Отбеливатели, агрессивные окисляющие чистящие средства и детергенты нефтехимического происхождения, называемые поверхностно-активными веществами, в сочетании с очисткой являются наиболее эффективными методами удаления биопленок. Однако отбеливатель и агрессивные химикаты явно непригодны для использования в биологических условиях, и хотя поверхностно-активные вещества используются в таких продуктах, как мыло для рук и косметика, многие из них токсичны для окружающей среды и могут повредить поверхности, на которых они используются.
Но в исследовании, опубликованном в этом месяце в рецензируемом журнале Langmuir, исследователи из Университета Цукубы нашли новый способ борьбы с биопленками, используя чистящие средства, полученные из самих микробов.
«Некоторые дрожжи Candida могут естественным образом вырабатывать биосурфактанты, называемые софоролипидами, во время ферментации масел», – объясняет со-ведущий автор, профессор Эндрю Утада. «Предыдущие исследования показали, что софоролипиды обладают некоторой антимикробной активностью, но существует противоречивая информация о влиянии этих соединений на биопленки, состоящие из грамотрицательного патогена Pseudomonas aeruginosa."
Грамотрицательные бактерии, такие как P. aeruginosa и Escherichia coli являются основной причиной внутрибольничных инфекций, от которых ежегодно умирают тысячи людей. Используя микрофлюидные каналы, исследователи показали, что софоролипиды лучше справляются с нарушением установленных P. aeruginosa, чем обычно используемые химические поверхностно-активные вещества.
Удивительно, но не было никаких доказательств того, что софоролипиды действительно убивали бактерии.
Мутант P. aeruginosa, который продуцирует чрезмерное количество матрикса биопленки, поэтому был использован для изучения основного механизма диспергирования биопленки, выявив, что софоролипиды, по-видимому, ослабляют взаимодействие между биопленкой и подстилающей поверхностью и нарушают внутреннюю когезию самой биопленки, что приводит к ее разрушению.
Хотя биосурфактанты являются биоразлагаемыми и гораздо менее вредными для окружающей среды, чем их химические аналоги, их производство дорого.
Чтобы решить эту проблему, исследователи проверили действие софоролипидов в сочетании с широко используемым химическим поверхностно-активным веществом додецилсульфатом натрия, с обнадеживающими результатами.
«Комбинированное тестирование выявило синергизм между софоролипидами и химическими поверхностно-активными веществами, при этом два агента вместе демонстрируют более сильное антибактериальное действие при концентрациях примерно в 100 раз ниже, чем при использовании любого из них по отдельности», – говорит Ph.D. кандидат Бак Нгуен.
Хотя снижение затрат, связанных с производством биосурфактантов, является долгосрочной целью, этот синергетический подход к удалению биопленок может открыть новые возможности для лечения стойких инфекций, опосредованных бактериальными биопленками.