La formación de biofilm, el movimiento y los patrones de proteínas en ácido hialurónico y polidimetilsiloxano dependen de la rigidez de la superficie
Autores: Vigué, Annabelle; Vautier, Dominique; Kaytoue, Amad; Senger, Bernard; Arntz, Youri; Ball, Vincent; Ben Mlouka, Amine; Gribova, Varvara; Hajjar-Garreau, Samar; Hardouin, Julie; Jouenne, Thierry; Lavalle, Philippe; Ploux, Lydie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
La formación de biofilm, el movimiento y los patrones de proteínas en ácido hialurónico y polidimetilsiloxano dependen de la rigidez de la superficie
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Señal mecánica
Crecimiento de biofilm
Rigidez del sustrato
Bacterias
Elasticidad de la superficie
Hidratación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La rigidez superficial del microentorno es una señal mecánica que regula el crecimiento de biofilm sin los riesgos asociados con el uso de agentes bioactivos. Sin embargo, los mecanismos que determinan la expansión o prevención del crecimiento de biofilm en sustratos blandos y rígidos son en gran medida desconocidos. Para responder a esta pregunta, utilizamos PDMS (polidimetilsiloxano, 9-574 kPa) y HA (geles de ácido hialurónico, 44 Pa-2 kPa) que diferían en su hidratación. Mostramos que el HA más blando inhibió el crecimiento del biofilm de Escherichia coli, mientras que el PDMS más rígido lo activó. El entorno mecánico bacteriano reguló significativamente el canal mecanosensible MscS en mayor abundancia en el HA-44Pa menos colonizado, mientras que los pili tipo 1 (FimA) mostraron regulación en mayor abundancia en el PDMS-9kPa más colonizado. Los pili tipo 1 regularon el movimiento libre (la capacidad de las bacterias para moverse lejos de su posición inicial) necesario para el crecimiento del biofilm independientemente de la rigidez superficial del sustrato. En contraste, la longitud total recorrida por las bacterias (coeficiente de difusión) varió positivamente con la rigidez superficial pero no con el crecimiento del biofilm. El HA más blando y hidratado, la superficie menos colonizada, reveló las bacterias menos difusivas y las que menos se movían libremente. Finalmente, esto muestra que personalizar la elasticidad superficial y la hidratación, juntas, es un medio eficiente de afectar la movilidad y el apego de las bacterias a la superficie y, por lo tanto, diseñar superficies biomédicas para prevenir el crecimiento de biofilm.
Descripción
La rigidez superficial del microentorno es una señal mecánica que regula el crecimiento de biofilm sin los riesgos asociados con el uso de agentes bioactivos. Sin embargo, los mecanismos que determinan la expansión o prevención del crecimiento de biofilm en sustratos blandos y rígidos son en gran medida desconocidos. Para responder a esta pregunta, utilizamos PDMS (polidimetilsiloxano, 9-574 kPa) y HA (geles de ácido hialurónico, 44 Pa-2 kPa) que diferían en su hidratación. Mostramos que el HA más blando inhibió el crecimiento del biofilm de Escherichia coli, mientras que el PDMS más rígido lo activó. El entorno mecánico bacteriano reguló significativamente el canal mecanosensible MscS en mayor abundancia en el HA-44Pa menos colonizado, mientras que los pili tipo 1 (FimA) mostraron regulación en mayor abundancia en el PDMS-9kPa más colonizado. Los pili tipo 1 regularon el movimiento libre (la capacidad de las bacterias para moverse lejos de su posición inicial) necesario para el crecimiento del biofilm independientemente de la rigidez superficial del sustrato. En contraste, la longitud total recorrida por las bacterias (coeficiente de difusión) varió positivamente con la rigidez superficial pero no con el crecimiento del biofilm. El HA más blando y hidratado, la superficie menos colonizada, reveló las bacterias menos difusivas y las que menos se movían libremente. Finalmente, esto muestra que personalizar la elasticidad superficial y la hidratación, juntas, es un medio eficiente de afectar la movilidad y el apego de las bacterias a la superficie y, por lo tanto, diseñar superficies biomédicas para prevenir el crecimiento de biofilm.