Biofilms
" La formation de biofilms peut rendre les bactéries jusqu'à 1000 fois plus résistantes aux antibiotiques, aux agents antimicrobiens, aux désinfectants et au système immunitaire de l'hôte, et est reconnue comme l'un des principaux facteurs de la "crise de la résistance aux antibiotiques".
- Singh S, Singh SK, Chowdhury I, Singh R. Understanding the Mechanism of Bacterial Biofilms Resistance to Antimicrobial Agents. The Open Microbiology Journal. 2017;11:53-62.
Technologies du biofilm
With 66 patents and patents pending, Kane Biotech is a leader in biofilm research. Kane has laboratory and clinical evidence that these technologies have the potential to significantly improve the ability to prevent and destroy biofilms.
Kane Biotech dispose d'un portefeuille croissant de technologies basées sur ses recherches en cours sur la formation des biofilms et sur la manière dont ce processus peut être perturbé. Kane s'engage à développer des produits pour répondre à la demande de composés anti-biofilm sûrs et efficaces pour une variété d'industries et d'applications.
Understanding Biofilms
On estime que les biofilms sont responsables de 80 % de toutes les infections humaines et coûtent à l'industrie, aux villes et aux hôpitaux plus de 500 milliards de dollars chaque année.
Que sont les biofilms ?
Les biofilms sont omniprésents et représentent le mode de croissance bactérienne le plus répandu. Ils se forment sur des surfaces vivantes et non vivantes et peuvent être trouvés dans des environnements naturels, industriels et de santé.
Les biofilms se forment lorsque des bactéries et/ou des champignons adhèrent à des surfaces et excrètent une substance semblable à de la colle qui sert d'ancrage et assure une protection contre l'environnement. La formation de biofilms peut rendre les bactéries jusqu'à 1000 fois plus résistantes aux antibiotiques, aux agents antimicrobiens, aux désinfectants et au système immunitaire de l'hôte et est reconnue comme l'une des principales causes de la "crise de la résistance aux antibiotiques "xvi.
Les biofilms peuvent se former sur des surfaces vivantes et non vivantes, notamment les dents (plaque dentaire et tartre), la peau (plaies et maladies telles que la dermatite séborrhéique), les dispositifs médicaux (cathéters et endoscopes), les éviers et comptoirs de cuisine, les équipements alimentaires et de transformation des aliments, les surfaces hospitalières, les tuyaux et les filtres dans les usines de traitement des eaux et les installations de contrôle des processus pétroliers, gaziers et pétrochimiques.
Les infections liées aux biofilms sont difficiles à traiter et se manifestent généralement de manière chronique ou récurrente. Selon une estimation du National Institute of Health (NIH, États-Unis), environ 80 % de toutes les infections bactériennes humaines sont causées par des biofilmsxvii. Ces structures sont impliquées dans une série de problèmes de santé tels que les maladies parodontales, la cicatrisation des plaies chroniques, les infections liées aux dispositifs médicaux, les affections cutanées inflammatoires, les infections nosocomiales et la sécurité alimentaire.
Ce n'est que dans les années 1990 que l'organisation élaborée de bactéries attachées a été identifiée comme un biofilmxviii. La recherche sur les biofilms n'a progressé rapidement qu'au cours de la dernière décennie, ce qui a permis de mieux comprendre le rôle que jouent les biofilms dans l'infection et la résistance aux antimicrobiens. Une nouvelle compréhension de la manière dont les biofilms se développent et se propagent permettra de proposer des idées pour les prévenir et les éliminer.
Ces efforts ont conduit à la définition actuelle des biofilms microbiens comme " une communauté structurée de cellules microbiennes enfermées dans une matrice polymère autoproduite et adhérant à une surface inerte ou vivante. "
Les biofilms peuvent être constitués d'une ou plusieurs espèces microbiennes. Bien que les biofilms d'espèces mixtes prédominent dans la plupart des environnements, les biofilms d'une seule espèce existent dans une variété d'infections et sur la surface des implants médicaux.
Les biofilms présentent un mode de croissance qui permet la survie dans un environnement hostile. Les structures que forment les biofilms contiennent des canaux dans lesquels les nutriments peuvent circuler, et les cellules de différentes régions des biofilms présentent différents modèles d'expression génétique. Ces communautés de biofilms peuvent se multiplier et se disperser rapidement. Dans cette optique, il n'est pas surprenant qu'un nombre considérable d'infections bactériennes chroniques impliquent des biofilms.
Les nouvelles connaissances sur le développement et la propagation des biofilms suggèrent des idées pour les prévenir et les éliminer. Les antibiotiques standard échouent souvent parce qu'ils ne pénètrent pas complètement dans les biofilms ou ne tuent pas les bactéries de toutes les espèces ou de tous les états métaboliques lorsqu'elles sont protégées dans un biofilm.
Kane Biotech est un leader en matière de propriété intellectuelle sur les biofilms, de technologies protégées basées sur les mécanismes moléculaires de formation et de dispersion des biofilms, et de méthodes permettant de trouver des composants qui inhibent ou perturbent les biofilms.
- Marc Edwards, PDG
Développement des biofilms
Étape 1. Attachement initial :
Les bactéries colonisatrices s'ancrent à une surface par des techniques d'adhésion de base. C'est à ce moment-là que le biofilm est le plus faible, c'est pourquoi de nombreux fabricants de dispositifs médicaux, tels que les cathéters, conçoivent leurs équipements de manière à tenter de rompre l'adhésion initiale.
Stade 2. Attachement irréversible :
Après s'être agrégées, les cellules forment des micro-colonies et excrètent de l'EPS ou "slime" pour former un attachement irréversible capable de résister aux forces de cisaillement et de maintenir une prise solide sur la surface.
Étape 3. Maturation I :
Le biofilm est entièrement formé. Au fur et à mesure de sa maturation, le biofilm devient un amas multicouche.
Stade 4. Maturation II :
Le biofilm continue de croître et devient tridimensionnel. À mesure que le biofilm mûrit, il est capable de fournir une protection contre le système immunitaire de l'hôte, les antimicrobiens, les désinfectants et les antibiotiques.
Étape 5. Dispersion :
Le biofilm atteint sa masse critique et libère les bactéries planctoniques qui continuent à coloniser d'autres surfaces.
Technologies brevetées de Kane
Kane Biotech’s patented coactiv+™ technology is specifically formulated to destabilize biofilm and create an environment for fast wound healing. This multi-functional and gentle formulation makes it a perfect companion treatment to DispersinB® Hydrogel, also part of the Kane Biotech antibiofilm wound care portfolio.
coactiv+™ est une formule de déstabilisation du biofilm à activité continue. Les ingrédients clés sont reconnus comme sûrs par la FDA et ont été délibérément sélectionnés pour apporter un soutien tout au long de la cascade de guérison des plaies.
EDTA : l'acide éthylènediamine-tétraacétique (EDTA) est un agent chélateur (liant) qui séquestre les ions métalliques présents dans la plaie et nécessaires à la croissance et à la fonction bactériennes et, finalement, à l'organisation du biofilm. Ainsi, une fois que les ions métalliques sont liés à l'EDTA, la croissance bactérienne est inhibée et le biofilm est déstabilisé.
Citrate de sodium/acide citrique : Le pH élevé des plaies est une caractéristique des plaies chroniques difficiles à cicatriser qui sont souvent enflammées et infectées. Le citrate de sodium/acide citrique agit comme un agent tampon qui aide à réduire le pH élevé et/ou à maintenir un pH plus bas, propice à la cicatrisation des plaies. Comme l'EDTA, le citrate de sodium est également un chélateur d'ions métalliques, ce qui contribue à inhiber la croissance microbienne et à déstabiliser les biofilms.
La combinaison de la séquestration des ions métalliques et de l'activité d'abaissement du pH de coactive+ fournit un environnement pour une déstabilisation efficace du biofilm. En outre, il a été démontré que cette activité réduit la fonction protéolytique hyperactive dans les plaies. Des niveaux élevés de protéases sont associés aux plaies chroniques et sont connus pour provoquer des lésions tissulaires, une inflammation et un retard de cicatrisation.
DispersinB® is a naturally occurring enzyme that cleaves the bacterial surface polysaccharide poly-b-1, 6-N-acetylglucosamine (PNAG). This polysaccharide is produced by a wide range of bacteria and fungi and is a key component in biofilm formation. DispersinB® cleaves PNAG, inhibiting bacterial adhesion and disperses the biofilm. This is especially useful for treating wounds and otic infections, which can become chronic due to the persistent nature of the bacterial biofilms. Once the biofilm is dispersed the bacteria can be eradicated and the infection can be remedied.
Kane Biotech Inc. has an exclusive worldwide license agreement with the University of Medicine and Dentistry of New Jersey, NJ, USA (now part of Rutgers University) to commercialize the DispersinB® technology for human, animal, agricultural and industrial applications. The US patent on this technology has already been issued (U.S. Pat. No.7,294,497) and Kane Biotech holds 7 other patents in this area. Full biocompatibility, toxicity and stability testing has been conducted on this enzyme. Kane Biotech has a number of DispersinB® products in development including formulations with antibiotics and the antibiofilm enzyme β-N-Acetylglucosaminidase. Kane Biotech has developed an antibiofilm technology in combination with Gentamycin and formulated an Enzyme-Gentamycin wound gel spray containing a thermo reversible gelling agent that makes the liquid spray become a gel when applied at body temperature.
Glossaire des termes
Enzymes
Catalyseurs biologiques qui augmentent la vitesse ou la vélocité d'une réaction chimique sans être eux-mêmes modifiés dans le processus global.
Métabolisme
L'ensemble des processus biochimiques qui se produisent en nous et dans tous les organismes vivants. Le métabolisme comprend l'anabolisme (l'accumulation de substances) et le catabolisme (la dégradation de substances). Le terme est couramment utilisé pour désigner la décomposition des aliments et leur transformation en énergie.
Microcolonie
Colonie composée de quelques cellules microscopiques. Par exemple, une minuscule colonie de bactéries se développant dans des conditions sous-optimales.
Inerte
Déficient en propriétés actives ; en particulier : dépourvu d'une action chimique ou biologique habituelle ou prévue.
Biomolécules
Une biomolécule est toute molécule organique produite par un organisme vivant, y compris les grandes molécules polymériques telles que les protéines, les polysaccharides et les acides nucléiques, ainsi que les petites molécules telles que les métabolites primaires, les métabolites secondaires et les produits naturels.
Génétique
Branche de la biologie qui traite de la structure moléculaire et de la fonction des gènes, du comportement des gènes dans le contexte d'une cellule ou d'un organisme, des modèles d'héritage des parents à la progéniture, ainsi que de la distribution, de la variation et du changement des gènes dans les populations.
Biologie moléculaire
Branche de la biologie qui traite de la base moléculaire de l'activité biologique. Ce domaine recoupe d'autres domaines de la biologie et de la chimie, notamment la génétique et la biochimie. La biologie moléculaire s'intéresse principalement à la compréhension et aux interactions entre les différents systèmes d'une cellule, y compris les interactions entre les différents types d'ADN, l'ARN et la biosynthèse des protéines, ainsi qu'à la manière dont ces interactions sont régulées.
Sources
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