Síntesis de nanopartículas poliméricas asociadas a imipenem para enfrentar la multidrogorresistencia frente a la bacteria Klebsiella pneumoniae productora de carbapenemasas tipo KPC
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Date
2023
Journal Title
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Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
Klebsiella pneumoniae is a Gram negative bacterium and is the main Enterobacterium isolated in hospital infections, since it plays an important role in nosocomial diseases. Klebsiella pneumoniae is becoming a public health problem worldwide because it has a type of enzyme called KPC-type carbapenemase that gives the bacteria resistance to carbapenem drugs such as Imipenem, Meropenem, Ertapenem and Doripenem. Imipenem is an antibiotic that is supplied in combination with another drug called cilastatin, which helps to prolong the effect of imipenem by protecting it from breakdown when ingested [1], however, the administration of this type of drug generates side effects. in patients becoming nephrotoxic. One of the promising strategies to combat resistant bacteria, decrease the rate of morbidity and mortality from nosocomial infections, and reduce the side effects generated by the administration of certain antibiotics, is the use of antibiotic-loaded chitosan nanoparticles. Chitosan is a biopolymer that is obtained from the partial deacetylation of chitin which is present in the exoskeleton of crustaceans. Due to the high biocompatibility of chitosan, it is currently used as a material for the production of nanoparticles. Chitosan nanoparticles have high potential for the loading, transport and controlled release of molecules [2]. The purpose of this study is to develop polymeric chitosan nanoparticles associated with imipenem to face the bacterial resistance of Klebsiella pneumoniae. The method consists of the production and characterization of highly deacetylated chitosan and imipenem-loaded chitosan nanoparticles obtained by ionic gelation assisted by high intensity sonication. These nanoparticles were analyzed and characterized in terms of particle size, Polydispersity Index, Potential Zeta (PZ) and encapsulation efficiency. Its antimicrobial activity was evaluated using the broth microdilution method according to the Clinical & Laboratory Standards Institute (CLSI) using carbapenem-sensitive and resistant Klebsiella pneumoniae strains. As a result, a particle size < 500 nm, positive Zeta potential values and a stable polydispersity index with values between 0.07 and 0.2 were obtained, obtaining a monodisperse population. The reported results were promising for Klebsiella pneumoniae demonstrating that imipenem-loaded chitosan nanosystems provided antibacterial efficacy compared to free imipenem against Gram-negative bacteria resistant to this antibiotic
Description
Klebsiella pneumoniae es una bacteria Gram negativa y es la principal Enterobacteria aislada en infecciones hospitalarias ya que desempeña un papel importante en enfermedades nosocomiales. Klebsiella pneumoniae se está convirtiendo en un problema de salud pública a nivel mundial debido a que posee un tipo de enzima llamada carbapenemasas de tipo KPC que le otorga resistencia a la bacteria frente a fármacos carbapenémicos como lo son Imipenem, Meropenem, Ertapenem y Doripenem. El imipenem es un antibiótico que se suministra en combinación con otro fármaco llamado cilastatina, el cual ayuda a prolongar el efecto del Imipenem al protegerlo de la descomposición al ser ingerido [1], sin embargo, la administración de este tipo de fármacos genera efectos secundarios en los pacientes llegando a ser nefrotóxico. Una de las estrategias prometedoras para combatir las bacterias resistentes, disminuir la tasa de morbilidad y mortalidad por infecciones nosocomiales y reducir los efectos secundarios que genera la administración de ciertos antibióticos, es el uso de nanopartículas de quitosano cargados de antibióticos. El quitosano es un biopolímero que se obtiene a partir de la desacetilación parcial de la quitina la cual se encuentra presente en el exoesqueleto de los crustáceos. Debido a la alta biocompatibilidad del quitosano, hoy en día es utilizado como material para la elaboración de nanopartículas. Las nanopartículas de quitosano tienen un alto potencial para la carga, transporte y liberación controlada de moléculas [2]. El presente estudio tiene como propósito desarrollar nanopartículas poliméricas de quitosano asociadas a imipenem para enfrentar la resistencia bacteriana de Klebsiella pneumoniae. El método consiste en la producción y caracterización de quitosano altamente desacetilado y de nanopartículas de quitosano cargadas con imipenem obtenidas por gelificación iónica asistida por sonicación de alta intensidad. Estas nanopartículas fueron analizadas y caracterizadas en términos de tamaño de partícula, Índice de polidispersidad, Potencial Zeta (PZ) y eficiencia de encapsulación. Su actividad antimicrobiana se evaluó mediante el método de microdilución en caldo según Clinical & Laboratory Standards Institute (CLSI) utilizando cepas de Klebsiella pneumoniae sensible y resistentes a carbapenémicos. Como resultado se obtuvo un tamaño de partícula < 500 nm, valores de potencial Zeta positivos y un índice de polidispersidad estable con valores entre 0.07 y 0.2 obteniendo una población monodispersa. Los resultados registrados fueron prometedores para Klebsiella pneumoniae demostrando que los nanosistemas de quitosano cargados con imipenem aportaron eficacia antibacteriana a comparación con el imipenem libre contra bacterias Gram negativas resistentes a este antibiótico
Keywords
Imipenem, Nanopartículas Poliméricas, Quitosano, Actividad Antimicrobiana, Klebsiella Pneumoniae.
Citation
Bautista Rincón, Angibet; Chalarca Salazar, A. Y. (2023). Síntesis de nanopartículas poliméricas asociadas a imipenem para enfrentar la multidrogorresistencia frente a la bacteria Klebsiella pneumoniae productora de carbapenemasas tipo KPC. Universidad Santiago de Cali