Estudio de la relación entre la generación de especies reactivas y la actividad antibacteriana de antibióticos de uso clínico y derivados de benceno sulfonilos

En esta tesis doctoral se plantearon tres ejes de trabajo con la finalidad de aportar nuevos conocimientos en relación a la generación de especies reactivas nocivas asociadas a la acción de antibióticos de uso clínico y nuevos derivados de síntesis. Es fundamental la comprensión del impacto fisiológico derivado del tratamiento con sustancias antimicrobianas para la investigación de nuevos blancos terapéuticos, como también la optimización de las terapias existentes. El primer aspecto de estudio involucró la investigación de la perturbación del estado redox en cepas de Staphylococcus aureus sensibles y resistentes a meticilina cuando fueron expuestas al antibiótico bacteriostático Linezolid (LZD). En este sentido, se exploraron los cambios inducidos por LZD en cepas productoras de biofilm y en cepas en estado planctónico, determinándose la acción antibiofilm de LZD. Además, se indagó si el estrés oxidativo estaba vinculado a la acción del agente bacteriostático LZD.   La segunda etapa de trabajo se focalizó en el estudio del daño oxidativo provocado por el antibiótico ciprofloxacina (CIP) con la particularidad de poder evaluar los daños y comprender el impacto fisiológico de un compuesto bactericida en tiempo real. Se estudió el fenómeno de peroxidación lipídica, uno de los eventos oxidativos más perjudiciales para las células, con una sonda fluorescente de gran sensibilidad. La intención de este análisis fue identificar en células individuales la lesión oxidativa y conocer la evolución de este proceso en el tiempo, así como poder visualizar y entender el metabolismo oxidativo desde una óptica muy cercana. Los resultados obtenidos revelaron heterogeneidad de lesiones oxidativas dentro de una población bacteriana proveniente de un mismo clon. De esta manera, se visualizó por primera vez en tiempo real y en bacterias individuales uno de los eventos oxidativos más nocivos para las células. El tercer eje de trabajo estuvo orientado a la búsqueda de nuevos compuestos con actividad antimicrobiana. Los derivados de N-bencenosulfonilos evaluados presentaron actividad frente a cepas Gram negativas como Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa y Gram positivas, S. aureus meticilino sensibles y resistentes. Se investigó la producción de especies reactivas del oxígeno (ERO) y especies reactivas del nitrógeno (ERN) en las diferentes cepas, con el objetivo de evaluar el estrés oxidativo inducido como también la lesión provocada en macromoléculas bacterianas por el desequilibrio oxidativo inducido. Un estudio teórico planteando un potencial receptor, permitió identificar un potencial blanco para estos derivados. Los compuestos ensayados representan prometedoras estructuras químicas para el desarrollo de nuevas clases de antimicrobianos sintéticos. Mediante estos estudios pudimos concluir que el estrés oxidativo no presenta un rol preponderante cuando las bacterias son expuestas a un agente bacteriostático como LZD. Por su parte, el antibiótico bactericida CIP demostró la inducción de estrés oxidativo en tiempo real y por estudios de células únicas. Además, los derivados de síntesis también revelaron un efecto de tipo bactericida con elevación de especies reactivas en diferentes géneros bacterianos. Esto conlleva a reforzar la hipótesis de que la producción de especies reactivas está asociada a la muerte celular como parte de la acción de los compuestos bactericidas.   Fil: Martinez, Sol Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Autor

Oxidative stress response in reference and clinical Staphylococcus aureus strains under Linezolid exposure

BACKGROUND:Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) strains are some of the most widespread pathogens multi-resistant to antimicrobial agents (AA). The AA provoke several changes inside bacteria, which cannot be solely explained by the main mechanisms of action reported. OBJECTIVE:The role of the oxidative stress in bacteria exposed to bacteriostatic AA has not been widely studied; hence, the aim of our work was to investigate the effect of Linezolid (LZD) on S. aureus strains. METHODS:Oxidative stress markers, such as superoxide dismutase enzyme (SOD) activity, the global antioxidant response, the advanced oxidation protein products (AOPP) and the basal levels of glutathione in 28 clinical and 2 reference strains were performed. RESULTS AND CONCLUSIONS:We identified 10 of 30 strains showing a slightly increase in reactive species under LZD treatment with respect to the untreated control (between 22 to 56%). The higher generation was detected in the clinical strains compared to the reference ones, however the impact in the antioxidant response was not significant, and the oxidized protein levels were almost undetectable. The strains exposed to this oxazolidinone did not suffer acute oxidative stress. This is the first work reporting the behavior of S. aureus clinical and reference strains exposed to LZD, being the oxidative stress negligible.Fil: Martinez, Sol Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Aiassa, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Sola, Claudia del Valle. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Becerra, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentin

Phenotypic resistance in photodynamic inactivation unravelled at the single bacterium level

Herein we report a simple fluorescence microscopy methodology that, jointly with four photosensitizers (PSs) and a cell viability marker, allows monitoring of phenotypic bacterial resistance to photodynamic inactivation (PDI) treatments. The PSs, composed of BODIPY dyes, were selected according to their ability to interact with the cell wall and the photoinactivating mechanism involved (type I or type II). In a first approach, the phenotypic heterogeneity allowing bacteria to persist during PDI treatment was evaluated in methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Escherichia coli as Gram-positive and Gram-negative models, respectively. By means of propidium iodide (PI), we monitored with spatiotemporal resolution cell viability at the single bacterium level. All the PSs were effective at inactivating pathogens; however, the cationic nonhalogenated PS (compound 1) surpassed the others and was capable of photoinactivating E. coli even under optimal growth conditions. Compound 1 was further tested on two other Gram-negative strains, Pseudomonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae, with outstanding results. All bacterial strains used here are well-known ESKAPE pathogens, which are the leading cause of nosocomial infections worldwide. Thorough data analysis of individual cell survival times revealed clear phenotypic variation expressed in the cell wall that affected PI permeation and thus its intercalation with DNA. For the same bacterial sample, death times may vary from seconds to hours. In addition, the PI incorporation time is also a parameter governed by the phenotypic characteristics of the microbes. Finally, we demonstrate that the results gathered for the bacteria provide direct and unique experimental evidence that supports the time-kill curve profiles.Fil: Martinez, Sol Romina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Palacios, Yohana Belén. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Heredia, Daniel Alejandro. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Agazzi, Maximiliano Luis. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Durantini, Andres Matías. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentin

Enhancing the Functional Properties of Tea Tree Oil: In Vitro Antimicrobial Activity and Microencapsulation Strategy

In the context of addressing antimicrobial drug resistance in periocular infections, Tea TreeOil (TTO) has emerged as a promising therapeutic option. This study aimed to assess the efficacy ofTTO against bacterial strains isolated from ocular infections, with a particular focus on its ability toinhibit biofilm formation. Additionally, we designed and analyzed microcapsules containing TTOto overcome certain unfavorable physicochemical properties and enhance its inherent biologicalattributes. The quality of TTO was confirmed through rigorous analysis using GC-MS and UV-Vistechniques. Our agar diffusion assay demonstrated the effectiveness of Tea Tree Oil (TTO) againstocular bacterial strains, including Corynebacterium spp., coagulase-negative Staphylococcus spp.,and Staphylococcus aureus, as well as a reference strain of Staphylococcus aureus (ATCC 25923). Notably, the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC)for all tested microorganisms were found to be 0.2% and 0.4%, respectively, with the exception ofCorynebacterium spp., which exhibited resistance to TTO. Furthermore, TTO exhibited a substantial reduction in biofilm biomass, ranging from 30% to 70%, as determined by the MTT method.Through the spray-drying technique, we successfully prepared two TTO-containing formulationswith high encapsulation yields (80–85%), microencapsulation efficiency (90–95%), and embeddingrates (approximately 40%). These formulations yielded microcapsules with diameters of 6–12 µm,as determined by laser scattering particle size distribution analysis, and exhibited regular, sphericalmorphologies under scanning electron microscopy. Importantly, UV-Vis analysis post-encapsulationconfirmed the presence of TTO within the capsules, with preserved antioxidant and antimicrobialactivities. In summary, our findings underscore the substantial therapeutic potential of TTO and itsmicrocapsules for treating ocular infections.Fil: Manzanelli, Franco Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones y Transferencia de Villa María. Universidad Nacional de Villa María. Centro de Investigaciones y Transferencia de Villa María; ArgentinaFil: Ravetti, Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones y Transferencia de Villa María. Universidad Nacional de Villa María. Centro de Investigaciones y Transferencia de Villa María; ArgentinaFil: Brignone, Sofía Gisella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Garro, Ariel Gustavo. Provincia de Córdoba. Ministerio de Ciencia y Técnica; ArgentinaFil: Martinez, Sol Romina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Vallejo, Mariana Guadalupe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Palma, Santiago Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; Argentin

Antimicrobial photodynamic polymeric films bearing biscarbazol triphenylamine end-capped dendrimeric Zn(II) porphyrin

A novel biscarbazol triphenylamine end-capped dendrimeric zinc(II) porphyrin (DP 5) was synthesized by click chemistry. This compound is a cruciform dendrimer that bears a nucleus of zinc(II) tetrapyrrolic macrocycle substituted at the meso positions by four identical substituents. These are formed by a tetrafluorophenyl group that possesses a triazole unit in the para position. This nitrogenous heterocyclic is connected to a 4,4′-di(N-carbazolyl)triphenylamine group by means of a phenylenevinylene bridge, which allows the conjugation between the nucleus and this external electropolymerizable carbazoyl group. In this structure, dendrimeric arms act as light-harvesting antennas, increasing the absorption of blue light, and as electroactive moieties. The electrochemical oxidation of the carbazole groups contained in the terminal arms of the DP 5 was used to obtain novel, stable, and reproducible fully π-conjugated photoactive polymeric films (FDP 5). First, the spectroscopic characteristics and photodynamic properties of DP 5 were compared with its constitutional components derived of porphyrin P 6 and carbazole D 7 moieties in solution. The fluorescence emissions of the dendrimeric units in DP 5 were more strongly quenched by the tetrapyrrolic macrocycle, indicating photoinduced energy transfer. In addition, FDP 5 film showed the Soret and Q absorption bands and red fluorescence emission of the corresponding zinc(II) porphyrin. Also, FDP 5 film was highly stable to photobleaching, and it was able to produce singlet molecular oxygen in both N,N-dimethylformamide (DMF) and water. Therefore, the porphyrin units embedded in the polymeric matrix of FDP 5 film mainly retain the photochemical properties. Photodynamic inactivation mediated by FDP 5 film was investigated in Staphylococcus aureus and Escherichia coli. When a cell suspension was deposited on the surface, complete eradication of S. aureus and a 99% reduction in E. coli survival were found after 15 and 30 min of irradiation, respectively. Also, FDP 5 film was highly effective to eliminate individual bacteria attached to the surface. In addition, photodynamic inactivation (PDI) sensitized by FDP 5 film produced >99.99% bacterial killing in biofilms formed on the surface after 60 min irradiation. The results indicate that FDP 5 film represents an interesting and versatile photodynamic active material to eradicate bacteria as planktonic cells, individual attached microbes, or biofilms.Fil: Heredia, Daniel Alejandro. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Martinez, Sol Romina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Durantini, Andres Matías. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Pérez, María Eugenia. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Mangione, Maria Ines. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Química Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Química Rosario; ArgentinaFil: Durantini, Javier Esteban. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Gervaldo, Miguel Andres. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Otero, Luis Alberto. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Durantini, Edgardo Néstor. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; Argentin

Real-time single-cell imaging reveals accelerating lipid peroxyl radical formation in Escherichia coli triggered by a fluoroquinolone antibiotic

Formation of reactive oxygen species (ROS) induced by bactericidal antibiotics has been associated with a common, non-specific, mechanism of cellular death. Herein we report real-time single cell fluorescence studies on E. coli stained with a fluorogenic probe for lipid peroxyl radicals showing generation of this form of ROS when exposed to the minimum inhibitory concentration (MIC) and 10xMIC of the fluoroquinolone antibiotic ciprofloxacin (3 and 30 μM, respectively). Single-cell intensity-time trajectories show an induction period followed by an accelerating phase for cells treated with antibiotic, where initial and maximum intensity achieved following 3.5 h incubation with antibiotic showed dose dependent average values. A large fraction of bacteria remains viable after the studies, indicating ROS formation is occurring a priori of cell death. Punctate structures are observed, consistent with membrane blebbing. Addition of a membrane embedding lipid peroxyl radical scavenger, an α-tocopherol analogue, to the media increased the MIC of ciprofloxacin. Lipid peroxyl radical formation precedes E. coli cell death and may be invoked in a cascade event including membrane disruption and consequent cell wall permeabilization. Altogether, our work illustrates that lipid peroxidation is caused by ciprofloxacin in E. coli, and suppressed by α-tocopherol analogues. Lipid peroxidation may be invoked in a cascade event including membrane disruption and consequent cell wall permeabilization. Our work provides a methodology to assess antibiotic induced membrane peroxidation at the single cell level, this methodology provides opportunities to explore the scope and nature of lipid peroxidation in antibiotic induced cell lethality.Fil: Martinez, Sol Romina. McGill University; Canadá. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Durantini, Andres Matías. McGill University; Canadá. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Becerra, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Cosa, Gonzalo. McGill University; Canad

Linezolid as an eradication agent against assembled methicillin-resistant Staphylococcus aureus biofilms

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) infections are a major health problem worldwide. One of the therapeutic options for treating MRSA is linezolid (LZD), which acts by binding to the ribosome bacteria and inhibiting protein synthesis. Bacterial biofilms are assembled communities which are around 10 to 1000 times more resistant to antibiotics than their planktonic counterparts. The aim of this work was to investigate the inhibition profile and the percentage of biofilm eradication in clinical and reference S. aureus strains caused by LZD. The bacterial biomass was assessed by crystal violet staining, and biofilm formation was studied using the XTT assay, with mature biofilm samples being exposed to the antibiotic and the inhibition profile also being measured by XTT. Antibiofilm activity was studied at different times by SEM to evaluate LZD eradication. All the tested strains produced a biofilm matrix, with clinical MRSA forming more biomass. The antibiofilm activity was observed at 10 MIC and revealed that LZD eliminated at least 98% of cell bunch clusters. Our results suggest that LZD is an efficient agent for eradicating MRSA biofilms.Fil: Martinez, Sol Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Rocca, Diamela María. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Aiassa, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Becerra, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentin

The Therapeutic Revolution of Conjugated Polymer Nanoparticles in Photodynamic Therapy and Photodynamic Inactivation

Compared to traditional anticancer and antimicrobial therapies, photodynamic therapy (PDT) and photodynamic inactivation (PDI) arise as improved treatment tools due to their highly effective, non-invasive and localized therapeutic action. These therapies simultaneously combine three elements: i) photosensitizer (PS), ii) light and iii) molecular oxygen to produce reactive oxygen species (ROS). These oxygen species can produce biomolecular damage that leads to eukaryotic and prokaryotic cell death. Moreover, nanotechnology has been used for light-mediated anticancer and antibacterial strategies to overcome inherent limitations of small molecule PSs, such as poor solubility in biological media, nontargeted delivery, and inefficient photoinduced generation of ROS. In this sense, conjugated polymer nanoparticles (CPNs) have emerged as advanced PSs used in PDT and PDI treatments. Conjugated polymers (CP) are organic macromolecules formed by a series of repetitive monomers concatenated together by a succession of single and double (or triple) bonds alternated along the chain. The polymer main chain has segments of variable length where the delocalization of the π electrons is preserved acting as “quasi-chromophores.” CPNs are formed by folding/collapsing of CP hydrophobic chains in a poor solvent (water) to form nanoaggregates. These nanoaggregates act as densely packed multichromophoric systems with exceptional light harvesting and (intraparticle) energy transfer capabilities which can lead to efficient photosensitized formation of ROS when effectively exploited. Additionally, CPNs have a number of properties which are highly desirable for PDT, PDI and theranostics applications, such as small size (10-50 nm) with narrow distribution, nearly null cytotoxicity, high fluorescence brightness, large absorption coefficients of one and twophotons, and easily tuned optical and photochemical properties by the incorporation of molecular dopants. A brief review of the literature shows that CPNs have been increasingly used as advanced PSs for cell labeling, anticancer treatment (PDT), and bacterial inactivation (PDI). This chapter aims to summarize recent advances, mainly from our laboratory, on the development of CPNs as advanced PSs for PDT and PDI applications.Fil: Ibarra, Luis Exequiel. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Biotecnología Ambiental y Salud - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Biotecnología Ambiental y Salud; ArgentinaFil: Martinez, Sol Romina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Ponzio, Rodrigo Andrés. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Palacios, Rodrigo Emiliano. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentin

Evaluation of antibacterial activity and reactive species generation of N-benzenesulfonyl derivatives of heterocycles

Two N-benzenesulfonyl (BS) derivatives of 1,2,3,4-tetrahydroquinoline (THQ) were designed, prepared,and screened for antibacterial activity. This approach was based on combining the two privileged structures,BS and THQ, which are known to be active. The objective of this study was to evaluate the antibacterial activityof BS-THQ and its analogue 4-NH2BS-THQ, and to investigate the roles of reactive oxygen species andreactive nitrogen species in their lethality. Both showed bactericidal activity against Staphylococcus aureus ATCC 29213 and methicillin-resistant S. aureus (MRSA) ATCC 43300, with transmission electron microscopy revealing a disturbed membrane architecture. Furthermore, an increase of reactive oxygen species (ROS) in strains treated with BS-THQ with respect to the control was detected when fluorescent microscopy and spectrophotometric techniques were used. The analogue 4-NH2BS-THQ demonstrated a broader spectrum of activity than BS-THQ, with a minimum inhibitory concentration of 100 μg/mL against reference strains of S. aureus, Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. The assayed compounds represent promising structures for the development of new synthetic classes of antimicrobials.Fil: Martinez, Sol Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; ArgentinaFil: Miana, Gisele Emilse. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Albesa, Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; ArgentinaFil: Mazzieri, Maria Rosa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; ArgentinaFil: Becerra, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; Argentin

Self-Sterilizing 3D-Printed Polylactic Acid Surfaces Coated with a BODIPY Photosensitizer

Herein, we report the use of polylactic acid coated with a halogenated BODIPY photosensitizer (PS) as a novel self-sterilizing, low-cost, and eco-friendly material activated with visible light. In this article, polymeric surfaces were 3D-printed and treated with the PS using three simple methodologies: spin coating, aerosolization, and brush dispersion. Our studies showed that the polymeric matrix remains unaffected upon addition of the PS, as observed by dynamic mechanical analysis, Fourier transform infrared, scanning electron microscopy (SEM), and fluorescence microscopy. Furthermore, the photophysical and photodynamic properties of the dye remained intact after being adsorbed on the polymer. This photoactive material can be reused and was successfully inactivating methicillin-resistant Staphylococcus aureus and Escherichia coli in planktonic media for at least three inactivation cycles after short-time light exposure. A real-time experiment using a fluorescence microscope showed how bacteria anchored to the antimicrobial surface were inactivated within 30 min using visible light and low energy. Moreover, the material effectively eradicated these two bacterial strains on the first stage of biofilm formation, as elucidated by SEM. Unlike other antimicrobial approaches that implement a dissolved PS or non-sustainable materials, we offer an accessible green and economic alternative to acquire self-sterilizing surfaces with any desired shape.Fil: Martinez, Sol Romina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Palacios, Yohana Belén. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Heredia, Daniel Alejandro. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Aiassa, Virginia. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Bartolilla, Antonela. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Unidad de Investigación y Desarrollo en Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Durantini, Andres Matías. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentin