Aktywność antybiofilmowa nanocząsteczek chitozanu przeciwko uropatogennym szczepom Escherichia coli
Ocena aktywności przeciwbiofilmowej nanocząsteczek chitozanu wobec uropatogennych szczepów Escherichia coli izolowanych ze szpitali uniwersyteckich w Asjucie
- Izolacja uropatogennych szczepów Escherichia coli (UPEC) oraz określenie ich wzorców wrażliwości na środki przeciwdrobnoustrojowe.
- Ocena zdolności izolatów UPEC do tworzenia biofilmu.
- Badanie skuteczności przeciwbiofilmowej nanocząstek chitozanu samodzielnie oraz w połączeniu z cyprofloksacyną przeciwko izolatom UPEC.
- Badanie skuteczności powłoki z nanocząstek chitozanu w zapobieganiu tworzeniu biofilmu przez UPEC na powierzchniach cewników moczowych.
- Ocena wpływu nanocząstek chitozanu na poziomy ekspresji genów związanych z tworzeniem biofilmu w UPEC.
Przegląd badań
Status
Warunki
Interwencja / Leczenie
Szczegółowy opis
Zakażenia dróg moczowych (ZUM) pozostają jednymi z najczęstszych zakażeń bakteryjnych na świecie, powodując znaczne obciążenie systemu opieki zdrowotnej, przy czym uropatogenne szczepy Escherichia coli (UPEC) odpowiadają za większość przypadków zarówno w środowisku pozaszpitalnym, jak i szpitalnym. Zakażenia dróg moczowych związane z cewnikowaniem (CAUTI) stanowią znaczną część zakażeń związanych z opieką zdrowotną, co wynika z adhezji bakteryjnej i tworzenia biofilmu na długotrwale założonych cewnikach moczowych. Tworzenie biofilmu umożliwia mikroorganizmom przyleganie do powierzchni abiotycznych i wytwarzanie zewnątrzkomórkowej macierzy polimerowej, która zwiększa przeżywalność bakterii w niekorzystnych warunkach środowiskowych.
Bakterie związane z biofilmem wykazują zwiększoną oporność na odpowiedź immunologiczną gospodarza i środki przeciwdrobnoustrojowe, przyczyniając się do przewlekłych i nawracających zakażeń. Komórki osadzone w biofilmie mogą wykazywać znacznie podwyższoną tolerancję na antybiotyki w porównaniu z bakteriami planktonicznymi, co ogranicza sukces terapeutyczny. Chociaż antybiotyki ogólnoustrojowe pozostają podstawą leczenia, rosnąca oporność przeciwdrobnoustrojowa wśród szczepów UPEC tworzących biofilm podkreśla potrzebę alternatywnych strategii antybiofilmowych.
Chitozan, naturalnie pozyskiwany biopolimer, przyciąga uwagę ze względu na swoją biokompatybilność, biodegradowalność i wewnętrzne właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Chitozan uszkadza błony bakteryjne i hamuje tworzenie macierzy biofilmu oraz adhezję powierzchniową. Nowe dowody wskazują, że chitozan może obniżać ekspresję genów związanych z biofilmem, zaangażowanych w adhezję i syntezę zewnątrzkomórkowych polisacharydów. Ponadto, formuła nanocząsteczek poprawia penetrację chitozanu do biofilmu i zwiększa skuteczność przeciwdrobnoustrojową w porównaniu z formami masowego polimeru. Co więcej, nanocząsteczki chitozanu mogą poprawiać dyfuzję antybiotyku i wykazywać synergistyczną aktywność antybiofilmową w połączeniu z cyprofloksacyną.
Cyprofloksacyna, antybiotyk fluorochinolonowy szeroko stosowany w ZUM, wykazała częściowe hamowanie tworzenia biofilmu poprzez zakłócanie replikacji bakteryjnego DNA, początkowej adhezji bakterii do powierzchni, redukcji ekspresji genów związanych z biofilmem, aktywności wyczuwania kworum (quorum sensing) oraz zmniejszenia produkcji zewnątrzkomórkowych substancji polimerowych (EPS); jednak jej skuteczność jest zmniejszona wobec dojrzałych biofilmów. W konsekwencji, nanocząsteczki chitozanu mogą wykazywać zwiększoną aktywność antybiofilmową w połączeniu z cyprofloksacyną.
Pomimo obiecujących wyników, ograniczone badania oceniały powłoki nanocząsteczek chitozanu na klinicznie istotnych powierzchniach cewników wobec izolatów UPEC. Dlatego zbadanie tej strategii może oferować skuteczne podejście prewencyjne dla CAUTI i wspierać ulepszone praktyki kontroli zakażeń.
Typ studiów
Zapisy (Szacowany)
Kontakty i lokalizacje
Kontakt w sprawie studiów
- Nazwa: Yasmin G Shazly, Demonstrator
- Numer telefonu: +20 109 017 7354
- E-mail: yasmin.g.shazly@aun.edu.eg
Lokalizacje studiów
-
-
Assiut Governorate
-
Asyut, Assiut Governorate, Egipt
- Faculty of Medicine, Assiut University, Microbiology and Immunity department
-
-
Kryteria uczestnictwa
Kryteria kwalifikacji
Wiek uprawniający do nauki
- Dorosły
- Starszy dorosły
Akceptuje zdrowych ochotników
Metoda próbkowania
Badana populacja
Opis
Kryteria włączenia:
1. Pacjenci (hospitalizowani lub ambulatoryjni) z klinicznie rozpoznanym zakażeniem dróg moczowych (ZUM).
2. Obecność istotnej bakteriurii w posiewie moczu (≥10⁵ jtk/ml dla moczu ze środkowego strumienia lub według wskazań klinicznych).
3. Wyizolowanie Escherichia coli jako jedynego lub dominującego patogenu z posiewu moczu.
4. Pacjenci w każdym wieku i obu płci. 5. Pacjenci, którzy nie otrzymywali antybiotykoterapii w ciągu ostatnich 48-72 godzin.
Kryteria wyłączenia:
1. Pacjenci, którzy otrzymywali systemową antybiotykoterapię w ciągu ostatnich 48-72 godzin przed pobraniem próbki moczu.
2. Posiewy moczu wykazujące nieistotną bakteriurię (<10⁵ jtk/ml dla moczu ze środkowego strumienia, chyba że klinicznie uzasadnione).
3. Wzrost polimikrobowy w posiewie moczu (mieszany wzrost bakterii sugerujący zanieczyszczenie).
4. Wyizolowanie organizmów innych niż Escherichia coli. 5. Nieprawidłowo pobrane, przeciekające lub zanieczyszczone próbki moczu. 6. Pacjenci niechętni do wyrażenia świadomej zgody.
Plan studiów
Jak projektuje się badanie?
Szczegóły projektu
Co mierzy badanie?
Podstawowe miary wyniku
Miara wyniku |
Opis środka |
Ramy czasowe |
|---|---|---|
|
Procent inhibicji biofilmu izolatów UPEC przez same nanocząstki chitozanu oraz w połączeniu z cyprofloksacyną
Ramy czasowe: 24 godziny po leczeniu kultur bakteryjnych in vitro.
|
Głównym celem jest zmniejszenie tworzenia biofilmu przez izolaty uropatogennej Escherichia coli (UPEC) silnie produkujące biofilm po leczeniu subinhibicyjnymi stężeniami nanocząsteczek chitozanu samodzielnie lub w połączeniu z cyprofloksacyną.
Biomasa biofilmu zostanie określona ilościowo za pomocą testu mikropłytek z krystalicznym fioletem, a procent inhibicji zostanie obliczony przy użyciu wartości gęstości optycznej (OD) według następującego wzoru: [(ODkontrola - ODleczony)/ODkontrola] × 100.
Każde doświadczenie zostanie przeprowadzone w trzech powtórzeniach, a wartości średnie zostaną przedstawione.
|
24 godziny po leczeniu kultur bakteryjnych in vitro.
|
Miary wyników drugorzędnych
Miara wyniku |
Opis środka |
Ramy czasowe |
|---|---|---|
|
Minimalne stężenie hamujące (MIC) nanocząsteczek chitozanu i cyprofloksacyny wobec izolatów UPEC
Ramy czasowe: 18-24 godziny po inokulacji
|
MIC nanocząsteczek chitozanu i cyprofloksacyny zostanie określony dla silnie tworzących biofilm izolatów UPEC metodą mikrorozcieńczeń w sterylnych 96-dołkowych płytkach mikropożywkowych.
Dwukrotne rozcieńczenia seryjne każdego środka zostaną przygotowane w bulionie sojowym tryptykazy (TSB) i zaszczepione standaryzowanymi zawiesinami bakteryjnymi.
MIC zostanie zarejestrowany jako najniższe stężenie, które nie wykazuje widocznego wzrostu bakteryjnego w porównaniu z kontrolami wzrostu.
|
18-24 godziny po inokulacji
|
|
Skuteczność powłoki z nanocząsteczek chitozanu w zapobieganiu tworzeniu się biofilmu UPEC na segmentach cewnika moczowego
Ramy czasowe: 18-24 godzin po inkubacji bakteryjnej na powlekanych segmentach cewnika.
|
To badanie ocenia zdolność powłoki z nanocząstek chitozanu do hamowania tworzenia biofilmu na 1-cm odcinkach cewników moczowych.
Powlekane odcinki będą inkubowane ze standaryzowanymi zawiesinami UPEC przez 18 godzin.
Biomasę biofilmu będzie się określać ilościowo poprzez barwienie fioletem krystalicznym, rozpuszczanie w etanolu i pomiar gęstości optycznej (OD) przy 595 nm.
Procent inhibicji biofilmu będzie obliczany jako [(ODkontrola - ODpróbka)/ODkontrola] × 100.
Eksperymenty będą przeprowadzane w duplikacie.
|
18-24 godzin po inkubacji bakteryjnej na powlekanych segmentach cewnika.
|
|
Względna ekspresja genów związanych z tworzeniem biofilmu (fimH i luxS) w izolatach UPEC po leczeniu nanocząsteczkami chitozanu
Ramy czasowe: Natychmiast po 24-godzinnym leczeniu kultur bakteryjnych in vitro.
|
Drugorzędowym efektem jest zmiana w poziomach ekspresji genów fimH i luxS w izolatach UPEC o silnym tworzeniu biofilmu po leczeniu nanocząsteczkami chitozanu.
Kwas rybonukleinowy (RNA) zostanie wyizolowany, przekształcony w komplementarny DNA (cDNA) i przeanalizowany przy użyciu ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy w czasie rzeczywistym (qRT-PCR) z SYBR Green.
Ekspresja genów zostanie znormalizowana do genu referencyjnego rpoD i obliczona metodą 2-ΔΔCt.
Każdą reakcję przeprowadzi się w trzech powtórzeniach, a wyniki przedstawione będą jako wartości średnie.
|
Natychmiast po 24-godzinnym leczeniu kultur bakteryjnych in vitro.
|
Współpracownicy i badacze
Sponsor
Publikacje i pomocne linki
Publikacje ogólne
- 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.
Daty zapisu na studia
Główne daty studiów
Rozpoczęcie studiów (Szacowany)
Zakończenie podstawowe (Szacowany)
Ukończenie studiów (Szacowany)
Daty rejestracji na studia
Pierwszy przesłany
Pierwszy przesłany, który spełnia kryteria kontroli jakości
Pierwszy wysłany (Rzeczywisty)
Aktualizacje rekordów badań
Ostatnia wysłana aktualizacja (Rzeczywisty)
Ostatnia przesłana aktualizacja, która spełniała kryteria kontroli jakości
Ostatnia weryfikacja
Więcej informacji
Terminy związane z tym badaniem
Słowa kluczowe
Dodatkowe istotne warunki MeSH
Inne numery identyfikacyjne badania
- Not assigned yet
Informacje o lekach i urządzeniach, dokumenty badawcze
Bada produkt leczniczy regulowany przez amerykańską FDA
Bada produkt urządzenia regulowany przez amerykańską FDA
Te informacje zostały pobrane bezpośrednio ze strony internetowej clinicaltrials.gov bez żadnych zmian. Jeśli chcesz zmienić, usunąć lub zaktualizować dane swojego badania, skontaktuj się z register@clinicaltrials.gov. Gdy tylko zmiana zostanie wprowadzona na stronie clinicaltrials.gov, zostanie ona automatycznie zaktualizowana również na naszej stronie internetowej .