Investigation of the effect of a natural cosmetic preservative on bacterial membranes in model system.

Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu leucidalu na modelowe membrany bakteryjne. Jako modele membran zastosowano dwa rodzaje lipidowych monowarstw Langmuira imitujące membranę bakterii gram ujemnej Escherichia Coli i gram dodatniej Staphylococcus Aureus. Model bakterii S. Aureus składał się z cząsteczek lipidów TSCL (42%) oraz PG (58%), natomiast w skład modelu bakterii E. Coli wchodziły lipidy TOCL (5%), POPG (20%) i POPE (75%). Eksperymenty obejmowały pomiary zależności ciśnienia powierzchniowego od średniej powierzchni przypadającej na cząsteczkę, stabilności monowarstw oraz penetracji leucidalu do poszczególnych monowarstw. Dodatkowo wykonano obrazowanie techniką mikroskopii kąta Brewstera. Analiza uzyskanych wyników pozwoliła stwierdzić, że leucidal oddziałuje na oba modele membran bakteryjnych. Konserwant wbudowuje się w oba rodzaje badanych monowarstw i upłynnia je. Silniejsze zdolności leucidalu do wnikania w modelowe membrany wykazano dla modelu E. Coli. Dla tego modelu stwierdzono także silniejszy wpływ destabilizacyjny. Na obserwowane efekty wpływ ma różnica w składzie lipidowym badanych błon bakteryjnych determinująca ich kondensację i stabilność. Ponadto stwierdzono, że leucidal wykazuje zdolność do modyfikowania właściwości membrany bakterii E. coli już przy niskich stężeniach. Uzyskane wyniki pozwalają zasugerować, że antybakteryjne działanie leucidalu może być związane z wpływem tego konserwantu na błony bakteryjne, a jego aktywność na poziomie membrany może stanowić jeden z etapów w mechanizmie jego aktywności i selektywności.

The aim of this thesis was to investigate the effect of leucidal on model bacteria membranes. As model membranes, two different lipid Langmuir monolayers imitating gram-negative Escherichia Coli and gram-positive Staphylococcus Aureus bacteria membrane, were used. The model of S. Aureus membrane consisted of TSCL (42%) and PG (58%) lipid molecules, while the model of E. Coli membrane was composed of TOCL (5%), POPG (20%) and POPE (75%) lipids. The experiments involved the measurements of: the surface pressure/area isotherms, the stability of monolayers, and the penetration of leucidal into particular monolayers. Additionally, Brewster angle microscopy imaging was performed. The analysis of the obtained results evidenced that leucidal interacts with both models of bacteria membranes. The preservative incorporates into both types of the investigated monolayers and makes them more fluid. A stronger ability of leucidal to penetrate model membranes was demonstrated for the model of E. Coli. A stronger destabilizing effect was also found for this model. The observed effects are connected with the differences in the lipid composition of the studied model membranes determining their condensation and stability. Moreover, it was found that leucidal shows the ability to modify the membrane properties of E. Coli bacteria even at low concentrations. Based on the obtained results it can be suggested that antibacterial activity of leucidal may be related to the influence of this preservative on bacterial membranes, and its activity at the level of membrane may be one of the steps in the mechanism of its activity and selectivity