Úvod: Materiály pro moderní wound-management dnes představují velmi širokou a heterogenní skupinu. Jedním z nejvýznamnějších představitelů této skupiny jsou přírodní materiály, nebo přesněji polysacharidy izolované z různých rostlin a živočichů. Při narůstající rezistenci patogenů k zavedeným antimikrobiálním látkám je zároveň snaha o objevování nových mechanismů účinku těchto materiálů. Gum karaya (GK) představuje velmi nadějného zástupce skupiny přírodních polysacharidů, a protože je získávána ze stromu Sterculia urens jako pryskyřice, dá se předpokládat také její určitá antimikrobiální aktivita. Materiál a metodika: Antimikrobiální potenciál GK jsme testovali na několika předem vybraných kmenech tak, aby korespondovaly s reálnou epidemiologickou situací původců infekčních komplikací v oblasti ošetřování popálenin. Mezi testovanými kmeny byli zástupci jak grampozivitního i gramnegativního spektra bakterií, tak kvasinky. Meticillin citlivý Staphylococcus aureus CCM 4223 (ATCC 29213), meticillin rezistentní Staphylococcus aureus CCM 4750 (ATCC 43300), Klebsiella pneumoniae CCM 4985 (ATCC 700603), Candida albicans CCM 8261 (ATCC 90028), Pseudomonas aeruginosa CCM 3955 (ATCC 27853) byly získány z České kolekce mikroorganismů. Pseudomonas aeruginosa FF 1, Pseudomonas aeruginosa FF 2 a Pseudomonas aeruginosa FF 3 (všechny multirezistentní kmeny) byly získány z kolekce mikroorganismů Fakultní nemocnice u svaté Anny. Antimikrobiální testování bylo provedeno pomocí diskového difuzního testu. Další sada antimikrobiálních testů byla provedena za pomocí měření růstových křivek. Výsledky: V rámci testování bakteriostatické aktivity se ukázala 1% koncentrace GK a také 1% a 0,5% koncentrace chitosanu (Ch) jako efektivní vůči všem testovaným patogenům. Podobnou efektivitu si dále uchovala i kombinace GK50/Ch50 v koncentraci 1% a 0,5%. Nižší koncentrace kombinovaného materiálu byly pouze velmi slabě efektivní vůči testovaným kmenům Candida albicans. Testování baktericidní aktivity ovšem nepřineslo pozitivní výsledky, mimo kandid, u kterých byl zaznamenán pouze částečný efekt GK50/Ch50 při 1% koncentraci. Testování pomocí růstových křivek se ukázalo, že efektivita jak samotné GK, tak také chitosanu byla výrazně vyšší u grampozitivních bakterií v porovnání s bakteriemi gramnegativními. V případě tohoto experimentu byla použita pouze desetinová koncentrace v porovnání s koncentrací u diskového difuzního testu. Tyto výsledky korespondují s daty získanými při testování bakteriostatické aktivity. Závěr: Jedná se o první publikaci, která se pokouší komplexně definovat potenciál v antimikrobiální aktivitě GK a také možné potenciace této aktivity pomocí chitosanu. V oblasti gramnegativního spektra je ovšem potřeba dalších experimentů zejména s vyšší koncentrací GK.

Introduction: Materials for modern wound-management are a very broad and heterogeneous group. One of the most important representatives is natural materials, or more precisely polysaccharides isolated from various plants and animals. With the increasing resistance of pathogens to established antimicrobial agents, there is also an attempt to discover new mechanisms of the effects of these materials. Gum karaya (GK) is a very promising representative of the natural polysaccharides group and, since it is obtained from Sterculia urens as resin, it is also possible to assume its certain antimicrobial activity. Material and methodology: The antimicrobial potential of GK and chitosan (Ch) has been tested on several preselected strains to match the real epidemiological situation of the agents of infectious complications in the field of burned wounds. Tested strains included representatives of gram-positive and gram-negative bacteria as well as selected yeasts. Methicillin susceptible Staphylococcus aureus CCM 4223 (ATCC 29213), methicillin resistant Staphylococcus aureus CCM 4750 (ATCC 43300), Klebsiella pneumoniae CCM 4985 (ATCC 700603), Candida albicans CCM 8261 (ATCC 90028), Pseudomonas aeruginosa CCM 3955 (ATCC 27853) were obtained from the Czech Collection of Microorganisms. Pseudomonas aeruginosa FF 1, Pseudomonas aeruginosa FF 2 and Pseudomonas aeruginosa FF 3 (all multi-resistant clinical strains), Staphylococcus epidermidis A 013, Staphylococcus epidermidis A 117, and Candida parapsilosis BC 11 were obtained from the Collection of Microorganisms at the St. Anne’s University Hospital, Brno. Antimicrobial tests were performed using the disk diffusion test methodology. Another set of antimicrobial tests was obtained by measuring the growth curves. Results: Bacteriostatic activity testing showed 1% GK concentration and both 1% and 0.5% chitosan concentration effective against all pathogens tested. The combination of GK50/Ch50 in concentrations of 1% and 0.5% had similar or better effect. Lower concentrations of the combined material are poorly effective against tested strains. Bactericidal activity testing has not produced positive results, except for Candida spp., where only a partial effect of GK50/Ch50 was observed at 1% concentration. In the growth curve test, the efficiency of both GK alone and chitosan was found to be significantly higher in gram-positive bacteria compared to gram-negative ones. In the case of this experiment, only a one-tenth concentration was used compared to the disk diffusion test concentration. This results correspond with the data from the bacteriostatic activity testing. Conclusion: This is the first publication that attempts to comprehensively define the potential for GK antimicrobial activity and also the possible potentiation of this activity with the use of chitosan. Further experiments are needed to extend the antimicrobial efficiency to gram-negative bacteria.

CEITEC Central European Institute of Technology Brno University of Technology Czech Republic

Department of Burns and Plastic Surgery University Hospital Brno Czech Republic

Department of Microbiology St Anna University Hospital Brno Czech Republic

Faculty of Medicine Masaryk University Brno Czech Republic

Antimikrobiální účinek nové hydrogelové matrice na bázi přírodního polysacharidu Sterculia urens