Attività Antibiofilm delle Nanoparticelle di Chitosano Contro l'Escherichia Coli Uropatogeno
Valutazione dell'Attività Antibiobiofilm delle Nanoparticelle di Chitosano Contro Escherichia Coli Uropatogeno Isolato dagli Ospedali Universitari di Assiut
- Isolamento di Escherichia coli uropatogeno (UPEC) e determinazione dei loro profili di sensibilità antimicrobica.
- Valutazione della capacità di formazione di biofilm degli isolati di UPEC.
- Valutazione dell'efficacia antibiofilm delle nanoparticelle di chitosano da sole e in combinazione con ciprofloxacina contro gli isolati di UPEC.
- Esame dell'efficacia del rivestimento con nanoparticelle di chitosano nel prevenire la formazione di biofilm da parte di UPEC sulle superfici dei cateteri urinari.
- Valutazione dell'impatto delle nanoparticelle di chitosano sui livelli di espressione dei geni associati al biofilm in UPEC.
Panoramica dello studio
Stato
Condizioni
Intervento / Trattamento
Descrizione dettagliata
Le infezioni del tratto urinario (UTI) rimangono tra le infezioni batteriche più diffuse a livello globale, causando un onere sanitario sostanziale, con Escherichia coli uropatogeno (UPEC) responsabile della maggior parte dei casi sia in contesti comunitari che ospedalieri. Le infezioni del tratto urinario associate a catetere (CAUTI) rappresentano una proporzione significativa delle infezioni associate all'assistenza sanitaria a causa dell'adesione batterica e della formazione di biofilm sui cateteri urinari a dimora. La formazione di biofilm consente ai microrganismi di aderire a superfici abiotiche e di produrre una matrice polimerica extracellulare che migliora la sopravvivenza batterica in condizioni ambientali avverse.
I batteri associati al biofilm mostrano una maggiore resistenza alle risposte immunitarie dell'ospite e agli agenti antimicrobici, contribuendo a infezioni croniche e ricorrenti. Le cellule incorporate nei biofilm possono dimostrare una tolleranza agli antibiotici marcatamente elevata rispetto ai batteri planctonici, limitando il successo terapeutico. Sebbene gli antibiotici sistemici rimangano il cardine del trattamento, la crescente resistenza antimicrobica tra i ceppi di UPEC formanti biofilm evidenzia la necessità di strategie antibiofilm alternative.
Il chitosano, un biopolimero di origine naturale, ha attirato l'attenzione grazie alla sua biocompatibilità, biodegradabilità e proprietà antimicrobiche intrinseche. Il chitosano altera le membrane batteriche e inibisce la formazione della matrice di biofilm e l'adesione superficiale. Evidenze emergenti indicano che il chitosano può downregolare l'espressione genica correlata al biofilm coinvolta nell'adesione e nella sintesi di polisaccaridi extracellulari. Inoltre, la formulazione in nanoparticelle migliora la penetrazione del chitosano nei biofilm e aumenta l'efficienza antimicrobica rispetto alle forme polimeriche in massa. Inoltre, le nanoparticelle di chitosano possono migliorare la diffusione degli antibiotici e dimostrare un'attività antibiofilm sinergica se combinate con la ciprofloxacina.
La ciprofloxacina, un antibiotico fluorochinolone ampiamente utilizzato nelle UTI, ha dimostrato un'inibizione parziale della formazione di biofilm attraverso l'interferenza con la replicazione del DNA batterico, l'adesione batterica iniziale alle superfici, la riduzione dell'espressione di geni correlati al biofilm, l'attività di quorum sensing e la diminuzione della produzione di sostanze polimeriche extracellulari (EPS); tuttavia, la sua efficacia è ridotta contro i biofilm maturi. Di conseguenza, le nanoparticelle di chitosano possono dimostrare un'attività antibiofilm potenziata se combinate con la ciprofloxacina.
Nonostante i risultati promettenti, studi limitati hanno valutato i rivestimenti con nanoparticelle di chitosano su superfici di cateteri clinicamente rilevanti contro isolati di UPEC. Pertanto, l'indagine su questa strategia potrebbe offrire un approccio preventivo efficace per le CAUTI e supportare pratiche migliorate di controllo delle infezioni.
Tipo di studio
Iscrizione (Stimato)
Contatti e Sedi
Contatto studio
- Nome: Yasmin G Shazly, Demonstrator
- Numero di telefono: +20 109 017 7354
- Email: yasmin.g.shazly@aun.edu.eg
Luoghi di studio
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Assiut Governorate
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Asyut, Assiut Governorate, Egitto
- Faculty of Medicine, Assiut University, Microbiology and Immunity department
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Criteri di partecipazione
Criteri di ammissibilità
Età idonea allo studio
- Adulto
- Adulto più anziano
Accetta volontari sani
Metodo di campionamento
Popolazione di studio
I campioni di urina verranno raccolti in modo asettico per l'isolamento di E. coli uropatogeno.
Solo i pazienti che soddisfano i criteri di inclusione e forniscono il consenso verranno inclusi.
Descrizione
Criteri di inclusione:
1. Pazienti (ricoverati o ambulatoriali) con diagnosi clinica di infezione delle vie urinarie (IVU).
2. Presenza di batteriuria significativa nell'urinocoltura (≥10⁵ UFC/mL per urina del mitto intermedio, o come clinicamente indicato).
3. Isolamento di Escherichia coli come unico o predominante patogeno dall'urinocoltura.
4. Pazienti di qualsiasi età e di entrambi i sessi. 5. Pazienti che non hanno ricevuto terapia antibiotica nelle precedenti 48-72 ore.
Criteri di esclusione:
1. Pazienti che hanno ricevuto terapia antibiotica sistemica nelle 48-72 ore precedenti alla raccolta del campione di urina.
2. Urinocolture che mostrano batteriuria non significativa (<10⁵ UFC/mL per urina del mitto intermedio, a meno che non sia clinicamente giustificato).
3. Crescita polimicrobica nell'urinocoltura (crescita batterica mista suggestiva di contaminazione).
4. Isolamento di organismi diversi da Escherichia coli. 5. Campioni di urina raccolti in modo improprio, con perdite o contaminati. 6. Pazienti non disposti a fornire il consenso informato.
Piano di studio
Come è strutturato lo studio?
Dettagli di progettazione
Cosa sta misurando lo studio?
Misure di risultato primarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
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Percentuale di inibizione del biofilm degli isolati di UPEC da parte delle nanoparticelle di chitosano da sole e in combinazione con la ciprofloxacina
Lasso di tempo: 24 ore dopo il trattamento delle colture batteriche in vitro.
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L'esito primario è la riduzione della formazione di biofilm di isolati di Escherichia coli uropatogeni (UPEC) con forte produzione di biofilm dopo trattamento con concentrazioni sub-inibitorie di nanoparticelle di chitosano da sole o combinate con ciprofloxacina.
La biomassa del biofilm sarà quantificata utilizzando il saggio con piastra microtiter di violetto di cristallo, e la percentuale di inibizione sarà calcolata utilizzando i valori di densità ottica (OD) secondo la seguente formula: [(ODcontrollo - ODtrattato)/ODcontrollo] × 100.
Ogni esperimento sarà eseguito in triplicato e verranno riportati i valori medi.
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24 ore dopo il trattamento delle colture batteriche in vitro.
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Misure di risultato secondarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
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Concentrazione minima inibitoria (MIC) delle nanoparticelle di chitosano e della ciprofloxacina contro gli isolati di UPEC
Lasso di tempo: 18-24 ore dopo l'inoculazione
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La MIC delle nanoparticelle di chitosano e della ciprofloxacina sarà determinata per gli isolati UPEC che formano biofilm forti utilizzando il metodo della microdiluizione in brodo in piastre da micropozzetto sterili da 96 pozzetti.
Diluzioni seriali a due vie di ciascun agente verranno preparate in brodo di soia tripticato (TSB) e inoculate con sospensioni batteriche standardizzate.
La MIC sarà registrata come la concentrazione più bassa che non mostra crescita batterica visibile rispetto ai controlli di crescita.
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18-24 ore dopo l'inoculazione
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Efficacia del rivestimento con nanoparticelle di chitosano nella prevenzione della formazione di biofilm da UPEC su segmenti di catetere urinario
Lasso di tempo: 18-24 ore dopo l'incubazione batterica sui segmenti di catetere rivestiti.
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Questo risultato valuta la capacità del rivestimento in nanoparticelle di chitosano di inibire la formazione di biofilm su segmenti di catetere urinario di 1 cm.
I segmenti rivestiti saranno incubati con sospensioni standardizzate di UPEC per 18 ore.
La biomassa del biofilm sarà quantificata mediante colorazione con violetto di cristallo, solubilizzazione con etanolo e misurazione della densità ottica (OD) a 595 nm.
La percentuale di inibizione del biofilm sarà calcolata come [(ODcontrollo - ODtrattato)/ODcontrollo] × 100.
Gli esperimenti saranno eseguiti in duplicato.
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18-24 ore dopo l'incubazione batterica sui segmenti di catetere rivestiti.
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Espressione genica relativa dei geni associati al biofilm (fimH e luxS) negli isolati di UPEC dopo trattamento con nanoparticelle di chitosano
Lasso di tempo: Immediatamente dopo 24 ore di trattamento di colture batteriche in vitro.
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L'esito secondario è la variazione nei livelli di espressione dei geni fimH e luxS in isolati di UPEC con forte formazione di biofilm dopo trattamento con nanoparticelle di chitosano.
L'acido ribonucleico (RNA) sarà estratto, convertito in DNA complementare (cDNA) e analizzato mediante reazione a catena della polimerasi quantitativa in tempo reale (qRT-PCR) con SYBR Green.
L'espressione genica sarà normalizzata rispetto al gene di riferimento rpoD e calcolata utilizzando il metodo 2-ΔΔCt.
Ogni reazione sarà eseguita in triplicato e saranno riportati i valori medi.
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Immediatamente dopo 24 ore di trattamento di colture batteriche in vitro.
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Collaboratori e investigatori
Sponsor
Pubblicazioni e link utili
Pubblicazioni generali
- 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.
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