Kitosaninano-osien antibiofilmiaktiivisuus virtsatietulehdusta aiheuttavaa Escherichia Coli -bakteeria vastaan
Kitosaninano hiukkasten antibiofilmi-aktiivisuuden arviointi uropatogeenista Escherichia Coli:sta, joka on eristetty Assiut University Hospitals -sairaaloista
- Uropatogeenisen Escherichia coli (UPEC) eristäminen ja niiden antimikrobisten herkkyysmallien määrittäminen.
- UPEC-isolaattien biofilmiä muodostavan kapasiteetin arviointi.
- Kitosaanin nanohiukkasten antibiofilmin tehokkuuden arviointi yksinään ja yhdessä siprofloksasiinin kanssa UPEC-isolaatteja vastaan.
- Kitosaanin nanohiukkasten pinnoitteen tehokkuuden tutkiminen UPEC:n biofilmin muodostumisen estämisessä virtsakatetrien pinnoilla.
- Kitosaanin nanohiukkasten vaikutuksen arviointi biofilmiin liittyvien geenien ilmentymistasoihin UPEC:ssä.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Tila
Ehdot
Interventio / Hoito
Yksityiskohtainen kuvaus
Virtsatietulehdukset (UTI) ovat edelleen maailmanlaajuisesti yleisimpiä bakteeritartuntoja, aiheuttaen huomattavan terveydenhuollon rasituksen, ja uropatogeeninen Escherichia coli (UPEC) on vastuussa suurimmasta osasta tapauksista sekä yhteisö- että sairaalaolosuhteissa. Katetriin liittyvät virtsatietulehdukset (CAUTI) muodostavat merkittävän osan terveydenhuollon yhteydessä esiintyvistä infektioista bakteerien tarttumisen ja biofilmin muodostumisen vuoksi pysyvissä virtsakatetreissa. Biofilmin muodostuminen mahdollistaa mikro-organismien kiinnittymisen elottomille pinnoille ja ulkoisen polymeerimatriisin tuottamisen, mikä parantaa bakteerien selviytymistä haitallisissa ympäristöolosuhteissa.
Biofilmiin liittyvät bakteerit osoittavat lisääntynyttä vastustuskykyä isäntäorganismin immuunivasteille ja antimikrobisille aineille, mikä edistää kroonisten ja toistuvien infektioiden kehittymistä. Biofilmiin upotetut solut voivat osoittaa merkittävästi kohonnutta antibioottisietokykyä verrattuna planktonisiin bakteereihin, mikä rajoittaa hoitomenestyksen mahdollisuuksia. Vaikka systeemiset antibiootit pysyvät hoidon peruspilarina, kasvava antimikrobinen resistenssi biofilmiä muodostavissa UPEC-kannoissa korostaa vaihtoehtoisten antibiofilmi-strategioiden tarvetta.
Kitosan, luonnosta peräisin oleva biopolymeeri, on herättänyt huomiota biokompatibiliteettinsa, biohajoavuutensa ja luontaisen antimikrobisten ominaisuuksiensa vuoksi. Kitosan häiritsee bakteerikalvoja ja estää biofilmin matriisin muodostumista sekä pintakiinnittymistä. Uudet tutkimustulokset osoittavat, että kitosani voi alentaa biofilmiin liittyvää geeniekspressiota, joka on mukana tarttumisessa ja ulkoisen polysakkaridin synteesissä. Lisäksi nanopartikkelimuotoilu parantaa kitosanin tunkeutumista biofilmeihin ja parantaa antimikrobista tehoa verrattuna bulkkipolymeerimuotoihin. Lisäksi kitosanin nanopartikkelit voivat parantaa antibioottien diffuusiota ja osoittaa synergististä antibiofilmiaktiivisuutta yhdistettynä siprofloksasiiniin.
Siprofloksasiini, laajalti UTI-hoidossa käytetty fluorokinoloniantibiootti, on osoittanut osittaista biofilmin muodostumisen estoa häiritsemällä bakteerien DNA-replikaatiota, bakteerien alkuperäistä pintakiinnittymistä, vähentämällä biofilmiin liittyvien geenien ilmentymistä, kvooritunnistustoimintaa ja vähentämällä ulkoisten polymeeristen aineiden (EPS) tuotantoa; sen teho kuitenkin heikkenee kypsien biofilmien kohdalla. Tästä johtuen kitosanin nanopartikkelit voivat osoittaa tehostunutta antibiofilmiaktiivisuutta yhdistettynä siprofloksasiiniin.
Lupaavista havainnoista huolimatta rajallinen määrä tutkimuksia on arvioinut kitosanin nanopartikkelipäällysteitä kliinisesti merkityksellisillä katetripinnoilla UPEC-eristymiä vastaan. Siksi tämän strategian tutkiminen saattaa tarjota tehokkaan ennaltaehkäisevän lähestymistavan CAUTI:hin ja tukea parannettuja infektioiden ehkäisykäytäntöjä.
Opintotyyppi
Ilmoittautuminen (Arvioitu)
Yhteystiedot ja paikat
Opiskeluyhteys
- Nimi: Yasmin G Shazly, Demonstrator
- Puhelinnumero: +20 109 017 7354
- Sähköposti: yasmin.g.shazly@aun.edu.eg
Opiskelupaikat
-
-
Assiut Governorate
-
Asyut, Assiut Governorate, Egypti
- Faculty of Medicine, Assiut University, Microbiology and Immunity department
-
-
Osallistumiskriteerit
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
- Aikuinen
- Vanhempi Aikuinen
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Näytteenottomenetelmä
Tutkimusväestö
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
1. Potilaat (sisä- tai ulkopotilaat), joilla on kliinisesti diagnosoitu virtsatieinfektio (VTI).
2. Merkittävän bakteerivirtsan esiintyminen virtsaviljelmässä (≥10⁵ CFU/mL keskipisaralle tai kliinisesti osoitettu).
3. Escherichia coli -bakteerin eristäminen ainoana tai vallitsevana patogeenina virtsaviljelmästä.
4. Potilaat kaikista ikäryhmistä ja molemmista sukupuolista. 5. Potilaat, jotka eivät ole saaneet antibioottihoidosta 48–72 tunnin aikana ennen tutkimukseen osallistumista.
Poissulkemiskriteerit:
1. Potilaat, jotka ovat saaneet systemaattista antibioottihoidosta 48–72 tunnin aikana ennen virtsanäytteen keräämistä.
2. Virtsaviljelmissä esiintyy merkityksetöntä bakteerivirtsaa (<10⁵ CFU/mL keskipisaralle, ellei kliinisesti perusteltua).
3. Polymikrobinen kasvu virtsaviljelmässä (sekabakteerikasvu, joka viittaa kontaminaatioon).
4. Muiden organismien kuin Escherichia coli -bakteerin eristäminen. 5. Väärin kerätyt, vuotavat tai kontaminoituneet virtsanäytteet. 6. Potilaat, jotka eivät suostu antamaan tietoon perustuvaa suostumusta.
Opintosuunnitelma
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Prosenttiosuus UPEC-isolaattien biofilmin estosta kitosaaninano-osasilla yksinään ja yhdistettynä siprofloksasiiniin
Aikaikkuna: 24 tuntia bakteeriviljelmien käsittelyn jälkeen in vitro.
|
Ensisijainen tavoite on vahvoja biofilmiä tuottavien virtsatietulehduksen aiheuttajien Escherichia coli (UPEC) -kantojen biofilm-muodostuksen vähentäminen käsittelyn jälkeen sub-inhibitorisilla pitoisuuksilla kitosaaninanojakoisia yksinään tai yhdistettynä siprofloksasiiniin.
Biofilmin biomassa mitataan käyttäen kristallivioletin mikrotitrauslevyassayta, ja inhibitioprosentti lasketaan käyttäen optista tiheyttä (OD) arvoja seuraavan kaavan mukaisesti: [(ODkontrolli - ODkäsitelty)/ODkontrolli] × 100.
Jokainen koe suoritetaan kolminkertaisesti ja keskiarvot raportoidaan.
|
24 tuntia bakteeriviljelmien käsittelyn jälkeen in vitro.
|
Toissijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Kitosaninano-osasten ja siprofloksasiinin vähimmäisinhibitiokonsentraatio (MIC) UPEC-isolaatteja vastaan
Aikaikkuna: 18-24 tuntia inokulaation jälkeen
|
Kitosaninanopartikkelien ja siprofloksasiinin MIC määritetään voimakkaasti biofilmia muodostaville UPEC-isolaateille käyttämällä liemimikrolaimennusmenetelmää steriileissä 96-kuoppaisissa mikrotitrauslevyissä.
Kunkin aineen kaksinkertaiset sarjalaimennukset valmistetaan tryptoni-soijaliemessä (TSB) ja inokuloidaan standardoiduilla bakteerijannoilla.
MIC kirjataan matalimpana pitoisuutena, joka ei näytä näkyvää bakteerikasvua verrattuna kasvukontrollien kanssa.
|
18-24 tuntia inokulaation jälkeen
|
|
Kitosaanin nanopartikkelipäällysteen tehokkuus UPEC-biofilmin muodostumisen estämisessä virtsakatetrin osissa
Aikaikkuna: 18-24 tuntia bakteerien inkubaation jälkeen pinnoitetuilla katetrien osilla.
|
Tämä lopputulos arvioi kitosaanin nanohiukkaspäällysteen kykyä estää biofilmin muodostuminen 1 cm:n virtsakatetrin osilla.
Päällystetyt osat inkuboidaan standardoiduilla UPEC-suspensioilla 18 tunnin ajan.
Biofilmin biomassaa mitataan kiteisen violetin värjäyksellä, etanolilla liuottamalla ja optisen tiheyden (OD) mittauksella 595 nm:n aallonpituudella.
Biofilmin estoprosentti lasketaan kaavalla [(ODkontrolli - ODkäsitelty) / ODkontrolli] × 100.
Kokeet suoritetaan kahdessa kopiossa.
|
18-24 tuntia bakteerien inkubaation jälkeen pinnoitetuilla katetrien osilla.
|
|
Suhteellinen geeniekspressio biofilmia ylläpitäviin geeneihin (fimH ja luxS) UPEC-isolaateissa kitosaanin nanopartikkelikäsittelyn jälkeen
Aikaikkuna: Välittömästi 24 tunnin bakteeriviljelmien käsittelyn jälkeen in vitro.
|
Toissijainen lopputulos on fimH- ja luxS-geenien ilmentymistasojen muutos voimakkaasti biofilmiä muodostavissa UPEC-isolaateissa kitosaninanopartikkelien hoidon jälkeen.
Ribonukleiinihappo (RNA) eristetään, muunnetaan komplementaariseksi DNA:ksi (cDNA) ja analysoidaan SYBR Green -kvantitatiivisella reaaliaikaisella polymeraasiketjureaktiolla (qRT-PCR).
Geenin ilmentyminen normalisoidaan kotitalousgeeniin rpoD ja lasketaan käyttäen 2-ΔΔCt-menetelmää.
Jokainen reaktio suoritetaan kolminkertaisesti, ja keskiarvot raportoidaan.
|
Välittömästi 24 tunnin bakteeriviljelmien käsittelyn jälkeen in vitro.
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Sponsori
Julkaisuja ja hyödyllisiä linkkejä
Yleiset julkaisut
- 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.
Opintojen ennätyspäivät
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Arvioitu)
Ensisijainen valmistuminen (Arvioitu)
Opintojen valmistuminen (Arvioitu)
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Ensimmäinen Lähetetty (Todellinen)
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Todellinen)
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Viimeksi vahvistettu
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Avainsanat
Muita asiaankuuluvia MeSH-ehtoja
Muut tutkimustunnusnumerot
- Not assigned yet
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .