PL228178B1 - Wykorzystanie nowych kompleksów Ru(IV) i Ru(VI) jako inhibitorów procesu tworzenia sie biofilmu bakteryjnego - Google Patents
Wykorzystanie nowych kompleksów Ru(IV) i Ru(VI) jako inhibitorów procesu tworzenia sie biofilmu bakteryjnegoInfo
- Publication number
- PL228178B1 PL228178B1 PL411704A PL41170415A PL228178B1 PL 228178 B1 PL228178 B1 PL 228178B1 PL 411704 A PL411704 A PL 411704A PL 41170415 A PL41170415 A PL 41170415A PL 228178 B1 PL228178 B1 PL 228178B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- biofilm
- biofilm formation
- inhibitors
- utilization
- bacterial
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 6
- 230000032770 biofilm formation Effects 0.000 title claims description 5
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 title claims description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 title description 8
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 claims description 5
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 4
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 241001240958 Pseudomonas aeruginosa PAO1 Species 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008029 eradication Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAJLTMBBAVVMQO-UHFFFAOYSA-N 1h-benzimidazol-2-ylmethanol Chemical compound C1=CC=C2NC(CO)=NC2=C1 IAJLTMBBAVVMQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 1
- 241000191070 Escherichia coli ATCC 8739 Species 0.000 description 1
- 101150026476 PAO1 gene Proteins 0.000 description 1
- 206010067268 Post procedural infection Diseases 0.000 description 1
- 206010057190 Respiratory tract infections Diseases 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001317 epifluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 239000003966 growth inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229920000140 heteropolymer Polymers 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 208000020029 respiratory tract infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 150000003303 ruthenium Chemical class 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical class [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000002485 urinary effect Effects 0.000 description 1
- 208000019206 urinary tract infection Diseases 0.000 description 1
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wykorzystania związków koordynacyjnych ratenu na +IV oraz +VI stopniu utlenienia, jako inhibitorów wzrostu biofllmu. Istotą wynalazku jest zastosowanie kompleksów (HL)4[RuIVCi6]-2Ci-4H2O oraz (HL)2[RuVICl6]-2Cl-2C2H5OH-2H2O, gdzie L = 2-hydroksymetylobenzimidazol o wzorach 1 i 2 przedstawionych na rysunku 1, do hamowania wzrostu bakterii w postaci biofllmu z Gram-ujemnych gatunków - Pseudomonas aeruginosa i Eschericha coli oraz Gram-dodatniej - Staphylococcus aureus.
Drobnoustroje występujące w środowisku naturalnym rzadko spotyka się w postaci wolnopływających komórek, ponieważ tworzą zwykle skupiska zwane biofilmem. Powstające formacje przylegają zarówno do powierzchni biotycznych jak i abiotycznych, a także rozwijają się na granicy faz [1-3]. Szczególne zagrożenie stanowią mikroorganizmy tworzące biofilmy i bytujące w miejscach o dużej wilgotności np.: umywalki, klimatyzatory, wodociągi czy instalacje wodne [1]. Owa zdolność bakterii chorobotwórczych do wzrostu w postaci biofllmu jest szczególnie niebezpieczna dla pacjentów. Do większości zakażeń dochodzi w warunkach szpitalnych (65%) i jest to związane ze stosowanym sprzętem medycznym [4]. Szacuje się, iż około 80% wszystkich infekcji bakteryjnych wiąże się ze zjawiskiem powstawania biofllmu [5]. Odnosi się to przede wszystkim do zakażeń dróg moczowych i oddechowych [6], a także do infekcji pooperacyjnych [7], Zmodyfikowana struktura błony zewnętrznej biofllmu stanowiąca warstwę heteropolimerów, skutecznie chroni komórki bakteryjne przed działaniem antybiotyków oraz zapewnia bakterii warunki do przetrwania i dalszego rozwoju [8], Efektem tego jest większa oporność wspomnianych skupisk na bakteriostatyki i utrudnione leczenie [9]. Problem związany z poszukiwaniem skutecznych środków służących zahamowaniu wzrostu biofllmu jest ciągle aktualny i znajduje się w polu zainteresowań wielu chemików, biochemików i mikrobiologów [10-14]. Pomimo iż, zwalczanie wysokiej oporności komórek drobnoustrojów, jest tematem wielu prac, nie znaleziono jak dotąd właściwego rozwiązania. Dotychczasowe strategie zapobiegania tworzeniu się i/lub eradykacji biofilmów bakteryjnych są oparte m.in. na inhibitorach komunikacji pomiędzy komórkami bakteryjnymi [15].
Niniejszy wynalazek dostarcza nowej strategii w zakresie wykorzystania chlorkowych kompleksów rutenu na +IV oraz + VI stopniu utlenienia, wykazujących inhibicyjną aktywność wobec wzrostu biofllmu bakteryjnego z Gram-ujemnych gatunków Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli oraz Gram-dodatniej Staphylococcus aureus.
Wynalazek przedstawiono w poniższym przykładzie wykonania.
W badaniach wykorzystano bakterie z gatunków Pseudomonas aeruginosa PAO1 i LES B58 [16], Escherichia coli ATCC 8739 oraz Staphylococcus aureus ATCC 6538P [17]. Hodowle mikroorganizmów prowadzono w temperaturze 37°C na podłożu płynnym TSB (Biocorp) z zastosowaniem wytrząsania (160 rpm). Czas prowadzenia hodowli wynosił 24 h. Następnie hodowlę rozcieńczono 100-krotnie przy użyciu świeżego podłoża 0,5 x TSB i przeniesiono do studzienek w 96-dołkowej płytce mikrotitracyjnej. Do każdej z przygotowanych próbek dodano 1 mM roztworów kompleksów (HL)4[RuIVCl6]-2Cl-4H2O i (HL)2[RuVICl6]-2Cl-2C2H5OH-2H2O.
Proces inkubacji prowadzono w atmosferze 5% CO2 i temperaturze 37°C w czasie 24 h. Następnie usunięto z hodowli komórki planktoniczne poprzez trójkrotne płukanie dołków płytki 0,9% roztworem soli fizjologicznej. W kolejnym etapie biofilm bakteryjny zabarwiono 0,01% roztworem fioletu krystalicznego podczas 15 minutowej inkubacji w temperaturze pokojowej. Powstały nadmiar barwnika usunięto poprzez trójkrotne odmycie próbek 0,9% roztworem soli fizjologicznej. Następnie, do dołków płytki dodano 80% roztworu alkoholu etylowego i całość inkubowano w temperaturze pokojowej przez kolejne 15 min. Ma to na celu wyekstrahowanie zawartego w biofilmie barwnika. Absorbancję uwolnionego barwnika zmierzono przy długości fali 595 nm z użyciem czytnika płytek mikrotitracyjnych (Infinite 200PRO, Tecan).
Uzyskane wyniki świadczą o znacznej redukcji masy biofilmu, spowodowanej działaniem kompleksów rutenu. Badany parametr redukcji dla wykorzystanych szczepów waha się w granicach od 31,8% do 58,3% - Tabela 1. Najwyższą wartość redukcji stanowiącą aż 58,3% odnotowano dla eradykacji biofllmu ze szczepu P. aeruginosa PAO1 traktowanego 1 mM roztworem kompleksu Ru(IV). Dodatkowo, wpływ kompleksów (HL)4[RuIVCl6]-2Cl-4H2O i (HL)2[RuVICl6]-2Cl-2C2H5OH-2H2O na morfologię mikrokoloni biofllmu zobrazowano za pomocą mikroskopii epi-fluorescencyjnej (mikroskop CARL ZEISS axio scope.a1) (Rysunek 2). Obserwacje wskazują, że badane związki mogą
PL 228 178 B1 uczestniczyć w mechanizmie agregacji komórek bakterii, a po przedostaniu się do wnętrza struktury działać bakteriobójczo, hamując wzrost masy biofilmów.
Pozycje literaturowe
[1] R. M. Donlan, „Biofilms: Microbial life on surfaces”, Emerg. Infect. Dis., 2002, 8(9): 881-890.
[2] W. M. Dunne Jr, „Bacterial adhesion: seen any good biofilms lately?”, Clin. Microbiol. Rev., 2002,15: 155-166.
[3] K. K. Jefferson „What drives bacteria to produce a biofilm?”, FEMS Microbiol. Lett., 2004, 236:163-173.
[4] R. M. Donlan, „Biofilms and Device-Associated Infections”, Emerg. Infect. Dis., 2001, 7(2): 277-28.
[5] D. Davies, „Understanding biofilm resistance to antibacterial agents”, Nat. Rev. Drug Discov., 2003, 2: 114-122.
[6] R. M. Donlan, J. W. Costerton, „Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms”, Clin. Microbiol. Rev., 2002,15: 167-193.
[7] R. D. Wolcott, V. Gontcharova, Y. Sun, A. Zischakau, S. E. Dowd, (2009). „Bacterial diversity in surgical site infections: not just aerobic cocci any more”, J. Wound Care, 2009, 18(8): 317-323.
[8] P. S. Stewart, J. W. Costerton, (2001). „Antibiotic resistance of bacteria in biofilms”, Lancet, 2001, 358(9276): 135-138.
[9] N. H0iby, T. Bjarnsholt, M. Givskov, S. Molin, O. Ciofu, „Antibiotic resistance of bacterial biofilms”, Int. J. Antimicrob. Agents, 2010, 35: 322-332.
[10] M. Chen, Q. Yu, H. Sun, „Novel Strategies for the Prevention and Treatment of Biofilm Related Infections”, Int. J. Mol. Sci., 2013,14: 18488-18501.
[11] I. Patel, V. Patel, A. Thakkar, V. Kothari, „Microbial Biofilms: Microbes in Social Mode”, IJBRP, 2013, 1: 19-34.
[12] S. D. Stowe, J. J. Richards, A. T. Tucker, R. Thompson, Ch. Melander, J. Cavanagh, „AntiBiofilm Compounds Derived from Marine Sponges”, Mar. Drugs, 2011,9: 2010-2035.
[13] S. M. Abdel-Aziz, A. Aeron, „Bacterial Biofilm: Dispersai and Inhibition Strategies”, SAJ Biotechnology, 2014,1, ISSN: 2375-6713.
[14] D. G. Davies, G. G. Geesey, „Regulation of the Alginate Biosynthesis Gene algC in Pseudomonas aeruginosa during Biofilm Development in Continuous Culture”, AEM, 1995, 61(3): 860-867.
[15] N. C. Cady, K. A. McKean, J. Behnke, R. Kubec, A. P. Mosier, S. H. Kasper, D. S. Burz, RA. Musah, „Inhibition of biofilm formation, quorum sensing and infection in Pseudomonas aeruginosa by natural products-inspired organosulfur compounds”. PLoS ONE, 2012, 7(6): e38492-e38492.
[16] A. De Soyza, A. J. Hall, E. Mahenthiralingam, P. Drevinek, W. Kaca, Z. Drulis-Kawa,
S. R. Stoitsova, V. Toth, T. Coenye, J. E. A. Zlosnik, J. L. Bums, I. Sa' -Correia, D.De Vos, J-P Pimay,
T. J. Kidd, D. Reid, J. Manos, J. Klockgether, L. Wiehlmann, B. Tummler, S. McClean, C. Winstanley, “Developing an international Pseudomonas aeruginosa reference panel”, Microbiology Open, 2013, 2(6): 1010-1023.
[17] M. Machovsky, I. Kuritka, P. Bazant, D. Vesela, P. Saha, „Antibacterial performance of ZnO-based fillers with mesoscale structured morphology in model medical PVC composites” Mater. Sci. Eng. C, 2014, 41: 70-77.
PL228 178 Β1
Tabela 1
Wpływ kompleksów Ru(IV) i Ru(VI) na redukcję masy biofllmu bakteryjnego dla szczepów Staphylococcus aureus, Escherichia coli oraz Pseudomonas aeruginosa PAO1 i LES B58
| Badany szczep | |||||
| S. aureus | E. coli | P. aeruginosa | P. aeruginosa | ||
| Kompleks rutenu | ATCC 653 8P | ATCC 8739 | PAO1 | LES B58 | |
| Redukcja | Ru(IV) | 41,1 | 49,3 | 58,3 | 38,4 |
| biofllmu [%] | Ru(VI) | 36,8 | 35,2 | 31,8 | 37,6 |
Zastrzeżenia patentowe
Claims (4)
- Zastrzeżenia patentowe1. Nowy sposób inhibicji wzrostu bakterii w postaci biofllmu za pomocą chlorkowych związków koordynacyjnych Ru(IV) i Ru(VI), znamienny tym, że związki wykazują hamujące działanie wobec bakterii Gram-ujemnych Pseudomonas aeruginosa, Eschericha coli oraz Gramdodatniej Staphylococcus aureus.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że inhibitory tworzenia biofllmu obecne są w podłożu hodowlanym w stężeniach od 0,5 μΜ do 2 mM.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces inhibicji tworzenia biofllmu prowadzi się w temperaturze od 16°C do 44°C.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces inhibicji tworzenia biofllmu prowadzi się w warunkach napowietrzania, mikroaerofilnych oraz beztlenowych.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL411704A PL228178B1 (pl) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Wykorzystanie nowych kompleksów Ru(IV) i Ru(VI) jako inhibitorów procesu tworzenia sie biofilmu bakteryjnego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL411704A PL228178B1 (pl) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Wykorzystanie nowych kompleksów Ru(IV) i Ru(VI) jako inhibitorów procesu tworzenia sie biofilmu bakteryjnego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL411704A1 PL411704A1 (pl) | 2016-09-26 |
| PL228178B1 true PL228178B1 (pl) | 2018-02-28 |
Family
ID=56942370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL411704A PL228178B1 (pl) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Wykorzystanie nowych kompleksów Ru(IV) i Ru(VI) jako inhibitorów procesu tworzenia sie biofilmu bakteryjnego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL228178B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL424896A1 (pl) * | 2018-03-15 | 2019-09-23 | Politechnika Łódzka | Zastosowanie polimerowych pochodnych N-acetylocysteiny |
-
2015
- 2015-03-23 PL PL411704A patent/PL228178B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL424896A1 (pl) * | 2018-03-15 | 2019-09-23 | Politechnika Łódzka | Zastosowanie polimerowych pochodnych N-acetylocysteiny |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL411704A1 (pl) | 2016-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cos et al. | Biofilms: an extra hurdle for effective antimicrobial therapy | |
| RU2648356C2 (ru) | Бактерицидные композиции | |
| Reddy et al. | Alkylimidazolium ionic liquids for biofilm control: Experimental studies on controlling multispecies biofilms in natural waters | |
| Sang et al. | Synthesis and preservative application of quaternized carboxymethyl chitosan containing guanidine groups | |
| ES2488869T3 (es) | Composiciones de dibromomalonamida y su uso como biocidas | |
| Guezennec et al. | Exopolysaccharides from unusual marine environments inhibit early stages of biofouling | |
| CN109181325B (zh) | 一种沥青路面复合抗微生物老化剂的复配方法 | |
| Lee et al. | Silver ion-exchanged sodium titanate and resulting effect on antibacterial efficacy | |
| JP2009527346A (ja) | リゾチーム含有組成物を使用する水設備における微生物増殖を制御する方法 | |
| WO2021003419A1 (en) | Methods to reduce contamination, biofilm and fouling from water systems, surfaces, and products | |
| CN113350327A (zh) | 肉桂酸及其衍生物作为抗菌剂在抑制人源性病菌中的应用 | |
| CN113016798A (zh) | 一种低温杀菌剂 | |
| Mahami et al. | Biofilm-associated infections: public health implications | |
| Saidi et al. | Slime producing, heavy metals and antibiotics resistance in Aeromonas hydrophila isolated in Tunisia | |
| Možina et al. | Mechanisms of microbial resistance in biofilms | |
| WO2019018087A1 (en) | DISPERSION METHOD OF BIOFILM | |
| CN110974838B (zh) | 金化合物在制备抗菌剂中的应用 | |
| CN103945698B (zh) | 邻苯基苯酚和银的抗微生物组合物 | |
| CN106879602A (zh) | 一种协同抑细菌和抗细菌生物膜形成的组合物 | |
| JP2018507845A (ja) | 相乗的抗微生物組成物 | |
| CN114431227A (zh) | 一种生物膜杀菌增效剂、杀菌组合物及生物膜去除方法 | |
| WO2020257578A1 (en) | Probiotic and chemical control of biofilms | |
| US20100173996A1 (en) | Synergistic mixtures of opp and dgh | |
| CN110946149B (zh) | 一种用于油漆、涂料、水体和木材的杀菌杀藻增效组合物及其应用 | |
| US20260137086A1 (en) | Methods to reduce contamination, biofilm and fouling from water systems, surfaces, and products |