Evaluación de la Sensibilidad a Antibióticos en Biofilms Mediante Microesferas de Hidrogel de GelMA

Área de la Ciencia:

• Microbiología
• Ciencia de Biomateriales
• Farmacología

Sus antecedentes:

• Las pruebas convencionales de susceptibilidad a antibióticos (PSA) se centran en bacterias planctónicas, no en biofilms.
• Los biofilms poseen una estructura 3D que confiere una tolerancia significativa a los antibióticos en comparación con las células planctónicas.
• Los métodos existentes para evaluar la tolerancia a antibióticos de los biofilms a menudo consumen mucho tiempo y carecen de rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un microambiente 3D novedoso utilizando microesferas de metacrilato de gelatina (GelMA) para la evaluación cuantitativa de la tolerancia a antibióticos de los biofilms.
• Evaluar la tolerancia de los biofilms de *Escherichia coli* K-12 MG1655 a la ampicilina, ciprofloxacina y ceftriaxona dentro del modelo de microesferas de GelMA.
• Establecer una plataforma de alto rendimiento para investigar los mecanismos de resistencia de los biofilms e informar las estrategias de tratamiento antibiótico.

Principales métodos:

• Se emplearon microesferas de metacrilato de gelatina (GelMA) para crear un microambiente de biofilm 3D.
• Se cultivaron *Escherichia coli* K-12 MG1655 dentro de estas microesferas.
• Se evaluó la viabilidad bacteriana y la respuesta del biofilm monitorizando los cambios dependientes del tiempo en el diámetro de las microesferas bajo gradientes de concentración de antibióticos variables.

Principales resultados:

• Los biofilms demostraron una tolerancia sustancial a la ampicilina, ciprofloxacina y ceftriaxona, con valores de tolerancia que exceden significativamente las concentraciones inhibitorias mínimas (CIM) planctónicas.
• Los valores observados de tolerancia a antibióticos de los biofilms fueron >200 μg/mL para ampicilina, 10-50 μg/mL para ciprofloxacina y 20-50 μg/mL para ceftriaxona.
• Estos niveles de tolerancia fueron de una a dos órdenes de magnitud más altos que las CIM planctónicas y superaron los umbrales de punto de interrupción clínica.

Conclusiones:

• El modelo de microesferas de GelMA proporciona una plataforma cuantitativa y de alto rendimiento para evaluar la tolerancia a antibióticos de los biofilms.
• La metodología desarrollada revela una tolerancia a antibióticos significativamente elevada en los biofilms en comparación con las bacterias planctónicas.
• Esta plataforma puede ayudar a comprender la resistencia de los biofilms y optimizar las estrategias de tratamiento antibiótico para infecciones relacionadas con biofilms.