Liposomal antibiotic delivery system towards gram-negative bacteria

The rise of multidrug resistance in Gram-negative bacteria infections is a major public health issue. The main mechanism of resistance in pathogens is emerging from low permeability of Gram-negative bacteria outer membrane to most of the antibacterial agents that are currently available. The aim of...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Tezcan, Gozde
Άλλοι συγγραφείς: Κλεπετσάνης, Παύλος
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2020
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/13591
id nemertes-10889-13591
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Multidrug resistance
Gram-negative bacteria
Liposomes
Antibiotics
Ανθεκτικότητα μολύνσεων
Gram-αρνητικά βακτήρια
Λιποσώματα
Αντιβιοτικά
spellingShingle Multidrug resistance
Gram-negative bacteria
Liposomes
Antibiotics
Ανθεκτικότητα μολύνσεων
Gram-αρνητικά βακτήρια
Λιποσώματα
Αντιβιοτικά
Tezcan, Gozde
Liposomal antibiotic delivery system towards gram-negative bacteria
description The rise of multidrug resistance in Gram-negative bacteria infections is a major public health issue. The main mechanism of resistance in pathogens is emerging from low permeability of Gram-negative bacteria outer membrane to most of the antibacterial agents that are currently available. The aim of this study was assessing the potential of liposomal formulation strategies to repurpose current antibiotics or design new combination therapy with antibacterial agents. This study describes a novel way to enhance antibacterial activity by selective targeting of E.coli and combination therapy with another antibiotic, tetracycline. Fluorescently labelled liposomes were prepared by thin film hydration method and antibacterial activity of liposomes were evaluated by optical density measurement and time-kill assay. The average particle size of colistin encapsulated liposomes were 149.2 ± 16.45 nm with 0.128 PDI demonstrating narrow size distribution. Our results demonstrated that colistin encapsulated liposomes enhance antibacterial activity compared to free colistin via concentration effect which is elucidated as maintaining high local drug concentration at the outer membrane of E.coli leading to outer membrane disruption and subsequently killing of the bacteria. Co-administration of tetracycline and colistin in liposomes showed that antibacterial activity of tetracycline is restored when in combination with colistin in lower concentration. Hence antimicrobial resistance of tetracycline can be mitigated with this approach by exploiting colistin targeting effect. This study establishes a novel pathway to deliver antibiotics specifically by increasing their therapeutic efficiency, minimising systemic exposure and enhancing retention at the site of infection which represents a promising approach for developing delivery strategies for gastrointestinal infections.
author2 Κλεπετσάνης, Παύλος
author_facet Κλεπετσάνης, Παύλος
Tezcan, Gozde
format Thesis
author Tezcan, Gozde
author_sort Tezcan, Gozde
title Liposomal antibiotic delivery system towards gram-negative bacteria
title_short Liposomal antibiotic delivery system towards gram-negative bacteria
title_full Liposomal antibiotic delivery system towards gram-negative bacteria
title_fullStr Liposomal antibiotic delivery system towards gram-negative bacteria
title_full_unstemmed Liposomal antibiotic delivery system towards gram-negative bacteria
title_sort liposomal antibiotic delivery system towards gram-negative bacteria
publishDate 2020
url http://hdl.handle.net/10889/13591
work_keys_str_mv AT tezcangozde liposomalantibioticdeliverysystemtowardsgramnegativebacteria
_version_ 1771297287677411328
spelling nemertes-10889-135912022-09-05T20:31:52Z Liposomal antibiotic delivery system towards gram-negative bacteria Tezcan, Gozde Κλεπετσάνης, Παύλος Κλεπετσάνης, Παύλος Audrieux, Karine Roques, Caroline Multidrug resistance Gram-negative bacteria Liposomes Antibiotics Ανθεκτικότητα μολύνσεων Gram-αρνητικά βακτήρια Λιποσώματα Αντιβιοτικά The rise of multidrug resistance in Gram-negative bacteria infections is a major public health issue. The main mechanism of resistance in pathogens is emerging from low permeability of Gram-negative bacteria outer membrane to most of the antibacterial agents that are currently available. The aim of this study was assessing the potential of liposomal formulation strategies to repurpose current antibiotics or design new combination therapy with antibacterial agents. This study describes a novel way to enhance antibacterial activity by selective targeting of E.coli and combination therapy with another antibiotic, tetracycline. Fluorescently labelled liposomes were prepared by thin film hydration method and antibacterial activity of liposomes were evaluated by optical density measurement and time-kill assay. The average particle size of colistin encapsulated liposomes were 149.2 ± 16.45 nm with 0.128 PDI demonstrating narrow size distribution. Our results demonstrated that colistin encapsulated liposomes enhance antibacterial activity compared to free colistin via concentration effect which is elucidated as maintaining high local drug concentration at the outer membrane of E.coli leading to outer membrane disruption and subsequently killing of the bacteria. Co-administration of tetracycline and colistin in liposomes showed that antibacterial activity of tetracycline is restored when in combination with colistin in lower concentration. Hence antimicrobial resistance of tetracycline can be mitigated with this approach by exploiting colistin targeting effect. This study establishes a novel pathway to deliver antibiotics specifically by increasing their therapeutic efficiency, minimising systemic exposure and enhancing retention at the site of infection which represents a promising approach for developing delivery strategies for gastrointestinal infections. Η αύξηση της ανθεκτικότητας των μολύνσεων με Gram-αρνητικά βακτηρίδια σε πολλά φάρμακα, αποτελεί σημαντικό ζήτημα για τη δημόσια υγεία. Ο κύριος μηχανισμός αντοχής στα παθογόνα προκύπτει από τη χαμηλή διαπερατότητα της εξωτερικής μεμβράνης των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων στους περισσότερους αντιβακτηριακούς παράγοντες που είναι σήμερα διαθέσιμοι. Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η εκτίμηση της δυνατότητας χρήσης λιποσωμικών μορφών για να επαναχρησιμοποιηθούν τα σημερινά αντιβιοτικά, ή για να σχεδιαστούν νέες θεραπείες συνδυασμού με αντιβακτηριακούς παράγοντες. Στην παρούσα μελέτη περιγράφεται ένας νέος τρόπος ενίσχυσης της αντιβακτηριακής ενεργότητας με επιλεκτική στόχευση του E.coli και θεραπεία συνδυασμού με ένα άλλο αντιβιοτικό, την τετρακυκλίνη. Παρασκευάστηκαν λιποσώματα με φθορίζουσα σήμανση, με τη μέθοδο ενυδάτωσης λεπτή μεμβράνης και η αντιβακτηριακή ενεργότητα των λιποσωμάτων αξιολογήθηκε με μέτρηση οπτικής πυκνότητας και προσδιορισμό χρόνου θανάτου. Το μέσο μέγεθος των λιποσωμάτων κολιστίνης ήταν 149,2 ± 16,45 nm με 0,128 PDI που καταδεικνύει στενή κατανομή μεγέθους. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι τα λιποσώματα που περιέχουν κολιστίνη ενισχύουν την αντιβακτηριακή δραστικότητα σε σύγκριση με την ελεύθερη κολιστίνη, μέσω επίδρασης συμπύκνωσης η οποία διατηρεί υψηλή τοπική συγκέντρωση φαρμάκου στην εξωτερική μεμβράνη του Ε. Coli οδηγώντας σε διαταραχή της εξωτερικής μεμβράνης και στη συνέχεια θανάτωση των βακτηριδίων. Η συγχορήγηση τετρακυκλίνης και κολιστίνης σε λιποσώματα έδειξε ότι η αντιβακτηριακή δράση της τετρακυκλίνης αποκαθίσταται όταν συνδυάζεται με κολιστίνη σε χαμηλότερη συγκέντρωση. Ως εκ τούτου, η αντιμικροβιακή αντοχή της τετρακυκλίνης μπορεί να μετριαστεί με αυτή την προσέγγιση αξιοποιώντας την δράση στόχευσης κολιστίνης. Αυτή η μελέτη δείχνει μια νέα οδό για τη χορήγηση αντιβιοτικών ειδικά με την αύξηση της θεραπευτικής αποτελεσματικότητάς τους, ελαχιστοποιώντας τη συστηματική έκθεση και ενισχύοντας τη συγκράτηση στη θέση της λοίμωξης η οποία αντιπροσωπεύει μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για την ανάπτυξη στρατηγικών χορήγησης γαστρεντερικών λοιμώξεων. 2020-07-13T08:48:52Z 2020-07-13T08:48:52Z 2019-07-10 Thesis http://hdl.handle.net/10889/13591 en 12 application/pdf