Ortopedik implantlar üzerinde kolonize olan biyofilm üreten patojenler üzerinde bakırın bakterisidal ve antibiyofilm aktivitesi

Amaç: Antibiyotik direnci kolaylıkla geliştiğinden beri, yeni, alternatif antimikrobiyal ve antibiyofilm ajan keşfi dikkat çekmektedir. Metallerin antimikrobiyal aktivitelere sahip olduğu kabul edilmiştir. Bakır ile emdirilmiş ortopedik implantlar gibi abiyotik yüzeyler, biyofilm üreten patojenlerin kolonizasyonunu önleyebilir ve implant üzerinde oluşturulan biyofilmleri ayırabilir. Bu çalışmada, bakırın planktonik bakteriler ve kirschner teli ortopedik implantı üzerine yapışan biyofilme gömülü bakterilere karşı etkisi çalışıldı. Gereç ve Yöntemler: Kirschner teli ortopedik implant üzerinde kolonize olan metisilin dirençli Staphylococcus aureus (MRSA), metisilin duyarlı Staphylococcus aureus (MSSA), metisilin dirençli Staphylococcus epidermidis (MRSE), metisilin duyarlı Staphylococcus epidermidis (MSSE), Escherichia coli (E. coli), Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), Proteus mirabilis (P. mirabilis) gibi ana biyofilm oluşturan patojenler üzerinde bakırın MIK, MBK ve MBEK değerleri belirlendi.Bulgular: Bakırın, patojenlere karşı MIK, MBK ve MBEK değerleri 0.063 - 0.75 mg/mL arasında değişmektedir. Bu çalışma, 0.75 mg/mL bakırın çalışmada analiz edilen tüm izolatları inhibe ettiğini göstermiştir. En dirençli patojen MRSA idi. Bakırın biyofilme gömülü bakteriler ve planktonik bakteriler üzerindeki aktivitesi aynıydı. Sonuç: Ortopedik teller, protezler gibi yabancı medikal cisimler, yabancı cisimler üzerinde kolonizasyon ve olgun biyofilm oluşturulmasını önlemek için bakır ile emdirilebilir.

Bactericidal and antibiofilm activities of copper against biofilm producer pathogens colonized on orthopedic implants

Background: New and alternative antimicrobial and antibiofilm agent discovery has gained attention since antibiotic resistance was easily developed. It has been accepted that metals have antimicrobial activity. Abiotic surfaces such as orthopedic implants that are impregnated with copper can prevent colonization of biofilm producer pathogens, and can detach biofilms produced on implants. In this study, the effects of copper against planktonic bacteria and biofilm embedded bacteria adhered on kirschner wire orthopedic implant were studied. Material and Methods: MICs, MBCs and MBEC of copper against main biofilm producer pathogens such as methicillin resistance Staphylococcus aureus (MRSA), methicillin sensitive Staphylococcus aureus (MSSA), methicillin resistance Staphylococcus epidermidis (MRSE), methicillin sensitive Staphylococcus epidermidis (MSSE), Escherichia coli (E. coli), Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), Proteus mirabilis (P. mirabilis) colonized on kirschner wire orthopedic implant were determined.Results: MICs, MBCs, and MBECs of copper against pathogens were ranged from 0.063 to 0.75 mg/mL. This study revealed that 0.75 mg/mL of copper inhibit all isolates analyzed in this study. The most tolerant pathogen was MRSA. The activities of copper against biofilm embedded bacteria and planktonic bacteria were found to be the same.Conclusion: Indwelling medical devices such as orthopedic wires, prosthetics can be impregnated by copper to overcome colonization and production of matured biofilm on indwelling devices, consequently, implant associated infections.  

___

  • 1. Kırmusaoğlu S. Staphylococcal biofilms: Pathogenicity, mechanism and regulation of biofilm formation by quorum sensing system and antibiotic resistance mechanisms of biofilm embedded microorganisms. In: Dharumadurai Dhanasekaran and Nooruddin Thajuddin (ed). Microbial Biofilms - Importance and Applications. Croatia, Eastern Europe: Intech; 2016: 189 -209.
  • 2. Bjarnsholt T, Moser C, Jensen P, Hoiby N. Biofilm Infections. New York Dordrecht Heidelberg London: Springer Science Business Media, LLC; 2011: 215-25.
  • 3. Gandelman G, Frishman WH, Wiese C et al. Intravascular device infections: epidemiology, diagnosis, and management. Cardiology Review. 2007; 15: 13-23.
  • 4. Hall-Stoodley L, Stoodley P. Evolving concepts in biofilm infections. Cellular Microbiology. 2009; 11: 1034-43.
  • 5. Donlan RM, Costerton JW. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clinical Microbiology Reviews. 2002; 15: 167–93.
  • 6. Nablo BJ, Prichard HL, Butler RD, Klitzman B, Schoenfisch MH. Inhibition of implant-associated infections via nitric oxide release. Biomaterials. 2005; 26: 6984–90.
  • 7. Trampuz A, Widmer AF. Infections associated with orthopedic implants. Current Opinion in Infectious Diseases. 2006; 19: 349–56.
  • 8. Stoodley P, Hall-Stoodley L, Costerton B, DeMeo P, Shirtliff M, Gawalt E, Kathju S. Biofilms, Biomaterials, and Device-Related Infections. In: Modjarrad K and Ebnesajjad S (ed). Handbook of Polymer Applications in Medicine and Medical Devices. Elsevier Inc. 2013: 368.
  • 9. Casey AL, Adams D, Karpanen TJ et al. Role of copper in reducing hospital environment contamination. Journal of Hospital Infection.2010; 74: 72–77.
  • 10. Beeton ML, Aldrich-Wright JR, Bolhuis A. The antimicrobial and antibiofilm activities of copper(II) complexes. Journal of Inorganic Biochemistry. 2014; 140: 167–72.
  • 11. Hans M, Erbe A, Mathews S, Chen Y, Solioz M , Mücklich F. Role of Copper Oxides in Contact Killing of Bacteria. Langmuir. 2013; 29: 16160−66.
  • 12. CLSI. Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing; Twenty-Third Informational Supplement. CLSI document M100-S23. Wayne PA: Clinical and Laboratory Standards Institute. 2013. 13. Freeman J, Falkiner FR, Keane CT. New method for detecting slime production by coagulase negative staphylococci. Journal of Clinical Pathology. 1989; 42: 872-74.
  • 14. Christensen GD, Simpson WA, Younger JJ et al. Adherence of coagulase-negative staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of staphylococci to medical devices. Journal of Clinical Microiology. 1985; 22: 996-1006.
  • 15. Saginur R, Denis MS, Ferris W, Aaron SD, Chan F, Lee C, Ramotar K. Multiple Combination Bactericidal Testing of Staphylococcal Biofilms from Implant-Associated Infections. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2006; 50: 55-61.
  • 16. Ceri H, Olson ME, Stremick C, Read RR, Morck D, Buret A. The Calgary Biofilm Device: New Technology for rapid Determination of Antibiotic Susceptibilities of Bacterial Biofilms. Journal of Clinical Microbiology. 1999; 37: 1771-76. 17. Novick RP. Staphylococcal plasmids and their replication. Annual Review Microbiology. 1989; 43: 537–65.
  • 18. Plata K, Rosato AE, Wegrzyn G. Staphylococcus aureus as an infectious agent: overview of biochemistry and molecular genetics of its pathogenicity. Acta Biochimica Polonica. 2009; 56: 597-612.
  • 19. Reyes-Jara A, Cordero N, Aguirre J, Troncoso M, Figueroa G. Antibacterial Effect of Copper on Microorganisms Isolated from Bovine Mastitis. Frontiers in Microbiology. 2016; 7: 626.
  • 20. Koseoglu Eser O, Ergin A, Hascelik G. Antimicrobial Activity of Copper Alloys Against Invasive Multidrug-Resistant Nosocomial Pathogens. Current Microbiology. 2015; 71: 291–95.
  • 21. Chudzik B, Czernel G, Miaskowski A, Gagoś M. Amphotericin B-copper(II) complex shows improved therapeutic index in vitro. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2017; 97: 9–21.
  • 22. Harrison JJ, Turner RJ, Joo DA et al. Copper and Quaternary Ammonium Cations Exert Synergistic. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2008; 52: 2870-81.
  • 23. Costerton JW. Biofilm theory can guide the treatment of device related orthopaedic infections. Clinical Orthopaedics Related Research. 2005; 437: 7-11.
  • 24. Harrison JJ, Ceri H, Stremick CA, Turner RJ. Biofilm susceptibility to metal toxicity. Environmental Microbiology. 2004; 6: 1220–27.
Turkish Journal of Clinics and Laboratory-Cover
  • ISSN: 2149-8296
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2010
  • Yayıncı: DNT Ortadoğu Yayıncılık AŞ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Ortopedik implantlar üzerinde kolonize olan biyofilm üreten patojenler üzerinde bakırın bakterisidal ve antibiyofilm aktivitesi

Sahra KIRMUSAOĞLU

Çoklu yer değiştirmiş metatarsal stres kırığının etiyolojik araştırması

Esra ACIMAN DEMİREL, Kadri YILDIZ, Kenan ÇADIRCI, Eyüp ŞENOCAK

Oluşundan 5 yıl sonra tanı konmuş yabancı cisim aspirasyonu

Serhat YALÇINKAYA

Trombüs aspirasyonu yapılan akut anteriyor miyokard infaktüsünde reperfüzyon başarısının TIMI Frame sayımıyla değerlendirilmesi

Sezen UZUNGET BAĞLAN, Orhan MADEN, Gizem ÇABUK, Eliz Uzel KADER, Mustafa Mücahit BALCI, Zehra GÖLBAŞI

Bölgesel nöral tüp defektli gebelerin sağlıklı gebelerle karşılaştırılması

Cemile DAYANGAN SAYAN, Nevin SAĞSÖZ, Zehra Sema ÖZKAN, Mahmut İlkin YERAL, Serkan TURSUN

Çocuklarda idrar yolu enfeksiyonları

Ayşegül Alpcan, Serkan Tursun, Banu Çelikel Acar

Sigara içen ve içmeyen bireylerde orta derecede egzersizin oksidatif stres üzerine akut etkileri

Eren Banu ÇAYCI, Berrin GÜNAYDIN, Seher YÜKSEL, Sibel SÖYLEMEZ, Çağrı ALTUNDARAK

Kolorektal kanserli hasta yakınlarının kolorektal kanserden korunmaya yönelik tutumları ve sağlıklı yaşam biçimi davranışları

Hatice YÜCELER KAÇMAZ, Gülsüm Nihal ÇURUK

Karbonmonoksit zehirlenmesinin mizaç üzerindeki etkisi

Anıl Oğuz EROĞLU, Orhan Murat KOÇAK, Şadiye Visal BUTURAK, Figen COŞKUN, Ayşe Gül ÖZPOLAT YILMAZ, Turğut DENİZ

Akromegali hastalarında nodüler tiroid hastalığı ve metabolik parametreler ile ilişkisi

Bekir UÇAN, Mustafa Emre ŞAHİN, Muhammed KIZILGÜL, Mustafa R. ÖZBEK, İlknur ÜNSAL, Erman ÇAKAL