Risoluzione dell'antibiotico resistenza in biofilm mediante sistemi di nanotecnologie

Infections related to medical devices are increasingly caused by biofilm-producing bacteria, with prosthetic joint infections predominantly caused by Gram-positive bacteria, such as coagulase-negative staphylococci and Staphylococcus aureus, alongside a substantial Gram-negative species including Pseudomonas aeruginosa and Enterobacterales. Since biofilm is complex structure, it is characterized by a high tolerance to antimicrobial substances, with staphylococcal and Cutibacterium acnes isolates showing particular resistance to antibiotics. This study aims to investigate the discrepancy between the MBEC (minimum biofilm eradication concentration) and the MIC (minimum inhibition concentration), with the goal of optimizing and minimizing the antibiotic’s dosage required for effective therapy. Furthermore, the study will evaluate the efficacy of antibiotic-loaded nanocapsules as a targeted delivery system to eradicate the biofilm. To achieve this, in vitro assays will be performed on clinical isolates using penicillin, clindamycin, tetracycline, ciprofloxacin and colistin at decreasing concentrations, ranging from 300 ug/mL to 0.00003 ug/mL. The discrepancy found in the MIC versus the MBEC was useful in order to encapsulate the right amount of drug and create a more targeted delivery system that could bypass the EPS matrix, in order to make the antibiotic available to the bacteria cells. Ultimately, these findings could provide a novel approach in the treatment of infections related to biofilm on medical devices.

Le infezioni correlate ai dispositivi medici sono sempre più spesso causate da batteri produttori di biofilm; le infezioni delle protesi articolari, in particolare, sono causate prevalentemente da batteri Gram-positivi, quali gli stafilococchi coagulasi-negativi e lo Staphylococcus aureus, oltre che da un numero significativo di specie Gram-negative, tra cui lo Pseudomonas aeruginosa e gli Enterobacterales. Poiché il biofilm è una struttura complessa, è caratterizzato da un’elevata tolleranza alle sostanze antimicrobiche; in particolare, gli isolati stafilococcici e di Cutibacterium acnes mostrano particolare resistenza agli antibiotici. Questo studio mira a indagare la discrepanza tra la MBEC (concentrazione minima di eradicazione del biofilm) e la MIC (concentrazione minima inibitoria), con l’obiettivo di ottimizzare e ridurre al minimo il dosaggio di antibiotico necessario per una terapia efficace. Inoltre, lo studio valuterà l’efficacia delle nanocapsule caricate con antibiotici come sistema di somministrazione mirata per eradicare il biofilm. A tal fine, verranno eseguiti test in vitro su isolati clinici utilizzando penicillina, clindamicina, tetraciclina, ciprofloxacina e colistina a concentrazioni decrescenti, comprese tra 300 ug/mL e 0,00003 ug/mL. La discrepanza riscontrata tra la MIC e la MBEC si è rivelata utile per incapsulare la giusta quantità di farmaco e creare un sistema di somministrazione più mirato in grado di aggirare la matrice di EPS, al fine di rendere l’antibiotico disponibile alle cellule batteriche. In definitiva, questi risultati potrebbero fornire un approccio innovativo nel trattamento delle infezioni correlate al biofilm sui dispositivi medici.