Actividad Antibiofilm de Nanopartículas de Quitosano contra Escherichia Coli Uropatógena
Evaluación de la Actividad Antibiofilm de Nanopartículas de Quitosano Frente a Escherichia Coli Uropatógena Aislada en los Hospitales Universitarios de Asiut
- Aislamiento de Escherichia coli uropatógena (UPEC) y determinación de sus patrones de sensibilidad antimicrobiana.
- Evaluación de la capacidad de formación de biopelículas de los aislamientos de UPEC.
- Evaluación de la eficacia antibiopelícula de las nanopartículas de quitosano solas y en combinación con ciprofloxacino contra los aislamientos de UPEC.
- Examen de la eficacia del recubrimiento de nanopartículas de quitosano en la prevención de la formación de biopelículas por UPEC en las superficies de catéteres urinarios.
- Evaluación del impacto de las nanopartículas de quitosano en los niveles de expresión de genes asociados a biopelículas en UPEC.
Descripción general del estudio
Estado
Condiciones
Intervención / Tratamiento
Descripción detallada
Las infecciones del tracto urinario (ITU) siguen estando entre las infecciones bacterianas más prevalentes a nivel mundial, causando una carga sanitaria sustancial, con Escherichia coli uropatógena (UPEC) responsable de la mayoría de los casos tanto en entornos comunitarios como hospitalarios. Las infecciones del tracto urinario asociadas a catéteres (ITU-AC) representan una proporción importante de las infecciones asociadas a la atención sanitaria debido a la adhesión bacteriana y la formación de biopelículas en los catéteres urinarios permanentes. La formación de biopelículas permite a los microorganismos adherirse a superficies abióticas y producir una matriz polimérica extracelular que mejora la supervivencia bacteriana en condiciones ambientales adversas.
Las bacterias asociadas a biopelículas exhiben una mayor resistencia a las respuestas inmunitarias del huésped y a los agentes antimicrobianos, contribuyendo a infecciones crónicas y recurrentes. Las células incrustadas en las biopelículas pueden demostrar una tolerancia a los antibióticos notablemente elevada en comparación con las bacterias planctónicas, lo que limita el éxito terapéutico. Aunque los antibióticos sistémicos siguen siendo la base del tratamiento, el aumento de la resistencia antimicrobiana entre las cepas de UPEC formadoras de biopelículas subraya la necesidad de estrategias antibiopelícula alternativas.
El quitosano, un biopolímero de origen natural, ha atraído la atención debido a su biocompatibilidad, biodegradabilidad y propiedades antimicrobianas intrínsecas. El quitosano altera las membranas bacterianas e inhibe la formación de la matriz de la biopelícula y la adhesión superficial. Evidencia emergente indica que el quitosano puede regular a la baja la expresión génica relacionada con la biopelícula involucrada en la adhesión y la síntesis de polisacáridos extracelulares. Además, la formulación de nanopartículas mejora la penetración del quitosano en las biopelículas y mejora la eficacia antimicrobiana en comparación con las formas de polímero a granel. Además, las nanopartículas de quitosano pueden mejorar la difusión de antibióticos y demostrar actividad antibiopelícula sinérgica cuando se combinan con ciprofloxacino.
La ciprofloxacina, un antibiótico fluoroquinolona ampliamente utilizado en las ITU, ha demostrado una inhibición parcial de la formación de biopelículas a través de la interferencia con la replicación del ADN bacteriano, la adhesión bacteriana inicial a las superficies, la reducción de la expresión de genes relacionados con la biopelícula, la actividad de detección de quórum y la disminución de la producción de sustancias poliméricas extracelulares (EPS); sin embargo, su eficacia se reduce contra biopelículas maduras. En consecuencia, las nanopartículas de quitosano pueden demostrar una actividad antibiopelícula mejorada cuando se combinan con ciprofloxacino.
A pesar de los hallazgos prometedores, estudios limitados han evaluado los recubrimientos de nanopartículas de quitosano en superficies de catéteres clínicamente relevantes contra aislados de UPEC. Por lo tanto, investigar esta estrategia puede ofrecer un enfoque preventivo eficaz para las ITU-AC y apoyar prácticas mejoradas de control de infecciones.
Tipo de estudio
Inscripción (Estimado)
Contactos y Ubicaciones
Estudio Contacto
- Nombre: Yasmin G Shazly, Demonstrator
- Número de teléfono: +20 109 017 7354
- Correo electrónico: yasmin.g.shazly@aun.edu.eg
Ubicaciones de estudio
-
-
Assiut Governorate
-
Asyut, Assiut Governorate, Egipto
- Faculty of Medicine, Assiut University, Microbiology and Immunity department
-
-
Criterios de participación
Criterio de elegibilidad
Edades elegibles para estudiar
- Adulto
- Adulto Mayor
Acepta Voluntarios Saludables
Método de muestreo
Población de estudio
Descripción
Criterios de inclusión:
1. Pacientes (hospitalizados o ambulatorios) diagnosticados clínicamente con infección del tracto urinario (ITU).
2. Presencia de bacteriuria significativa en el cultivo de orina (≥10⁵ UFC/mL para orina de micción media, o según lo indicado clínicamente).
3. Aislamiento de Escherichia coli como patógeno único o predominante en el cultivo de orina.
4. Pacientes de cualquier edad y ambos sexos. 5. Pacientes que no han recibido terapia antibiótica en las últimas 48-72 horas.
Criterios de exclusión:
1. Pacientes que recibieron terapia antibiótica sistémica en las 48-72 horas previas a la recolección de la muestra de orina.
2. Cultivos de orina que muestran bacteriuria insignificante (<10⁵ UFC/mL para orina de micción media, a menos que esté clínicamente justificado).
3. Crecimiento polimicrobiano en el cultivo de orina (crecimiento bacteriano mixto que sugiere contaminación).
4. Aislamiento de organismos distintos de Escherichia coli. 5. Muestras de orina recolectadas incorrectamente, con fugas o contaminadas. 6. Pacientes que no desean dar su consentimiento informado.
Plan de estudios
¿Cómo está diseñado el estudio?
Detalles de diseño
¿Qué mide el estudio?
Medidas de resultado primarias
Medida de resultado |
Medida Descripción |
Periodo de tiempo |
|---|---|---|
|
Porcentaje de inhibición de biopelícula de aislados de UPEC por nanopartículas de quitosano solas y en combinación con ciprofloxacina
Periodo de tiempo: 24 horas después del tratamiento de cultivos bacterianos in vitro.
|
El resultado principal es la reducción en la formación de biopelículas de aislados de Escherichia coli uropatógena (UPEC) con fuerte producción de biopelículas tras el tratamiento con concentraciones subinhibitorias de nanopartículas de quitosano solo o combinadas con ciprofloxacino.
La biomasa de la biopelícula se cuantificará utilizando el ensayo de placa de microtitulación con cristal violeta, y el porcentaje de inhibición se calculará utilizando los valores de densidad óptica (DO) según la siguiente fórmula: [(DOcontrol - DOTratado)/DOcontrol] × 100.
Cada experimento se realizará por triplicado y se informarán los valores medios.
|
24 horas después del tratamiento de cultivos bacterianos in vitro.
|
Medidas de resultado secundarias
Medida de resultado |
Medida Descripción |
Periodo de tiempo |
|---|---|---|
|
Concentración Inhibitoria Mínima (CIM) de nanopartículas de quitosano y ciprofloxacino contra aislamientos de UPEC
Periodo de tiempo: 18-24 horas después de la inoculación
|
La CMI de las nanopartículas de quitosano y la ciprofloxacina se determinará para los aislados de UPEC con formación fuerte de biopelículas utilizando el método de microdilución en caldo en placas de microtitulación de 96 pocillos estériles.
Se prepararán diluciones seriadas al doble de cada agente en caldo de soja tripticasa (TSB) y se inocularán con suspensiones bacterianas estandarizadas.
La CMI se registrará como la concentración más baja que no muestre crecimiento bacteriano visible en comparación con los controles de crecimiento.
|
18-24 horas después de la inoculación
|
|
Efectividad del recubrimiento de nanopartículas de quitosano en la prevención de la formación de biopelículas de UPEC en segmentos de catéter urinario
Periodo de tiempo: 18-24 horas después de la incubación bacteriana en segmentos de catéter recubiertos.
|
Este resultado evalúa la capacidad del recubrimiento de nanopartículas de quitosano para inhibir la formación de biopelículas en segmentos de catéter urinario de 1 cm.
Los segmentos recubiertos se incubarán con suspensiones estandarizadas de UPEC durante 18 horas.
La biomasa de la biopelícula se cuantificará mediante tinción con cristal violeta, solubilización con etanol y medición de la densidad óptica (DO) a 595 nm.
El porcentaje de inhibición de la biopelícula se calculará como [(DOcontrol - DOTratado)/DOcontrol] × 100.
Los experimentos se realizarán por duplicado.
|
18-24 horas después de la incubación bacteriana en segmentos de catéter recubiertos.
|
|
Expresión génica relativa de genes asociados a biopelículas (fimH y luxS) en aislamientos de UPEC tras el tratamiento con nanopartículas de quitosano
Periodo de tiempo: Inmediatamente después de 24 horas de tratamiento de cultivos bacterianos in vitro.
|
El resultado secundario es el cambio en los niveles de expresión de los genes fimH y luxS en aislados de UPEC con formación de biofilm fuerte tras el tratamiento con nanopartículas de quitosano.
Se extraerá ácido ribonucleico (ARN), se convertirá a ADN complementario (ADNc) y se analizará mediante reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real (qRT-PCR) con SYBR Green. La expresión génica se normalizará al gen de mantenimiento rpoD y se calculará mediante el método 2-ΔΔCt. Cada reacción se realizará por triplicado y se informarán los valores medios. |
Inmediatamente después de 24 horas de tratamiento de cultivos bacterianos in vitro.
|
Colaboradores e Investigadores
Patrocinador
Publicaciones y enlaces útiles
Publicaciones Generales
- Oliveira MCF, Canellas ALB, Berbert LC, Cardoso AM, Silva VA, Garutti SST, et al. Assessment of antimicrobial resistance and virulence of biofilm-forming uropathogenic Escherichia coli from Rio de Janeiro. Antibiotics (Basel). 2025;14(9):869.
- Wiegand I, Hilpert K, Hancock REW. Agar and broth dilution methods to determine the minimal inhibitory concentration (MIC) of antimicrobial substances. Nat Protoc. 2020;15(6):1957-1978.
- Obaid NA, Alzahrani AM, Alaryni BA, Almegrin FF, Alsubhi RS, Alzahrani RS, et al. Effectiveness of chitosan coating catheter in preventing catheter-associated urinary tract infection (CAUTI). J Pharm Res Int. 2022;34(19A):6-19.
- Fattah RAFA, Fathy FEZY, Mohamed TAH, Elsayed MS. Effect of chitosan nanoparticles on quorum sensing-controlled virulence factors and expression of LasI and RhlI genes among Pseudomonas aeruginosa clinical isolates. AIMS Microbiol. 2021;7(4):415-430.
- Yao H, Liu J, Jiang X, Chen F, Lu X, Zhang J. Analysis of the clinical effect of combined drug susceptibility to guide medication for carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae patients based on the Kirby-Bauer disk diffusion method. Infect Drug Resist 2021; 14: 79-87.
- Hooton TM, Gupta K. Urinary tract infections and asymptomatic bacteriuria in adults. N Engl J Med. 2021;384(11):1028-37.
- Singh S, et al. Nanotechnology-based coatings for prevention of catheter-associated infections. Nanomedicine. 2024; 52:102640.
- Yan J, Bassler BL. Surviving as a community: biofilm tolerance mechanisms. Cell Host Microbe. 2022;30(1):15-26.
- Flemming HC, Wuertz S. Bacteria and archaea on Earth and their biofilms. Nat Rev Microbiol. 2021;19(4):247-60.
- Klein RD, Hultgren SJ. Urinary tract infections: microbial pathogenesis and host response. Nat Rev Microbiol. 2020;18(4):211-26.
- Sahariah P, Masson M. Antimicrobial chitosan nanoparticles: applications and mechanisms. Biomacromolecules. 2021;22(2):363-380.
Fechas de registro del estudio
Fechas importantes del estudio
Inicio del estudio (Estimado)
Finalización primaria (Estimado)
Finalización del estudio (Estimado)
Fechas de registro del estudio
Enviado por primera vez
Primero enviado que cumplió con los criterios de control de calidad
Publicado por primera vez (Actual)
Actualizaciones de registros de estudio
Última actualización publicada (Actual)
Última actualización enviada que cumplió con los criterios de control de calidad
Última verificación
Más información
Términos relacionados con este estudio
Palabras clave
Términos MeSH relevantes adicionales
Otros números de identificación del estudio
- Not assigned yet
Información sobre medicamentos y dispositivos, documentos del estudio
Estudia un producto farmacéutico regulado por la FDA de EE. UU.
Estudia un producto de dispositivo regulado por la FDA de EE. UU.
Esta información se obtuvo directamente del sitio web clinicaltrials.gov sin cambios. Si tiene alguna solicitud para cambiar, eliminar o actualizar los detalles de su estudio, comuníquese con register@clinicaltrials.gov. Tan pronto como se implemente un cambio en clinicaltrials.gov, también se actualizará automáticamente en nuestro sitio web. .