarified the change relating to the system composition. Under the same CNC concentration, the volume fraction of the anisotropic phase, the pitch, and the rod spacing of the cholesteric phase were not significantly affected by the addition of TA. However, the system viscosity was significantly reduced with the appropriate amount of TA (2 wt %), in a wide range of CNC concentrations (up to 15 wt % CNCs). The flow indexes (