The influence of Integra® DRT matrix modification with BacSp222 bacteriocin on the function of skin fibroblasts

Biomateriały są szeroko wykorzystywane w regeneracji tkanek miękkich, niemniej jednak jednym z największych problemów związanych z ich stosowaniem jest podatność na zakażenia, gdyż do momentu unaczynienia są narażone na zasiedlenie mikroorganizmami. W obliczu tego problemu pojawiła się koncepcja zabezpieczania biomateriałów związkami o aktywności przeciwdrobnoustrojowej. Jedną z grup takich związków są bakteriocyny – białkowe metabolity wydzielane przez bakterie.W niniejszej pracy dokonano oceny efektywności modyfikacji biomateriału Integra® DRT, szeroko stosowanego w regeneracji skóry właściwej, bakteriocyną BacSp222 pozyskiwaną ze szczepu Staphylococcus pseudintermedius 222. W ramach przedstawionej pracy, dokonano oceny cytotoksyczności bakteriocyny BacSp222 względem hodowanych in vitro fibroblastów skóry, które odgrywają zasadniczą rolę w procesie przebudowy matrycy Integra® DRT po jej implantacji w ciele pacjenta, i jej wpływu na ich fizjologię (migrację, profil ekspresji genów kodujących czynniki uczestniczące w gojeniu ran). Dodatkowo, zbadano uwalnianie bakteriocyny BacSp222 immobilizowanej w biomateriale Integra® DRT oraz jej wpływ na fibroblasty zasiedlające matrycę. Ostatnim etapem była analiza aktywności bakteriobójczej BacSp222 uwalnianej z biomateriału względem trzech szczepów bakteryjnych: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis oraz Escherichia coli.Przeprowadzone badania potwierdziły niską cytotoksyczność bakteriocyny BacSp222 wobec ludzkich fibroblastów skórnych oraz niewielki wpływ na ich funkcje. Ponadto, wykazano aktywność bakteriobójczą biomateriału Integra® DRT modyfikowanego bakteriocyną BacSp222 względem szczepów bakterii Gram-dodatnich: Staphylococcus aureus oraz Staphylococcus epidermidis.Otrzymane wyniki potwierdzają zasadność modyfikacji biomateriałów bakteriocynami i stanowią punkt wyjścia do dalszych badań z wykorzystaniem kolejnych biomateriałów, a także bakteriocyn.

Biomaterials are widely used in soft tissue regeneration; however, one of the biggest issues associated with their use is their susceptibility to infection, as they are prone to be colonized by pathogens until they are vascularized. This problem has led to the concept of protecting biomaterials with compounds having antimicrobial activity. One of the groups of such compounds is bacteriocins - protein metabolites secreted by bacteria.In this study, the effectiveness of protecting Integra® DRT biomaterial, widely used in dermis regeneration, with BacSp222 bacteriocin extracted from Staphylococcus pseudintermedius 222 strain, has been evaluated.The presented work evaluated the cytotoxicity of BacSp222 bacteriocin against in vitro cultured skin fibroblasts, which play an essential role in the remodeling process of Integra® DRT matrix after its implantation in the patient's body, and its effect on their physiology (migration, expression profile of genes encoding factors involved in wound healing). Additionally, the release of BacSp222 bacteriocin immobilized in Integra® DRT biomaterial and its effect on fibroblasts was investigated. The final stage was the analysis of the bactericidal activity of BacSp222 released from the biomaterial against three bacterial strains: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, and Escherichia coli.The performed studies confirmed low cytotoxicity of BacSp222 bacteriocin towards human dermal fibroblasts and a slight influence on their functions. Moreover, the bactericidal activity of Integra® DRT biomaterial protected with BacSp222 bacteriocin was demonstrated against Gram-positive bacterial strains: Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis.The obtained results confirm the validity of the concept of biomaterials modification with bacteriocins and provide a starting point for further research using other biomaterials and bacteriocins.