Drug Delivery Strategies to Treat Pseudomonas aeruginosa Biofilm Infections

Abstract

Bacteria growing as biofilms have gained recognition as an important therapeutic challenge due to their relation with the chronicity of infectious diseases. Biofilms are microbial communities that grow within a self-secreted polymeric matrix and represent the predominant growth form of bacteria in nature, as compared to free-floating bacteria (known as the planktonic growth). Biofilms can be thousands of times more resistant to antimicrobials than planktonic bacteria, which is explained, in part, by the shielding effect of the extracellular matrix and by the slow growth of subpopulation within the biofilm (also known as persister bacteria). Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen and is reported to be the main organism responsible for the recurrent lung infections in cystic fibrosis (CF) patients. P. aeruginosa biofilms have been isolated from CF mucus samples, but also from chronic wounds and chronic rhinosinusitis. The objective of the work presented in this document was to investigate strategies to improve the activity of antibiotics against P. aeruginosa biofilm infections using drug delivery, pharmaceutical and material science approaches.

Las bacterias que crecen como biopelículas han ganado reconocimiento como un desafío terapéutico importante debido a su relación con la cronicidad de las enfermedades infecciosas. Las biopelículas son comunidades microbianas que crecen dentro de una matriz polimérica autosecretada y representan la forma de crecimiento predominante de las bacterias en la naturaleza, en comparación con las bacterias que flotan libremente (conocidas como crecimiento planctónico). Las biopelículas pueden ser miles de veces más resistentes a los antimicrobianos que a las bacterias planctónicas, lo que se explica, en parte, por el efecto de protección de la matriz extracelular y por el lento crecimiento de la subpoblación dentro de la biopelícula (también conocida como bacterias persistentes). Pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista y es reportado como el principal organismo responsable de las infecciones pulmonares recurrentes en pacientes con fibrosis quística (FQ). Se han aislado biopelículas de P. aeruginosa a partir de muestras de esputo con FQ, pero también desde heridas crónicas y rinosinusitis crónica. El objetivo del trabajo presentado en este documento fue investigar estrategias para mejorar la actividad de los antibióticos contra las infecciones por biopeliculas de P. aeruginosa utilizando métodos de entrega de medicamentos, farmacéuticos y de ciencia de materiales.