Realizowane projekty

Analiza mechanizmów zwiększonej efektywności substancji przeciwdrobnoustrojowych względem biofilmu w obecności wirującego pola magnetycznego

 

  • ŹRÓDŁO FINANSOWANIA - OPUS 14, Narodowe Centrum Nauki
  • NR PROJEKTU: UMO-2017/27/B/NZ6/02103
  • OKRES REALIZACJ: 02.10.2018 - 01.10.2021

 

Zespół badawczy:


dr hab. inż. Karol Fijałkowski, prof. ZUT – kierownik projektu

dr hab. n.med. Adam Junka, prof. UMW – kierownik po stronie partnera (PORT)

 

dr inż. Radosław Drozd – wykonawca (od 10.2018)

mgr inż. Katarzyna Pendrak – stypendystka (10.2018 – 11.2020)

mgr inż. Marta Woroszyło – stypendystka (od 10.2018)

mgr inż. Daria Ciecholewska Juśko – stypendystka (od 12.2020)

 

mgr inż. Magdalena Szymańska – stypendystka (od 12.2020)

 

Celem prowadzonych badań jest wyjaśnienie mechanizmów zwiększonej aktywności związków przeciwdrobnoustrojowych – antyseptyków i antybiotyków - względem biofilmów bakteryjnych w obecności wirującego pola magnetycznego.

W projekcie zaplanowano hodowlę in vitro biofilmów dwóch drobnoustrojów szczególnie często odpowiedzialnych za zakażenia człowieka i zwierząt, mianowicie gronkowca złocistego Staphylococcus aureus oraz pałeczki ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa, a następnie wprowadzenie ich do generatorów wirującego pola magnetycznego w obecności antybiotyków i antyseptyków.

Efekty działania wirującego pola magnetycznego oraz wirującego pola magnetycznego i substancji przeciwdrobnoustrojowych na macierz biofilmu i komórki w biofilmie poddane zostają analizom z użyciem zaawansowanych urządzeń badawczych – mikroskopów elektronowych/transmisyjnych, mikroskopów konfokalnych z wirującym dyskiem, wysokorozdzielczych spektrometrów masowych oraz jądrowych rezonansów magnetycznych. Dodatkowo, do celów analiz wykorzystywane są techniki półilościowe oraz ilościowe służące do oceny biomasy biofilmowej, masy macierzy, liczby komórek w biofilmie, etc.)

Zakłada się, że w zależności od parametrów zastosowanego pola magnetycznego, czasu ekspozycji, rodzaju związku przeciwdrobnoustrojowego oraz typu biofilmu, zaobserwowane zostaną nie tylko zmiany w aktywności związków przeciwdrobnoustrojowych względem biofilmu, ale także zmiany w macierzy biofilmowej (np. rozmiar i ułożenie fibryli), a analiza zależności między uzyskanymi danymi pozwoli na zrozumienie mechanizmu, przez który dochodzi do fascynującego efektu niszczenia biofilmu przez substancje przeciwdrobnoustrojowe w obecności pola magnetycznego.

Projekt jest realizowany w ramach konsorcjum z Polską Siecią Badawczą Łukasiewicz - PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii.

 

Niniejszy projekt opiera się na opublikowanych przez nasz zespół wynikach wykazujących istotnie podwyższoną skuteczność antybiotyków i antyseptyków względem biofilmów w obecności wirującego pola magnetycznego:

Junka A., Rakoczy R., Szymczyk P., Bartoszewicz M., Sedghizadeh P., Fijałkowski K., 2018, Application of rotating magnetic fields increase the activity of antimicrobials against wound biofilm pathogens, Scientific Reports, 8,167, DOI: doi.org/10.1038/s41598-017-18557-7.

 

 

Prace opublikowane w ramach realizowanego projektu:

  1. Krasowski G., Wicher-Dudek R., Paleczny J., Bil-Lula I., Fijałkowski K., Sedghizadeh P.P., Szymczyk P., Dudek B., Bartoszewicz M., Junka A., 2019, Potential of novel bacterial cellulose dressings chemisorbed with antiseptics for the treatment of oral biofilm infections, Applied Sciences, 9(24), 5321, DOI:10.3390/app9245321.
  2. Brożyna M., Żywicka A., Fijałkowski K., Gorczyca D., Oleksy-Wawrzyniak M., Dydak K. Migdał P, Dudek B., Bartoszewicz M., Junka A. The novel quantitative assay for measuring the antibiofilm activity of volatile compounds (AntiBioVol), Applied Sciences, 2020, 10(20), 7343, DOI: 10.3390/app10207343.
  3. Ciecholewska-Juśko D., Żywicka A., Junka A., Drozd R., Sobolewski P., Migdał P., Kowalska U., Toporkiewicz M., Fijałkowski K., 2021, Superabsorbent crosslinked bacterial cellulose biomaterials for chronic wound dressings, Carbohydrate Polymers, 253, 117247, DOI: 10.1016/j.carbpol.2020.117247 (preprint: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.03.04.975003v2). 
  4. Drozd R., Szymańska M., Żywicka A., Kowalska U., Rakoczy R., Kordas M., Konopacki M., Junka A.F., Fijałkowski K., 2021, Exposure to non-continuous rotating magnetic field induces metabolic strain-specific response of Komagataeibacter xylinus, Biochemical Engineering Journal, 166, 107855, DOI: 10.1016/j.bej.2020.107855.
  5. Krasowski G., Junka A., Paleczny J., Czajkowska J., Makomaska-Szaroszyk E., Chodaczek G., Majkowski M., Migdał P., Fijałkowski K., Kowalska-Krochmal B., Bartoszewicz M., 2021, In vitro evaluation of polihexanide, octenidine and NaClO/HClO-based antiseptics against biofilm formed by wound pathogens, Membranes, 11(1), 62, DOI: 10.3390/membranes11010062.

 

Konferencje i sympozja:

 

  1. Fijałkowski K., Ciecholewska D., Junka A., Development and characterization of native and citric acid-modified cellulose’s drug-delivery system for bacterial biofilm eradication, 4th International Symposium on Bacterial Nanocellulose, University of Minho, Porto, Portugalia, 3-4.10.2019 (prezentacja).
  2. Junka A., Dudek B., Czajkowska J., Zegan A., Migdal P., Bil-Lula I., Fijałkowski K., The prospect of bacterial nanocellulose impregnated with antimicrobials in treatment of biofilm related infections, 4th International Symposium on Bacterial Nanocellulose, University of Minho, Porto, Portugalia, 3-4.10.2019 (prezentacja).
  3. Junka A., Konieczność implementacji nowych protokołów do badań biofilmu in vitro, Biofilm w patogenezie zakażeń, Kudowa, 14-16.11.2019 (pezentacja).
  4. Junka A., Biofilm w ranach przewlekłych ze szczególnym uwzględnieniem stopy cukrzycowej – na czym stoimy?, IX Lubuska Konferencja Diabetologiczna, Zielona Góra, 30.11.2019 (prezentacja).
  5. Fijałkowski K., Pendrak K., Junka A., Influence of the rotating magnetic fields on the activity of antimicrobials against biofilm pathogens, FEMS Online Conference on Microbiology, Belgrad, Serbia, 10.2020 (prezentacja).
  6. Ciecholewska-Juśko D., Junka A., Fijałkowski K., Influence of the rotating magnetic field on the mixing/diffusion process of antimicrobials in bacterial cellulose as an example of microbial biofilm matrix, FEMS Online Conference on Microbiology, Belgrad, Serbia, 10.2020 (plakat).
  7. Woroszyło M., Junka A., Fijałkowski K., Influence of the rotating magnetic field on the viability, proliferation and metabolic activity of different bacterial species and strains, FEMS Online Conference on Microbiology, Belgrad, Serbia, 10.2020 (prezentacja).
  8. Drozd R., Junka A., Hoppe K., Fijałkowski K., Influence of the rotating magnetic field on bacterial biofilm extracellular matrix composition, FEMS Online Conference on Microbiology, Belgrad, Serbia, 10.2020 (prezentacja).
  9. Junka A., Migdał P., Drozd R., Czajkowska J., Dudek B., Fijałkowski K., Impact of the rotating magnetic field on porosity of bacterial biofilm extracellular matrix, FEMS Online Conference on Microbiology, Belgrad, Serbia, 10.2020 (plakat).
  10. Anna Ż., Ciecholewska-Juśko D., Junka A., Drozd R., Fijałkowski K., Influence of the rotating magnetic field on antimicrobial penetration efficiency within the bacterial biofilm layers FEMS Online Conference on Microbiology, Belgrad, Serbia, 10.2020 (plakat).
  11. Pendrak K., Junka A., Fijałkowski K., Analysis of the effectiveness of antimicrobials depending on the type and form of biofilm produced by Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus strains, FEMS Online Conference on Microbiology, Belgrad, Serbia, 10.2020 (plakat).
  12. Szymańska M., Karakulska J., Grygorcewicz B., Kowalska U., Sobolewski P., Fijałkowski K., Drozd R., Influence of immobilized glycoside hydrolase PelAh on biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa PAO-1, FEMS Online Conference on Microbiology, Belgrad, Serbia, 10.2020 (plakat).

 

Inne formy upowszechniania wyników badań:

 

  1. Cyprus University of Technology, Lemesos, 05.2019 (prezentacja w trakcie pobytu na stypendium Erasmus+).
  2. Decembrie 1918” University of Alba Iulia, Alba Iulia, Rumunia, 11.2019 (prezentacja w trakcie pobytu na stypendium Erasmus+).
  3. Tarleton State University, Stephenville, TX 76401, Stany Zjednoczone, 09.2019 (prezentacja w trakcie pobytu na stażu).
  4. Program „Inkubator Innowacyjności”, PUM, 06.2019 (prezentacja).

 

Wydarzenia popularyzujące naukę

  1. Adam Junka, Wykład pt. „Społeczne zachowanie drobnoustrojów jako jeden z mechanizmów podwyższonej tolerancji na antybiotyki”, IV Wigilia PTSF Wyzwania i kierunki współczesnej antybiotykoterapii, Wrocław, 7.12.2019.
  2. Adam Junka, Wystąpienie w audycji "Laboratorium Nauki" w @RadioRodzina, Wrocław 23.11.2018.
  3. Adam Junka,  Wszystko jest kwestią czasu i skali czyli jak drobnoustroje zdominowały nasz świat. Wykład popularyzatorski dla szkół ponadpodstawowych i dorosłych,  XXIII Dolnośląski Festiwal Nauki 2021, 21.10-22.10.2020.
  4. Adam Junka, Biofilm ran i sposoby jego eradykacji. Wykład popularyzatorski w ramach konferencji szkoleniowej dla pielęgniarek chirurgicznych, Wrocław, 12.09.2020.

 

Wyróżnienia:

Fijałkowski K., Nominacja do Polskiej Nagrody Inteligentnego Rozwoju 2020 w kategorii „Naukowiec przyszłości” za realizację projektu „Analiza mechanizmów zwiększonej efektywności substancji przeciwdrobnoustrojowych względem biofilmu w obecności wirującego pola magnetycznego”, Tychy, 06.04.2020.

 

Odnośniki do stron internetowych powiązanych z projektem:

https://www.researchgate.net/project/Analysis-of-mechanisms-of-increased-effectiveness-of-antimicrobial-substances-against-biofilm-in-the-presence-of-a-rotating-magnetic-field 

https://www.facebook.com/Breaking-Bad-Biofilm-in-Magnetic-Field-109819933952353

https://www.port.org.pl/pl/magnesem-w-bakterie-nowa-metoda-walki-z-bakteriami/

https://innowacje.zut.edu.pl/projekty/analiza-mechanizmow-zwiekszonej-efektywnosci-substancji-przeciwdrobnoustrojowych-wzgledem-biofilmu-w-obecnosci-wirujacego-pola-magnetycznego

https://www.mdpi.com/journal/applsci/special_issues/Biofilm_Medicine_Industry