Valutazione delle attività antimicrobiche di nanoparticelle e superfici nanostrutturate in vitro

Patricia S. Holt-Torres; Yiqing Chen; Huinan  Hannah Liu

doi:10.3791/64712

È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

Articolo metodologico

Valutazione delle attività antimicrobiche di nanoparticelle e superfici nanostrutturate in vitro

4.7K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/64712

⸱

21 aprile 2023

Patricia S. Holt-Torres¹ , Yiqing Chen³ , Huinan Hannah Liu¹^,²^,³

¹Microbiology Graduate Program, University of California, Riverside, ²Department of Bioengineering, University of California, Riverside, ³Materials Science & Engineering Program, University of California, Riverside

In questo articolo

Sommario

Introduciamo quattro metodi per valutare le attività antimicrobiche delle nanoparticelle e delle superfici nanostrutturate utilizzando tecniche in vitro . Questi metodi possono essere adattati per studiare le interazioni di diverse nanoparticelle e superfici nanostrutturate con una vasta gamma di specie microbiche.

Abstract

Le attività antimicrobiche delle nanoparticelle e delle superfici nanostrutturate, come argento, ossido di zinco, biossido di titanio e ossido di magnesio, sono state esplorate in precedenza in contesti clinici e ambientali e in prodotti alimentari di consumo. Tuttavia, la mancanza di coerenza nei metodi sperimentali e nei materiali utilizzati è culminata in risultati contrastanti, anche tra studi sugli stessi tipi di nanostrutture e specie batteriche. Per i ricercatori che desiderano impiegare nanostrutture come additivo o rivestimento nella progettazione di un prodotto, questi dati contrastanti limitano il loro utilizzo in contesti clinici.

Per affrontare questo dilemma, in questo articolo, presentiamo quattro diversi metodi per determinare le attività antimicrobiche delle nanoparticelle e delle superfici nanostrutturate e discutiamo la loro applicabilità in diversi scenari. L'adattamento di metodi coerenti dovrebbe portare a dati riproducibili che possono essere confrontati tra gli studi e implementati per diversi tipi di nanostrutture e specie microbiche. Introduciamo due metodi per determinare le attività antimicrobiche delle nanoparticelle e due metodi per le attività antimicrobiche delle superfici nanostrutturate.

Per le nanoparticelle, il metodo della cocoltura diretta può essere utilizzato per determinare le concentrazioni minime inibitorie e battericide minime di nanoparticelle e il metodo di coltura a esposizione diretta può essere utilizzato per valutare in tempo reale l'attività batteriostatica rispetto all'attività battericida derivante dall'esposizione alle nanoparticelle. Per le superfici nanostrutturate, il metodo della coltura diretta viene utilizzato per determinare la vitalità dei batteri indirettamente e direttamente a contatto con superfici nanostrutturate e il metodo di esposizione a contatto focalizzato viene utilizzato per esaminare l'attività antimicrobica su un'area specifica di una superficie nanostrutturata. Discutiamo le principali variabili sperimentali da considerare per la progettazione di studi in vitro quando si determinano le proprietà antimicrobiche delle nanoparticelle e delle superfici nanostrutturate. Tutti questi metodi sono relativamente a basso costo, impiegano tecniche relativamente facili da padroneggiare e ripetibili per coerenza e sono applicabili a una vasta gamma di tipi di nanostrutture e specie microbiche.

Introduzione

Solo negli Stati Uniti, 1,7 milioni di individui sviluppano un'infezione acquisita in ospedale (HAI) ogni anno, con una su 17 di queste infezioni con conseguente morte¹. Inoltre, si stima che i costi di trattamento per le IAA vadano da $ 28 miliardi a $ 45 miliardi all'anno ^1,2. Queste ICA sono predominate da Staphylococcus aureus meticillino-resistente (MRSA)^3,4 e Pseudomonas aeruginosa⁴^, che sono comunemente isolati dalle infezioni croniche della ferita e di solito richiedono un tratta....