مقالة منهجية

في المختبر تقييم التأثيرات المعززة للجزيئات المشتقة من النباتات على المبيدات الحيوية التقليدية

DOI:

10.3791/70172

⸱

مايو 8, 2026

 ,  ,  , 
1LEPABE, ALiCE, Faculty of Engineering, University of Porto, 2DEQB-Department of Chemical and Biological Engineering, Faculty of Engineering, University of Porto, 3LAQV/REQUIMTE, BioSIM, Department of Biomedicine, Faculty of Medicine, University of Porto, 4Department of Chemical Engineering, Faculty of Science and Technology, University of Coimbra

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوفر هذا البروتوكول إطارا منهجيا لتقييم كيف يمكن للنباتات الكيميائية تعزيز التأثيرات القاتلة للبكتيريا للمبيدات الحيوية التقليدية باستخدام نمذجة النشاط القبيد للبكتيريا واختبارات التفاعل التوافقي، والتي تهدف إلى تحديد الخلطات التآزرية التي تحسن السيطرة على الميكروبات وتقلل من الاستخدام العام للمبيدات الحيوية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تطوير أساليب مبتكرة وفعالة لتعزيز النشاط المضاد للميكروبات في المبيدات الحيوية التقليدية هو استراتيجية واعدة لتحسين مكافحة الميكروبات لأغراض التعقيم الصحي. وفي هذا السياق، نصف بروتوكولا مفصلا لتقييم التأثيرات المعززة للمواد الكيميائية النباتية المشتقة من النباتات على المبيدات الحيوية الصناعية. تعد هذه المنتجات النباتية مرشحة جذابة كمرافقة للمبيدات الحيوية بسبب تنوعها الهيكلي، ونشاطها البيولوجي، وغالبا انخفاض سميتها. يسمح سير العمل الموضح هنا بتحديد تركيزات الحد الأدنى من مبيدات البكتيريا (MBCs) والتوليد المنهجي لكل من منحنيات استجابة الجرعة والاستجابة الزمنية لكل منتج يتم اختباره بشكل فردي (المبيدات الحيوية والكيميائيات النباتية) وتركيباتها الثنائية أو الثلاثية. تسمح البيانات الناتجة بنمذجة رياضية متقدمة، بما في ذلك تحديد مؤشر تركيز البكتيريا الكسرية (FBCI) وتقييم التفاعلات بين المنتجات المختبرة فيما يتعلق بالتأثيرات التآزرية أو الإضافية أو العاكسة باستخدام برنامج Combenefit. وبهذا المعنى، من الممكن تحديد المنتجات الطبيعية الواعدة كمعززات للمبيدات الحيوية، وتحسين فعالية مضادات الميكروبات، وتصميم استراتيجيات تعقيم أكثر استدامة وأمانا قد تقلل من التركيزات المطلوبة للمبيدات الحيوية الصناعية. هذا يحسن السيطرة على الميكروبات ويقلل من المخاطر البيئية والصحية العامة المرتبطة بالاستخدام المفرط للمبيدات الحيوية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تعد العدوى المرتبطة بالرعاية الصحية (HAIs) من بين أخطر وأخطر التحديات الصحيةالعامة على مستوى العالم. ومن المقلق أنها مرتبطة بشدة بانتشار الكائنات الدقيقة المقاومة للأدوية المتعددة (MDR) واستمرار العبء الحيوي البكتيري على أسطح المستشفيات، وغالبا ما يكون ذلك بسبب ممارسات التعقيم غير المناسبة أو غير الفعالة 2,3. علاوة على ذلك، فإن التلوث المتبادل بين المرضى وطاقم الرعاية الصحية والمعدات الطبية يزيد من تفاقم هذه المشكلة 4,5. في أوروبا، على سبيل المثال، قدر أن ما يقارب 80,000 مريض يدخلون المستشفى يعانون من حالة واحدة على الأقل من مرض HAI واحد في أي يوم، مما يمثل حوالي 16 مليون يوم إضافي في المستشفى كل عام. لقد زادت جائحة كوفيد-19 من تعقيد هذه المشكلة، حيث ساهمت في زيادة العدوى البكتيرية MDR بسبب الاستخدام العالي للعوامل المضادة للميكروبات والمطهرات وزيادة حالات دخول المستشفيات 6,7. أدى صعود البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، بما في ذلك الإشريكية القولونية المنتجة لأشعة β اللاكتمازات واسعة الطيف (ESBL) والمكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA)، إلى زيادة عبء صحي واقتصادي على مستوى العالم. في الواقع، تؤكد هذه السلالات على ضرورة تطوير حلول مبتكرة للوقاية من العدوى والسيطرة عليها 1,8,9.

مع وضع ذلك في الاعتبار، أصبحت المبيدات الحيوية أدوات حيوية للسيطرة على انتشار البكتيريا المقاومة والعدوى البكتيرية، حيث تم تطبيقها على نطاق واسع لتعقيم أسطح المستشفيات، وتعقيم المعدات، ومعالجة أنظمة المياه، ومنع تلوث الأجهزة الطبية10,11. على عكس المضادات الحيوية التي تؤثر على أهداف ميكروبية محددة12، فإن المبيدات الحيوية تعطل عدة هياكل خلوية في نفس الوقت، بما في ذلك الأغشية، والإنزيمات، والحمض النووي الريبوزومي، والمسارات الأيضية 13,14,15. كان يعتقد في البداية أن هذا الإجراء واسع الطيف يقلل من خطر المقاومة. ومع ذلك، تظهر الأدلة أن الكائنات الدقيقة يمكنها التكيف مع التعرض للمبيدات الحيوية، مما يؤدي إلى تحمل واستمرارية وحتى مقاومة متبادلة للمضادات الحيوية10,16. على سبيل المثال، تعرض Pseudomonas aeruginosa لكلوريد البنزالكونيوم المختار لمتغيرات مقاومة للسيبروفلوكساسين ونوفوبيوسين من خلال الإفراط في التعبير عن مضخات التدفق17. وبالمثل، ثبت أن التريكلوسان ينشط مضخات التدفق في Stenotrophomonas maltophilia، بينما ارتبط التعرض للكلورهيكسيدين بزيادة مقاومة المضادات الحيوية في S. aureus18.

علاوة على ذلك، تم اتهام مركبات الأمونيوم الرباعي (QACs)، والكلورهيكسيدين، والدياميدينات، والأكريدينات، والتريكلوسان كأسباب محتملة لاختيار واستمرار مقاومة البكتيريا لعدة مضادات حيوية. جينات المقاومة مثل qacA/B وSMR معروفة بأنها تمنح تحملا لعناصر QAC، كما تم الإبلاغ عن إخفاقات سريرية مثل البكتيريا المرتبطة بالقسطرة المخزنة في محاليل QAC الملوثة والتلوث الميكروبي الداخلي لليودوفورات 16,17,21. تسلط هذه النتائج الضوء على الحاجة الملحة لاستخدام المبيدات الحيوية بشكل أمثل، مدعومة بالدراسات الميكانيكية واستراتيجيات التعقيم العقلانية.

تشكل الأغشية الحيوية، وهي مجتمعات بكتيرية عالية الكثافة ومنظمة جيدا مدمجة في مصفوفة خارج الخلية من عدادات السكريات والبروتينات والأحماض النووية، عقبة إضافية وكبيرة أمام السيطرة على العدوى22,23. تظهر تحملا ملحوظا للمضادات الحيوية والمبيدات الحيوية، مما يساهم في استمرار العدوى لدى المرضى. علاوة على ذلك، غالبا ما ترتبط الأغشية الحيوية أيضا بالتلوث المستمر للأجهزة الطبية والأدوات الجراحية وأسطح المستشفيات. على الرغم من أهميتها السريرية، لم يتم التعرف على الأغشية الحيوية إلا كمساهمين رئيسيين في العدوى المزمنة ومقاومة مضادات الميكروبات في العقود الأخيرة. مرونتها كبيرة لدرجة أن حتى عوامل التعقيم العدوانية غالبا ما تفشل في القضاء عليها، تاركة خلايا مستمرة قادرة على إعادة زرع العدوى20، 25، 26. لذلك، فإن إيجاد استراتيجيات فعالة لمضادات الأغشية الحيوية أمر بالغ الأهمية للسيطرة على مضادات الطلاء الحيوي وتقليل العبء الصحي والاقتصادي العام لمسببات الأمراض MDR27,28.

كحل واعد، تمثل المواد الكيميائية النباتية، وهي مستقلبات ثانوية تنتج وتستخرج من النباتات، موردا غير مستغل إلى حد كبير لعوامل مضادة للميكروبات وطبقة مضادة للغشاء الحيويالجديدة. ومع ذلك، لا يستخدم أي مضاد حيوي نباتي كيميائي، بسبب نشاطه المضاد للميكروبات المعتدل مقارنة بالمضادات الحيوية التقليدية. تصنف المواد الكيميائية النباتية بشكل روتيني كمضادات حيوية بناء على اختبارات الحساسية التي تنتج أدنى تركيز مثبط (MIC) في نطاق 100 إلى 1000 ميكروغرام/مل، وهي قيم أعلى بكثير من تلك الخاصة بالمضادات الحيوية التقليدية30,31. ومن المهم أن المواد الكيميائية النباتية أظهرت بالفعل نشاطا مضادا للأغشية الحيوية عند استخدامها منفردة أو كمنشطات للمبيدات الحيوية التقليدية. على سبيل المثال، قد يثبط الكيرسيتين إنتاج الألجينات، مما يؤدي إلى انخفاض الالتصاق أثناء تطور الأغشية الحيوية 32,33,34. قام إيمودين بتثبيط تطور الأغشية الحيوية بواسطة P. aeruginosa، والإشريكية القولونية، وS. aureus من خلال تقليل تعبير الجينات الرئيسية المشاركة في تكوين الأغشية الحيوية35. يمثل دمج المواد الكيميائية النباتية مع المبيدات الحيوية المستخدمة تقليديا لكنها أصبحت أقل فعالية، كعوامل معدلة للمقاومة، استراتيجية واعدة لتعزيز فعالية مضادات الميكروبات36. يمكن أن تتداخل هذه التفاعلات التآزرية مع آليات مقاومة الميكروبات، مما يقلل من الحد الأدنى من تركيزات المبيدات الحيوية الفعالة المطلوبة لتحقيق تطهير مرض.37. هذا النهج يحسن أداء الإبادة الحيوية، ويقلل الضغط الانتقائي لتطوير المقاومة، ويقلل من التأثيرات البيئية والسمية المرتبطة بالإفراط في استخدام المبيدات الحيوية15,20. المواد الكيميائية النباتية متنوعة هيكليا 38,39,40، متوفرة على نطاق واسع 38,39,41، ورخيصة 38,39,42، وغالبا ما تكون أقل سمية للبشر والبيئة من المبيدات الحيوية الصناعية 38,39. هي منتجات طبيعية غالبا ما تستخرج من مصادر نباتية متجددة، وفي بعض الحالات تم الإبلاغ عن أنها تظهر ديمواكية بيئية أقل وملفات سمية أقل مقارنة ببعض المبيدات الحيوية الصناعية 43,44,45. بينما تختلف تكلفتها وتوفرها وخصائص سميتها حسب المركب وعملية الاستخلاص، أظهرت العديد من المواد الكيميائية النباتية خصائص سلامة وبيئية إيجابية مقارنة ببعض المبيدات الحيوية التقليدية46,47.

يهدف هذا البروتوكول إلى تقييم إمكانات المواد الكيميائية النباتية، بشكل فردي وبالاقتران مع المبيدات الحيوية التقليدية، في التعقيم الطبي. باختصار، يقيم البروتوكول التفاعلات بين المبيدات الحيوية والكيميائية النباتية عبر نطاقات تركيز واسعة. تم اختبار المبيدات الحيوية في البداية على مستويات 0.1–500 ملغ/لتر وعلى مواد كيميائية نباتية على 50–10,000 ملغ/لتر لتحديد الحد الأدنى من التركيزات المبيدة للبكتيريا (MBCs) (الجدول 1). بالنسبة للتوليفات المزدوجة، تم اختيار تركيزات تحت البكتيريا كما يلي: كلوريد البنزالكونيوم (BAC) عند 0.1، 0.5، و0.75 ملغ/لتر؛ حمض البيراسيتيك (PAA) عند 0.1، 0.3، و0.5 ملغ/لتر؛ حمض الساليسيليك (SAL) عند 50، 100، و250 ملغ/لتر؛ ويوجينول (EUG) عند 100، 250، و750 ملغ/لتر (الجدول 1). أجريت تركيبات ثلاثية باستخدام BAC (0.75 mg/L) أو PAA (0.5 mg/L) مع SAL (100 أو 250 mg/L) وEUG (250 أو 750 ملغ/لتر) (الجدول 1). أجريت اختبارات الاستجابة الزمنية على مدى 1–90 دقيقة، تلتها تقييم إعادة نمو البكتيريا لمدة 24 ساعة. يتم قياس التفاعلات المضادة للميكروبات باستخدام مؤشر تركيز البكتيريا الجزئي (FBCI) وتحليلها باستخدام برنامج Combenefit، بينما يتم نمذجة حركيات التعقيم باستخدام نماذج تشيك-واتسون وويبول لتوصيف الاعتماد على التركيز وديناميكيات التعطيل.

يكمن الابتكار في التصميم العقلاني لتفاعلات مستقرة ثنائية وثلاثية بين المواد الكيميائية النباتية والمبيدات الحيوية، مما يحسن نشاط التعقيم مع تقليل السمية والأثر البيئي بسبب تقليل استخدام المبيدات التقليدية. كما استخدمت طرق رياضية مثل حساب FBCI وتقييم التآزر لقياس التفاعلات بين الفيتوكيميائيا والمبيدات الحيوية في السيطرة الميكروبية. بينما يقدم FBCI تفسيرا تصنيفيا للتفاعل (التآزر، التناقض، أو اللامبالاة) عند تركيبات تركيز محددة، يتيح كومبفيت تقييما أكثر شمولا قائم على سطح الاستجابة لأنماط التفاعل عبر نطاق تركيز أوسع. يتيح ذلك تصور وقياس تأثيرات التفاعل المعتمدة على التركيز التي قد لا يتم التقاطها بواسطة مؤشرات نقطة واحدة48,49. علاوة على ذلك، يتم نمذجة حركيات التعقيم باستخدام نماذج تشيك-واتسون (للجرعة-الاستجابة) وويبول (للاستجابة الزمنية)50. توفر هذه النماذج نمذجة حركية لتعطيل الميكروبات، وتقدم معلمات كمية تصف معدلات التعقيم وسلوك منحنى البقاء50. تساعد في تحديد ما إذا كان القتل يتبع ديناميكيات لوغاريتمية خطية أو غير خطية، وتسمح بتفسير أكثر ميكانيكية لتأثيرات المعالجة، وهو ما يتجاوز الوصف المذكور في FBCI51,52.

يضمن هذا البروتوكول التعرف المنهجي على تركيبات نباتية كيميائية وحيوية وتطوير استراتيجية فعالة ومستدامة للتعقيم في الرعاية الصحية. على عكس اختبارات MIC الكلاسيكية أو الرقعة التي توفر قياسات نقاط نهاية ثابتة، يدمج هذا البروتوكول النمذجة الديناميكية لبيد البكتيريا وتحليلات التفاعل لالتقاط حجم وحركة التعزيز. بينما توفر اختبارات رقعة الشطرنج الكلاسيكية معلومات قيمة حول التفاعلات المثبطة بناء على نقاط نهاية MIC، فهي تقتصر على قياسات النمو ومؤشرات التفاعل الفردية. يتقدم البروتوكول الموضح هنا إلى ما هو أبعد من هذا الإطار من خلال قياس النشاط المبيد للبكتيريا بدلا من تثبيط النمو، وتقييم النمو بعد العلاج لتقييم التأثيرات المضادة للميكروبات المستمرة، وتقييم تركيبات الإبادة الحيوية الثنائية والثلاثية الكيميائية النباتية، ونمذجة حركيات التعقيم من خلال نهجي تشيك-واتسون وويبول، وتطبيق تحليل التركيز-الاستجابة السطحية باستخدام كومبفيت. تتيح هذه الاستراتيجية متعددة الأبعاد تقييما أكثر قوة وتنبؤية لتقوية المواد الكيميائية النباتية الحيوية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: تم تعديل المنهجية المقترحة من المعيار الأوروبي EN 127653.

1. التحضير للثقافة

  1. يحافظ على السلالات البكتيرية التي تم اختبارها، الإشريكية القولونية CECT 434 والمكورات العنقودية الذهبية CECT 976، بتجميد البقعة بالتبريد باستخدام الجليسيرول بنسبة 30٪ (v/v) عند -80 درجة مئوية.
  2. لاستعادة العلاج، قم بزراعة البكتيريا في ألواح أجار عد الصفائح (PCA) والسماح لها بالنمو لمدة 24 ساعة عند 25 درجة مئوية، عن طريق حضانة اللوحات.
  3. تحضير مزارع تنمو ليلا للسلالات قيد الدراسة عن طريق تلقيح مستعمرة بكتيرية واحدة من صفيحة مخططة في مرق الصويا التريبتيكي (TSB) للوصول إلى مرحلة النمو الأسي (وفقا لمنحنى المعايرة المستخرج من الخطوات التالية)، والاحتضان على حاضنة مهتزة بسرعة 100 دورة في الدقيقة و25 درجة مئوية.
  4. باستخدام مقياس الطيف الضوئي، يمكنك الحصول على منحنى معايرة لوحدات تكوين المستعمرة (CFU)/mL كدالة للكثافة البصرية عند 600 نانومتر (OD600) لكل سلالة بكتيرية تحت ظروف الزراعة المذكورة سابقا.
    1. نزرع مزرعة بكتيرية بين الليل في TSB عند 25 درجة مئوية مع التحريك (100 دورة في الدقيقة).
    2. جهز تخفيفات تسلسلية بمقدار 10 أرعاف للثقافة في محلول ملحي معقم (0.85٪ مع فولت NaCl).
    3. قس مقدارOD 600 لكل تخفيف باستخدام مقياس طياف فوتوميتر.
    4. تخفيف الألواح المناسبة على PCA. حضانة الألواح عند 25 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.
    5. اختر الصفائح التي تقدم بين 10 و100 مستعمرة وحدد قيم CFU/mL المقابلة.
    6. ارسم قيم CFU/mL مقابل قراءات OD600 المقابلة ضمن النطاق الخطي (0.04–0.8).
    7. قم بإجراء اختبارين مستقلين على الأقل مع نسختين على الأقل. قم بإجراء تحليل الانحدار الخطي للحصول على معادلة المعايرة.
    8. استخدم المعادلة الناتجة لتقدير تركيزات البكتيريا في التجارب اللاحقة.
  5. قم بطرد مركزي بالتلقيح بقوة 3772 x g لمدة 10 دقائق، واغسله مرة واحدة باستخدام محلول محلول الفوسفات (PBS) (8 جم/لتر من NaCl، 0.2 جم/لتر من KCl، 1.44 جم/لتر من Na2HPO4، و0.24 جرام/لتر من KH2PO4).
  6. باستخدام مقياس الطيف الضوئي، قم بضبط OD600 من اللقاح في PBS إلى 1 ×10 8 وحدات تشكيل مستعمرات (CFU)/mL.

2. تحضير وضوابط المحاليل الجزيئية

  1. انظر إلى اختيار ودراسة وتحضير الجزيئات المختبرة كما يلي: استخدم مبيدين حيويين – BAC وPAA (15٪ (بدون ضغط) – واثنتين من المواد الكيميائية النباتية – SAL وEUG بنسبة 99٪.
    ملاحظة: تم اختيار BAC في هذه الدراسة لأنه مادة QAC مستخدمة على نطاق واسع، وفعالة ضد البكتيريا من خلال تمزق الأغشية54,55. حمض البيراستيك هو مطهر مؤكسد واسع الطيف يستخدم بشكل متزايد لتعقيم الأدوات الطبية56,57. حمض الساليسيليك هو مركب فينولي محل اهتمام لأنه يظهر نشاطا مضادا للبكتيريا ومضادات الأغشية الحيوية ويؤثر على ضراوة البكتيريا وآليات مقاومة المضادات الحيوية، مما يشير إلى أدوار محتملة في التعقيم ومكافحة الميكروبات58,59. يوجينول هو مركب عطري طبيعي تربينويد/فينولي ذو خصائص مضادة للميكروبات معروفة يمكن أن يعمل كبديل أكثر أمانا وصديقا للبيئة للمعقمات الصناعية60,61.
  2. حضر BAC وPAA طازجة في ماء فائق النقي.
  3. تم إذابة EUG وSAL في ثنائي ميثيل كبريتسيد (DMSO)، مما يضمن عدم تعرض الخلايا لتركيز أعلى من 5٪ من DMSO.
  4. جهز التركيزات المختبرة من BAC (BAC)، PAA، EUG، وSAL، وفقا للجدول 1.
  5. تحضير التركيزات المختبرة في أنابيب طرد مركزي بسعة 15 مل عن طريق ضبط أحجام محلول المخزون وتعليق الخلية للحصول على تركيز الجزيئات النهائي المطلوب وكثافة الخلية.
  6. بالنسبة لجميع الفحوصات التالية، أضف اثنين من الضوابط السلبيين: (1) البكتيريا بدون علاج و(2) البكتيريا المعرضة ل 5٪ DMSO (لأن هذا هو أقصى تركيز ل DMSO التي تتعرض لها الخلايا طوال الاختبارات).

3. التعرض البكتيري للمبيدات الحيوية أو الكيميائية النباتية

  1. أضف 1 مل من تعليق الخلية إلى 1 مل من الماء فائق النقي وانتظر دقيقتين.
  2. ثم أضف 8 مل من المبيد الحيوي أو المحلول الكيميائي النباتي (في ماء فائق النقاء أو 5٪ DMSO) وحضن على حاضنة هزة بسرعة 100 دورة في الدقيقة و25 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.
  3. اخلط المركبات مع الخلايا عن طريق الدوامة.

4. التعادل، التخفيف التسلسلي، والطلاء

  1. قم بتحييد كل مبيد حيوي أو كيميائي نباتي عند كل تركيز تم اختباره باستخدام طريقة تحييد التخفيف والمعادلة العالمية: 30 جم/لتر من بولي سوربات 80، 30 جم/لتر من السابونين، 1 جم/لتر من إل-هيستيدين، 3 جرام/لتر من ليسيثين، و5 جرام/لتر من ثيوسلفات الصوديوم في محلول فوسفات 0.0025 مل.
  2. أضف 1 مل من العينة التي يتم تحييدها إلى 8 مل من المعادلة الشاملة و1 مل من الماء فائق النقاء53.
  3. قم بتخفيف تسلسلي عشرة أضعاف بإضافة 100 ميكرولتر من تخفيف نوعي إلى 900 ميكرولتر من محلول ملحي معقم لإجراء التخفيف التالي (كرر ذلك من التخفيف 10-1 إلى التخفيف 10-7)، وحدد الخلايا المتبقية على العينات المحايدة عن طريق طلاء 10 ميكرولتر من كل تخفيف على PCA، وفقا لطريقة لوحة السقوط62.
  4. حضن الألواح عند 25 درجة مئوية دون تحريك لمدة 24 ساعة لعدد الخلايا.
  5. تم عد وحدات CFU بصريا للصفائح التي تحتوي على أكثر من 10 وأقل من 100 مستعمرة، ويتم تسجيل التركيز الذي يحدث فيه انخفاض كامل في قابلية الزراعة كMBC. وفقا للمعادلة (1)، احسب CFU/mL، حيث n هو عدد CFU المحسوب، SV هو حجم العينة المطلي (0.01 مل)، وDil هو التخفيف الذي تم فيه عد CFU.
    CFU/mL = n/(SV Dil) (1)
  6. قيم الاختزال اللوغاريتمي، الاختزال اللوغاريتمي، وفقا للمعادلة (2)، حيث X0 و X هما CFU/mL للبكتيريا غير المعالجة (الضابطة) والبكتيريا المعالجة على التوالي.
    تقليل اللوغاريغم = log (X0) - log (X) = log (X0/X) (2)

5. تقييم التركيبات الثنائية والثلاثية

  1. تطبيق المنهجية الموضحة أعلاه لتقييم نشاط جميع التركيبات الثنائية والثلاثية الممكنة لمادة بيولوجية واحدة وكيميائية نباتية واحدة (للتركيبات المزدوجة) أو كيميائيتين نباتيتين (للتركيبات الثلاثية) للبحث عن تأثيرات تقويية/تآزرية محتملة.
  2. ضع في اعتبارك اختيار التركيزات التالي: بالنسبة للتوليفات المزدوجة، كانت التركيزات التي تم اختبارها لBAC هي 0.1، 0.5، و0.75 ملغ/لتر؛ بالنسبة لPAA كانت 0.1، 0.3، و0.5 ملغ/لتر؛ كانت الجرعات 50 و100 و250 ملغ/لتر؛ وبالنسبة لEUG كانت 100، 250، و750 ملغ/لتر (الجدول 1). فيما يتعلق بالتركيبة الثلاثية، كان التركيز الذي تم اختباره لتحليل الدم 0.75 ملغ/لتر؛ بالنسبة لمعدل PAA كان 0.5 ملغ/لتر؛ كانت الجرعات 100 و250 ملغ/لتر؛ وبالنسبة للEUG كانت 250 و750 ملغ/لتر (الجدول 1).
  3. اختر التركيزات، واختيار تلك التي تم تقييمها في اختبار استجابة الجرعة للجزيئات الفردية التي أدت إلى تأثيرات غير قاتلة للبكتيريا.

6. تقييم إعادة نمو البكتيريا

  1. لتقييم قدرة البكتيريا على إعادة النمو، اسمح للخلايا الميكروبية بالنمو في وسط سائل لأكثر من 24 ساعة، عند 25 درجة مئوية و100 دورة في الدقيقة، بعد العلاج والتعادل.
  2. إجراء تخفيف تسلسلي عشرة أضعاف، والطلاء، وحضانة ألواح PCA، وقياس كمية CFU/mL باستخدام نفس التقنيات والظروف.

7. تفسير النتائج التوافقية – مؤشر تركيز القتل البكتيري الجزئي (FBCI)

  1. تفسير نتائج التحليل التوافقي كما يلي:
    1. بالنسبة للتوليفات المزدوجة، FBCI = FBC(A) + FBC(B)، حيث أن تركيز البكتيريا الكسري ل A، FBC(A)، هو النسبة بين MBC في A في التركيبة المزدوجة وMBC في A وحده (تركيبة MBCA/MBCA فقط)، وFBC(B) هي النسبة بين MBC في التركيبة المزدوجة وMBC في B وحده (تركيبة MBC B/MBCB وحدها) (المعادلة 3).
    2. بالنسبة للتوليفات الثلاثية، FBCI = FBC(A) + FBC(B) + FBC(C)، حيث FBC(A) هي النسبة بين MBC في A في تركيبة ثلاثية وMBC في A وحده (تركيبة MBCA/MBCA فقط)، FBC(B) هي النسبة بين MBC في B في التركيبة الثلاثية وMBC ل B وحده (تركيبة MBC B/MBCB وحدها)، وFBC(C) هي نسبة MBC ل C في التركيبة الثلاثية وMBC ل C وحده (تركيبة MBC C / MBCC فقط) (المعادلة 4).
    3. بتطبيق التصنيف الذي اقترحه فرنانديز وآخرون 50، فإن FBCI ≤ 0.5 يتوافق مع التآزر، و0.5 < FBCI ≤ 1 يشير إلى الجمعية، و1 < FBCI ≤ 4 يصنف كلامبالاة، وFBCI > 4.00 يعتبر تناقضا.
      FBC(A) + FBC(B) = (تركيبة مزدوجة MBC/MBCA وحدها) + (تركيبة MBCB المزدوجة/MBCB وحدها) (3)
      FBC(A) + FBC(B) + FBC(C) = (تركيبة MBC A الثلاثية/MBCA فقط) + (تركيبة MBC B الثلاثية/MBCB فقط) + (MBC C الثلاثية/MBCC فقط) (4)

8. إجراء اختبار الاستجابة الزمنية

  1. جهز الزراعة الليلية للإشريكية القولونية CECT 434 وS. aureus CECT 976 وفقا لظروف النمو الموضحة سابقا (القسم 1).
  2. أضف 1 مل من تعليق الخلية إلى 1 مل من الماء فائق النقي وانتظر دقيقتين. في هذه المرحلة، أضف 8 مل من المحلول الإبادي الحيوي/الكيميائي النباتي (في ماء فائق نقي أو 5٪ DMSO) للوصول إلى التركيزات المطلوبة لكل جزيء: 1/4 x MBC و MBC، وللتعليق البكتيري (عن طريق تعديل الجرعة الزائدة)، عند 100 دورة في الدقيقة و25 درجة مئوية. اخلط الجزيئات مع الخلايا عن طريق الدوامة.
  3. قيم أوقات التعريض التالية: 1، 3، 5، 15، 30، 45، 60، و90 دقيقة.
  4. كما هو موضح في القسم 4، قيم النشاط المضاد للميكروبات بحساب تقليل اللوغاريتيم (CFU/mL) كلوغاريتيم (X/X0).
  5. قم بإجراء المبادرات الحيوية أو تحييد الكيميائي النباتي لكل زوج من التركيز/الوقت الذي تم اختباره باستخدام طريقة تحييد التخفيف والمحايد الشامل، وهو التخفيف التسلسلي والصفائح، كما هو موضح سابقا في القسم 4.

9. تحليل البيانات التوافقية باستخدام برنامج Combenefit

  1. افتح الملف المقدم 'REPLICATE_TEMPLATE.xls' في https://sourceforge.net/projects/combenefit/files/ لضمان البنية والتنسيق المناسبين.
  2. نظم بياناتك في مصفوفة، وفقا للجدول التكميلي 1، حيث:
    1. زد تركيزات المنتج A من الأعلى إلى الأسفل (من أدنى إلى أعلى صفوف مرقا). أضف على الأقل ثلاثة تركيزات مختلفة للمنتج A.
    2. زيادة تركيزات المنتج B من اليسار إلى اليمين (من أدنى إلى أعلى أعمدة رقمية): أضف على الأقل ثلاثة تركيزات مختلفة للمنتج B.
    3. تمثيل الصف العلوي (0 ملغ/لتر منتج A) منتج الوكيل الواحد B.
    4. تمثيل العمود الأول (0 ملغ/لتر منتج B) منتج الوكيل الواحد A.
    5. تمثيل الخلية (0,0) كما هو الحال مع الضابط غير المعالج.
    6. قم بتطبيع القيم المستخدمة لكل حالة باستخدام المعادلة (5)، حيث يكون treat_0h هو اللوغاريتمية (CFU/mL) لمعالجة معينة، مباشرة بعد التعرض (0h)؛ treat_24h هو السجل (CFU/mL) لعلاج محدد، بعد 24 ساعة من التعرض (إعادة النمو)؛ control_0h هو اللوغاريتيم (CFU/mL) للضابط المقابل (فقط الخلايا أو الخلايا المعرضة ل 5٪ DMSO)، مباشرة بعد التعرض (0 ساعة)؛ و control_24h هو اللوغاريتمية (CFU/mL) للضابط المقابل (فقط الخلايا أو الخلايا المعرضة ل 5٪ DMSO)، بعد 24 ساعة من التعرض (النمو الجديد).
    7. قم في جميع الحالات بإجراء تعداد الوحدات التبينية بعد حضانة 24 ساعة للعينات المطلية على PCA.
      (treat_0h - treat_24h)/(control_0h - control_24h) 100 (5)
      ملاحظة: تضمين الضوابط/الحالات غير المعالجة التي تحدد جدوى 100٪ وضابطا إيجابيا يحدد الحد الأقصى للتثبيط (اختياري)؛ استخدم القيم الرقمية فقط، لا صيغ؛ استخدم نفس عدد الصفوف والأعمدة عبر النسخ المكررة؛ استخدم '.' للأعداد العشرية.
  3. احفظ الملف .xls أو .xlsx.
  4. أنشئ ملف Excel لكل نسخة مكررة، كما هو موضح سابقا وكما في الجدول التكميلي 1، وأضف جميع الملفات في نفس المجلد.
  5. افتح برنامج Combenefit (أبحاث السرطان المملكة المتحدة معهد كامبريدج، كامبريدج، الإصدار 2.021، متوفر على https://sourceforge.net/projects/combenefit/).
  6. ارفع ذلك المجلد إلى Combenefit.
    1. افتح برنامج Combenefit
    2. اضغط على اختيار مجلد المشروع واختر المجلد الصحيح.
    3. اختيار النموذج المرجعي: إضافة لووي التي تفترض الآلية الدقيقة لكلا الناتجين؛ استقلالية النشوة التي تفترض الفعل المستقل، أو HAS، وهو نموذج محافظ (يقارن التركيبة بأفضل وكيل فردي). أفضل الممارسات هي تشغيل نموذجين على الأقل واختيار الأفضل.
    4. في هذه الحالة، تم اختيار نموذج بليس، نظرا لطريقة عمل الجزيئات المختبرة.
    5. اختر المخرجات الرسومية المطلوبة، مع العلم أنه يجب عليك اختيار واحدة أخرى على الأقل لتوزيع التآزر.
    6. تحليل Press Run (الشكل الإضافي 1). نصيحة: في نافذة اختيار الحفظ أثناء التحليل، اختر كل شيء لحفظ جميع المخرجات الرسومية الناتجة في المجلد الأصلي.

10. تطبيق نماذج تشيك-واتسون وويبول على بيانات الجرعة والاستجابة الزمنية

  1. جهز بياناتك عن طريق تنسيق مجموعة البيانات بلغة Excel أو CSV قبل الاستيراد: بالنسبة للاستجابة للجرعة، العمود A يمثل الجرعة (تركيز، mg/L) والعمود B يمثل السجل (X/X₀); بالنسبة لبيانات الاستجابة الزمنية، يتوافق العمود A مع الوقت (الدقائق) والعمود B يقابل اللوغاريتمية (X/X₀).
  2. احفظ ملفك في '.csv' أو انسخ والصق مباشرة في بريزم.
  3. Open GraphPad Prism (النسخة المستخدمة: 9.0 لويندوز 11؛ لا جولا، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية).
  4. في الجدول والرسم البياني الجديد، اختر XY، وفي جدول البيانات، اختر إدخال أو استيراد البيانات إلى جدول جديد (الشكل التكميلي 2).
  5. في الخيارات، ل X، اختر الرقم، ولل Y اختر إدخال تكرار القيم في الأعمدة الفرعية جنبا إلى جنب، ثم اضغط إنشاء (الشكل الإضافي 2).
  6. أدخل بيانات الجرعة/الوقت في X وسجل بيانات البقاء في Y.
  7. اذهب إلى التحليل، الانحدار غير الخطي (ملاءمة المنحنى)، اختر مجموعات البيانات التي تريد تحليلها، واضغط موافق (الشكل التكميلي 2).
  8. اختر الجديد ثم أنشئ معادلة جديدة.
  9. في المعادلة، لنوع المعادلة، اختر المعادلة الصريحة: Y = دالة ل X ومعلمات؛ للاسم، اكتب نموذج تشيك-واتسون/نموذج ويبول؛ وفي التعريف اكتب Y = -a*x^(n)*30 نموذج تشيك-واتسون (الشكل الإضافي 3) و Y = -1/(2.303)*(x/a)^(b) لنموذج ويبول (الشكل الإضافي 4).
    ملاحظة: يعبر عن نموذج تشيك-واتسون بالمعادلة 6، حيث X0 و X هما CFU/mL للبكتيريا غير المعالجة (الضابطة) والبكتيريا المعالجة، C هو التركيز (الجرعة)، kdis هو معامل معدل التعطيل، C هو التركيز (الجرعة)، n هو أس التركيز، وt هو وقت التعرض (في هذه الحالة، 30 دقيقة) 50. تم تطبيق نموذج تشيك-واتسون لمراقبة استجابة الجرعة وتوصيف العلاقة بين تركيز المطهر وتقليل الميكروبات.
    log (X/X₀) = -kdis · Cⁿ · ت (6)
    ملاحظة: يعبر عن نموذج ويبول بالمعادلة 7، حيث X0 و X هما CFU/mL للبكتيريا غير المعالجة (الضابطة) والبكتيريا المعالجة، t هو الوقت، α هو معامل المقياس (الوقت المميز)، و β هو معامل الشكل50. تم تطبيق نموذج ويبول لمراقبة الاستجابة الزمنية وتوصيف شكل منحنيات البقاء. يمثل معامل المقياس الوقت المميز للتعطيل، بينما يصف معامل الشكل الانحرافات عن السلوك اللوغاريتمي الخطي (β = 1 لوغاريتم-خطي؛ β < 1 ذيل؛ β > كتف واحد).
    اللوغاريتيم (X/X0) = -1/2.303 (t/α)^β (7)
  10. في الأدوار للقيم الابتدائية، اختر 0 كقيمة ابتدائية لكل معامل و(القيمة الابتدائية، لتناسب المناسبة) كقاعدة (الشكل التكميلي 5).
  11. احتفظ ببقية الإعدادات كخيار افتراضي واضغط موافق.
  12. قم بإجراء التوافق وافحص المعلمات المقدرة.

11. التكاثر البيولوجي

  1. قم بإجراء تجربتين مستقلتين على الأقل مع نسختين على الأقل لكل الاختبارات.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

قيمت هذه الدراسة النشاط المبيد للبكتيريا لجميع المركبات الأربعة التي تم اختبارها — BAC، PAA، SAL، وEUG — مقابل E. coli CECT 434 و S. aureus CECT 976. كما هو موضح في الشكل 1 والشكل 2، أظهرت BAC وPAA وSAL وEUG تأثيرا واضحا يعتمد على التركيز على قابلية الزراعة. يعرض الجدول 2 قيم MBC للجزيئات المختبرة بعد التعرض و24 ساعة بعد التعرض (تقييم قدرة إعادة النمو). بالنسبة لتحليل الدم في الكحول الجسدي، لم ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوفر البروتوكول المعروض في هذه الدراسة إطارا متكاملا لتقييم النشاط المبيد للبكتيريا لاثنين من المبيدات الحيوية الشائعة الاستخدام – BAC وPAA – واثنتين من المواد النباتية النباتية الواعدة – EUG وSAL – بشكل فردي ومعا (تركيبات مزدوجة وثلاثية)، ضد الإشريكية القولونية وS. aureus. تعد عدة خطوات ضمن هذا البروتوكول ضرورية بشكل خاص لضمان قابلية التكرار والتفسير الدقيق للتفاعلات المضادة للميكروبات. تشمل هذه التوحيد للقاح البكتيريا، والتحضير الدقيق والتعامل مع المحاليل الكيميائية الحيوية والنباتية، ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون أنه لا توجد مصالح مالية متنافسة أو تضارب مصالح في كتابة هذا المقال وليس لديهم ما يكشفونه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد دعم هذا العمل من: مشروع InnovAntiBiofilm (مرجع 101157363) الممول من المفوضية الأوروبية (Horizon-Widera 2023- Acess-02/Horizon-CSA)؛ مشاريع MultAntiBiofilm (المرجع COMPETE2030-FEDER00852000؛ رقم 17121) و HCAI_Disinfect (المرجع COMPETE2030-FEDER-00752300؛ رقم 16360) الممول من خلال عوامل تنافسية البرنامج التشغيلي-COMPETE، والأموال الوطنية من مؤسسة العلوم والتكنولوجيا (FCT)؛ LEPABE، UID/00511/2025 (https://doi.org/10.54499/UID/00511/2025) و UID/PRR/00511/2025 (https://doi.org/10.54499/UID/PRR/00511/2025) و ALiCE، LA/P/0045/2020 (https://doi.org/10.54499/LA/P/0045/2020)، ممولة من الصناديق الوطنية عبر FCT/MCTES (PIDDAC؛ لشبونة، البرتغال). منحة الدكتوراه لماريانا سوزا (2023.00337.BD؛ https://doi.org/10.54499/2023.00337.BD) مقدمة من قبل FCT.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
كلوريد البنزالكونيوم ميرك، إسبانيا8.14363.0100القتل الحيوي
ميغا ستار 600R الطرد المركزيVWR، الولايات المتحدة الأمريكيةVWR ميغا ستار 600R-
Combenefit - الإصدار 2.021أبحاث السرطان المملكة المتحدة معهد كامبريدج، كامبريدج، المملكة المتحدة-برامج لتقييم التآزر
الكوفيتVWR، ألمانياVWRI634-0678كوفيتات 1.5 مل لضبط الكثافة البصرية
ماء محفور--لتحضير الوسائط
ثنائي ميثيل كبريتوكسيد (DMSO)VWR، فرنسا23500.322مذيب عضوي
حلقات التطعيم القابلة للتخلص من مرة واحدةVWR، إيطالياVWRI612-935710 μ حلقات التلقيح L
أنابيب إيبندورفVWR، الصينVWRI525-1164أنابيب قفل إيبندورف بسعة 1.5 مل
Escherichia coliمجموعة ثقافة الأنواع الإسبانية (CECT)434السلالة المرجعية المستخدمة في هذه الدراسة
الإيثانولVWR، فرنسا83813.36لإزالة القطعة المصنوعة من العمل، والمواد، والأيدي
يوجينول 99٪سيغما-ألدريتش، الولايات المتحدة الأمريكية163333الهيتوكيميائية
أنابيب فالكونVWR، الولايات المتحدة الأمريكيةVWRI525-1085أنابيب فالكون بسعة 15 مل
أنابيب فالكونVWR، بلجيكاVWRI525-1109أنابيب فالكون بسعة 50 مل
GraphPad Prism 9.0 لنظام Windows 11لا جولا، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية-برامج للتحليل الرياضي والإحصائي
ليسيثينألفا إيزار، ألمانياQ04A010-
إل-هيستيدينميرك، الولايات المتحدة الأمريكية1.04351.0025-
الحاضنة المداريةVWR، الولايات المتحدة الأمريكيةجهاز VWR 5000I للهتزاز الحاضن 230V-
حمض البيراستيك 15٪AppliChem، ألمانيا143495-1211القتل الحيوي
أطباق بترىVWR، إيطالياVWRI391-0582-
مطبعة 1 - 10 ملVWR، الولايات المتحدة الأمريكية-
Pipette 100 - 1000 μ LVWR، الولايات المتحدة الأمريكية-
نصائح Pipette 100 - 1000 و Mu; Lفريلابو، البرتغال1-202-50-0-
بيبيت 20 - 200 μ LVWR، الولايات المتحدة الأمريكية-
أطراف بيبيت 1 - 10 ملVWR، بلجيكاvwri613-7094-
نصائح بيبيت 2 - 200 μ LVWR، المكسيكvwri613-6418-
بليت كونت آجارVWR، بلجيكا84608-0500عزل وزراعة الكائنات الدقيقة
بولي سوربات 80VWR، الولايات المتحدة الأمريكية20E2756726-
كلوريد البوتاسيوم - KCl VWR، بلجيكا11D110008-
فوسفات البوتاسيوم ثنائي الهيدروجين - KH2PO4VWR، ألمانيا26931.263-
حمض الساسيليسيكسيغما-ألدريتش، الولايات المتحدة الأمريكية84210-500Gالهيتوكيميائية
سابونينVWR، ألمانيا21A124103-
كلوريد الصوديوم - NaClVWR، بلجيكا27788.297-
فوسفات هيدروجين الصوديوم - Na2HPO4VWR، بلجيكا28026.26-
ثيوكبريتات الصوديوم - Na2S2O3VWR، الولايات المتحدة الأمريكية18D2056589-
مقياس الطيف الفوتونيVWR، الولايات المتحدة الأمريكيةمقياس الطيف الفوتومتري UV-1600PCتعديل الكثافة البصرية
Staphylococcus aureusمجموعة ثقافة الأنواع الإسبانية (CECT)976السلالة المرجعية المستخدمة في هذه الدراسة
مرق الصويا التريبتيك ميرك، ألمانيا1.05459.0500عزل وزراعة الكائنات الدقيقة
الماء فائق النقاء--لتحضير العينة

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Salam, M. A., et al. Antimicrobial resistance: A growing serious threat for global public health. Healthcare. 11 (13), 1946(2023).
  2. Szabó, S., et al. An overview of healthcare associated infections and their detection methods caused by pathogen bacteria in Romania and Europe. Journal of Clinical Medicine. 11 (11), 3204(2022).
  3. Dadi, N. C. T., Radochová, B., Vargová, J., Bujdáková, H. Impact of healthcare-associated infections connected to medical devices - An update. Microorganisms. 9 (11), 2332(2021).
  4. Russotto, V., et al. What healthcare workers should know about environmental bacterial contamination in the intensive care unit. BioMed Research International. 2017, 6905450(2017).
  5. Ssekitoleko, R. T., et al. The role of medical equipment in the spread of nosocomial infections: A cross-sectional study in four tertiary public health facilities in Uganda. BMC Public Health. 20 (1), 1561(2020).
  6. Bongiovanni, M., Barilaro, G., Zanini, U., Giuliani, G. Impact of the COVID-19 pandemic on multidrug-resistant hospital-acquired bacterial infections. Journal of Hospital Infection. 123, 191-192 (2022).
  7. Witt, L. S., Howard-Anderson, J. R., Jacob, J. T., Gottlieb, L. B. The impact of COVID-19 on multidrug-resistant organisms causing healthcare-associated infections: A narrative review. JAC-Antimicrobial Resistance. 5 (1), dlac130(2023).
  8. Wieler, L. H., Ewers, C., Guenther, S., Walther, B., Lübke-Becker, A. Methicillin-resistant staphylococci and extended-spectrum beta-lactamases-producing Enterobacteriaceae in companion animals: Nosocomial infections as one reason for the rising prevalence of these potential zoonotic pathogens in clinical samples. International Journal of Medical Microbiology. 301 (8), 635-641 (2011).
  9. Ghosh, S., Basu, S., Anbarasu, A., Ramaiah, S. A comprehensive review of antimicrobial agents against clinically important bacterial pathogens: Prospects for phytochemicals. Phytotherapy Research. 39 (1), 138-161 (2025).
  10. McDonnell, G., Russell, A. D. Antiseptics and disinfectants: Activity, action, and resistance. Clinical Microbiology Reviews. 12 (1), 147-179 (1999).
  11. Maillard, J. Y. Antimicrobial biocides in the healthcare environment: Efficacy, usage, policies, and perceived problems. Therapeutics and Clinical Risk Management. 1 (4), 307-320 (2005).
  12. Muteeb, G., Rehman, M. T., Shahwan, M., Aatif, M. Origin of antibiotics and antibiotic resistance, and their impacts on drug development: A narrative review. Pharmaceuticals. 16 (11), 1615(2023).
  13. Coombs, K., Rodriguez-Quijada, C., Clevenger, J. O., Sauer-Budge, A. F. Current understanding of potential linkages between biocide tolerance and antibiotic cross-resistance. Microorganisms. 11 (8), 2000(2000).
  14. Russell, A. D. Similarities and differences in the responses of microorganisms to biocides. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 52 (5), 750-763 (2003).
  15. Maillard, J. Y. Resistance of bacteria to biocides. Microbiology Spectrum. 6 (2), (2018).
  16. Russell, A. D. Bacterial adaptation and resistance to antiseptics, disinfectants and preservatives is not a new phenomenon. Journal of Hospital Infection. 57 (2), 97-104 (2004).
  17. Amsalu, A., et al. Efflux pump-driven antibiotic and biocide cross-resistance in Pseudomonas aeruginosa isolated from different ecological niches: A case study in the development of multidrug resistance in environmental hotspots. Microorganisms. 8 (11), 1647(2020).
  18. Sanchez, P., Moreno, E., Martinez, J. L. The biocide triclosan selects Stenotrophomonas maltophilia mutants that overproduce the SmeDEF multidrug efflux pump. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 49 (2), 781-782 (2005).
  19. Russell, A. D. Introduction of biocides into clinical practice and the impact on antibiotic-resistant bacteria. Journal of Applied Microbiology. 92 (s1), 121S-135S (2002).
  20. Sousa, M., Machado, I., Simões, L. C., Simões, M. Biocides as drivers of antibiotic resistance: A critical review of environmental implications and public health risks. Environmental Science and Ecotechnology. 25, 100557(2025).
  21. Gilbert, P., McBain, A. J. Potential impact of increased use of biocides in consumer products on prevalence of antibiotic resistance. Clinical Microbiology Reviews. 16 (2), 189-208 (2003).
  22. Zhao, A., Sun, J., Liu, Y. Understanding bacterial biofilms: From definition to treatment strategies. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 13, 1137947(2023).
  23. Grari, O., et al. A comprehensive review on biofilm-associated infections: Mechanisms, diagnostic challenges, and innovative therapeutic strategies. The Microbe. 8, 100436(2025).
  24. Almatroudi, A. Biofilm resilience: Molecular mechanisms driving antibiotic resistance in clinical contexts. Biology. 14 (2), 165(2025).
  25. Liu, H. Y., Prentice, E. L., Webber, M. A. Mechanisms of antimicrobial resistance in biofilms. npj Antimicrobials and Resistance. 2 (1), 27(2024).
  26. Sharif, S., Yadav, A. K. Bacterial biofilm and its role in antibiotic resistance. The Microbe. 7, 100356(2025).
  27. Assefa, M., Amare, A. Biofilm-associated multi-drug resistance in hospital-acquired infections: A review. Infection and Drug Resistance. 15, 5061-5068 (2022).
  28. Sandu, A. M., et al. Healthcare-associated infections: The role of microbial and environmental factors in infection control - A narrative review. Infectious Diseases and Therapy. 14 (5), 933-971 (2025).
  29. Ogbuagu, O., et al. Novel phytochemicals in traditional medicine: Isolation and pharmacological profiling of bioactive compounds. International Journal of Medical All Body Health Research. 3 (1), 63-71 (2022).
  30. Tegos, G., Stermitz, F. R., Lomovskaya, O., Lewis, K. Multidrug pump inhibitors uncover remarkable activity of plant antimicrobials. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 46 (10), 3133-3141 (2002).
  31. Simões, M., Bennett, R. N., Rosa, E. A. S. Understanding antimicrobial activities of phytochemicals against multidrug resistant bacteria and biofilms. Natural Product Reports. 26 (6), 746-757 (2009).
  32. Górniak, I., Bartoszewski, R., Króliczewski, J. Comprehensive review of antimicrobial activities of plant flavonoids. Phytochemistry Reviews. 18 (1), 241-272 (2019).
  33. Lee, J. H., et al. Anti-biofilm activities of quercetin and tannic acid against Staphylococcus aureus. Biofouling. 29 (5), 491-499 (2013).
  34. Memariani, H., Memariani, M., Ghasemian, A. An overview on anti-biofilm properties of quercetin against bacterial pathogens. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 35 (9), 143(2019).
  35. Borges, A., et al. New perspectives on the use of phytochemicals as an emergent strategy to control bacterial infections including biofilms. Molecules. 21 (7), 877(2016).
  36. Gomes, I. B., Malheiro, J., Mergulhão, F., Maillard, J. Y., Simões, M. Comparison of the efficacy of natural-based and synthetic biocides to disinfect silicone and stainless steel surfaces. Pathogens and Disease. 74 (4), ftw014(2016).
  37. Fernández Fuentes, M. A., et al. Synergistic activity of biocides and antibiotics on resistant bacteria from organically produced foods. Microbial Drug Resistance. 20 (5), 383-391 (2014).
  38. El-Saadony, M. T., et al. Medicinal plants: Bioactive compounds, biological activities, combating multidrug-resistant microorganisms, and human health benefits - A comprehensive review. Frontiers in Immunology. 16, 1491777(2025).
  39. Barbieri, R., et al. Phytochemicals for human disease: An update on plant-derived compounds antibacterial activity. Microbiological Research. 196, 44-68 (2017).
  40. Popovic, L., Rijkers, G. T. Phytochemicals: Principles and practice. Biology. 15 (1), 18(2025).
  41. Yang, Y., Ling, W. Health benefits and future research of phytochemicals: A literature review. Journal of Nutrition. 155 (1), 87-101 (2025).
  42. Jain, A., Madu, C. O., Lu, Y. Phytochemicals in chemoprevention: A cost-effective complementary approach. Journal of Cancer. 12 (12), 3686-3700 (2021).
  43. Rezaee Danesh, Y., Mulet, J. M., Porcel, R. Bridging microbial biocontrol and phytochemical biopesticides: Synergistic approaches for sustainable crop protection. Plants. 14 (22), 3453(2025).
  44. Kocamaz, D., Merchan, O. Environmental perspectives on biopesticides: Current knowledge and research gaps. Pesticides - Balancing Efficient Pest Control with Environmental and Health Safety. , IntechOpen. (2026).
  45. Rahaman, M. T., Moshwan, M. M. Sustainable functionalization of biodegradable materials for mosquito repellent textiles: A review of sources, application, and research directions. Hybrid Advances. 12, 100600(2026).
  46. Sun, S., et al. Impact of extraction techniques on phytochemical composition and bioactivity of natural product mixtures. Frontiers in Pharmacology. 16, 1615338(2025).
  47. Poslinski, H., Hatley, M., Tramell, J., Song, B. H. Harnessing phytochemicals in sustainable and green agriculture. Journal of Agriculture and Food Research. 19, 101633(2025).
  48. Di Veroli, G. Y., et al. Combenefit: An interactive platform for the analysis and visualization of drug combinations. Bioinformatics. 32 (18), 2866-2868 (2016).
  49. Ormeneanu, V. P., et al. Synergistic interactions between natural phenolic compounds and antibiotics against multidrug-resistant K. pneumoniae: A pooled analysis of 216 in vitro tests. Microorganisms. 13 (11), 2497(2025).
  50. Fernandes, S., Gomes, I. B., Simões, M. Antimicrobial activity of glycolic acid and glyoxal against Bacillus cereus and Pseudomonas fluorescens. Food Research International. 136, 109346(2020).
  51. Peleg, M. Modeling the dynamic kinetics of microbial disinfection with dissipating chemical agents-a theoretical investigation. Applied Microbiology and Biotechnology. 105 (2), 539-549 (2021).
  52. Buzrul, S. The Weibull model for microbial inactivation. Food Engineering Reviews. 14 (1), 66-77 (2022).
  53. European Committee for Standardization. Chemical disinfectants and antiseptics – Quantitative suspension test for the evaluation of bactericidal activity of chemical disinfectants and antiseptics used in food, industrial, domestic and institutional areas – Test method and requirements. , European Standard EN 1276. Brussels. (2019).
  54. Oh, S., et al. Microbial community degradation of widely used quaternary ammonium disinfectants. Applied and Environmental Microbiology. 80 (19), 5892-5900 (2014).
  55. Merchel Piovesan Pereira, B., Tagkopoulos, I. Benzalkonium chlorides: Uses, regulatory status, and microbial resistance. Applied and Environmental Microbiology. 85 (13), e00377-e00319 (2019).
  56. Kitis, M. Disinfection of wastewater with peracetic acid: A review. Environment International. 30 (1), 47-55 (2004).
  57. Lin, Y., et al. Underlying the mechanisms of pathogen inactivation and regrowth in wastewater using peracetic acid-based disinfection processes: A critical review. Journal of Hazardous Materials. 463, 132868(2024).
  58. Sykes, E. M. E., White, D., McLaughlin, S., Kumar, A. Salicylic acids and pathogenic bacteria: New perspectives on an old compound. Canadian Journal of Microbiology. 70 (1), 1-14 (2024).
  59. Kantouch, A., El-Sayed, A. A., Salama, M., El-Kheir, A. A., Mowafi, S. Salicylic acid and some of its derivatives as antibacterial agents for viscose fabric. International Journal of Biological Macromolecules. 62, 603-607 (2013).
  60. Ulanowska, M., Olas, B. Biological properties and prospects for the application of eugenol - A review. International Journal of Molecular Sciences. 22 (7), 3671(2021).
  61. Jeyakumar, G. E., Lawrence, R. Mechanisms of bactericidal action of eugenol against Escherichia coli. Journal of Herbal Medicine. 26, 100406(2021).
  62. Di Salvo, L. P., et al. The drop plate method as an alternative for Azospirillum spp. viable cell enumeration within the consensus protocol of the REDCAI network. Revista Argentina de Microbiología. 54 (2), 152-157 (2022).
  63. Bridier, A., Briandet, R., Thomas, V., Dubois-Brissonnet, F. Comparative biocidal activity of peracetic acid, benzalkonium chloride and ortho-phthalaldehyde on 77 bacterial strains. Journal of Hospital Infection. 78 (3), 208-213 (2011).
  64. Fink, R. Terpenoids as natural agents against food-borne bacteria - Evaluation of biofilm biomass versus viability reduction. Processes. 11 (1), 148(2023).
  65. Randall, T. E., et al. Bacterial repair and recovery after UV LED disinfection: Implications for water reuse. Environmental Science: Water Research and Technology. 8 (8), 1700-1708 (2022).
  66. Wang, M., Ateia, M., Hatano, Y., Yoshimura, C. Regrowth of Escherichia coli in environmental waters after chlorine disinfection: Shifts in viability and culturability. Environmental Science: Water Research and Technology. 8 (7), 1521-1534 (2022).
  67. Puxeddu, S., et al. Beyond one-size-fits-all: Addressing methodological constraints in novel antimicrobials discovery. Antibiotics. 14 (8), 848(2025).
  68. Li, J., et al. Antimicrobial activity and resistance: Influencing factors. Frontiers in Pharmacology. 8, 364(2017).
  69. Maillard, J. Y. Bacterial target sites for biocide action. Journal of Applied Microbiology. 92 (s1), 16S-27S (2002).
  70. Lambert, R. J., Johnston, M. D. The effect of interfering substances on the disinfection process: A mathematical model. Journal of Applied Microbiology. 91 (3), 548-555 (2001).
  71. Cheng, K., et al. Staphylococcus aureus SOS response: Activation, impact, and drug targets. mLife. 3 (3), 343-366 (2024).
  72. Patacq, C., Chaudet, N., Letisse, F. Crucial role of ppGpp in the resilience of Escherichia coli to growth disruption. bioRxiv. , (2020).
  73. Kim, T. K., Jang, M., Hwang, Y. S. Adsorption of benzalkonium chlorides onto polyethylene microplastics: Mechanism and toxicity evaluation. Journal of Hazardous Materials. 426, 128076(2022).
  74. Jang, M. H., et al. Elucidating adsorption mechanisms of benzalkonium chlorides on polypropylene and polyethylene terephthalate microplastics: Effects of BACs alkyl chain length and microplastic characteristics. Journal of Hazardous Materials. 468, 133765(2024).
  75. Wang, Y. W. Evaluation of self-heating models for peracetic acid using calorimetry. Process Safety and Environmental Protection. 133, 122-131 (2018).
  76. Kamatou, G. P., Vermaak, I., Viljoen, A. M. Eugenol - From the remote Maluku Islands to the international market place: A review of a remarkable and versatile molecule. Molecules. 17 (6), 6953-6981 (2012).
  77. Mihara, S., Shibamoto, T. Photochemical reactions of eugenol and related compounds: Synthesis of new flavor chemicals. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 30 (6), 1215-1218 (1982).
  78. Gangwang Liu, G., Liu, H., Zhang, N., Wang, Y. Photodegradation of salicylic acid in aquatic environment: Effect of different forms of nitrogen. Science of the Total Environment. , 435-577 (2012).
  79. Kassir, M., et al. Enhanced photocatalytic degradation of salicylic acid in water-ethanol mixtures from titanium dioxide grafted with hexadecyltrichlorosilane. Physics Procedia. 55, 403-408 (2014).
  80. Houchmandzadeh, B., Ballet, P. A novel procedure for CFU plating and counting. Journal of Microbiological Methods. 206, 106693(2023).
  81. Marro, F. C., Laurent, F., Josse, J., Blocker, A. J. Methods to monitor bacterial growth and replicative rates at the single-cell level. FEMS Microbiology Reviews. 46 (6), fuac030(2022).
  82. Choudhry, P. High-throughput method for automated colony and cell counting by digital image analysis based on edge detection. PLOS ONE. 11 (2), e0148469(2016).
  83. Hussain, M. S., Tango, C. N., Oh, D. H. Inactivation kinetics of slightly acidic electrolyzed water combined with benzalkonium chloride and mild heat treatment on vegetative cells, spores, and biofilms of Bacillus cereus. Food Research International. 116, 157-167 (2019).
  84. Basavegowda, N., Baek, K. H. Combination strategies of different antimicrobials: An efficient and alternative tool for pathogen inactivation. Biomedicines. 10 (9), 2219(2022).
  85. Haindongo, E. H., et al. Antimicrobial resistance prevalence of Escherichia coli and Staphylococcus aureus amongst bacteremic patients in Africa: A systematic review. Journal of Global Antimicrobial Resistance. 32, 35-43 (2023).
  86. Kim, M., et al. Widely used benzalkonium chloride disinfectants can promote antibiotic resistance. Applied and Environmental Microbiology. 84 (17), e01201-e01218 (2018).
  87. Barros, A. C., Melo, L. F., Pereira, A. A multi-purpose approach to the mechanisms of action of two biocides: Benzalkonium chloride and dibromonitrilopropionamide. Discussion of Pseudomonas fluorescens viability and death. Frontiers in Microbiology. 13, 842414(2022).
  88. Pironti, C., et al. Comparative analysis of peracetic acid and permaleic acid in disinfection processes. Science of the Total Environment. 797, 149206(2021).
  89. Qiao, C., et al. Advances of carbon-based materials for activating peracetic acid in advanced oxidation processes: A review. Environmental Research. 263, 120058(2024).
  90. Marjani, A., Golalipour, M. J., Gharravi, A. M. The effects of subacute exposure of peracetic acid on lipid peroxidation and hepatic enzymes in Wistar rats. Oman Medical Journal. 25 (4), 256-260 (2010).
  91. Yoo, J. H. Review of disinfection and sterilization - Back to the basics. Infection and Chemotherapy. 50 (2), 101-109 (2018).
  92. Arif, T. Salicylic acid as a peeling agent: A comprehensive review. Clinical, Cosmetic and Investigational Dermatology. 8, 455-461 (2015).
  93. Staroń, A., Pucelik, B., Barzowska, A., Pulit-Prociak, J. Synthesis and characteristics of biocidal oil composites enhanced with thymol and salicylic acid. Clean Technologies and Environmental Policy. 26 (10), 3481-3505 (2024).
  94. Reyes-Fernández, E. Z., Schuldiner, S. Acidification of cytoplasm in Escherichia coli provides a strategy to cope with stress and facilitates development of antibiotic resistance. Scientific Reports. 10 (1), 9954(2020).
  95. Song, X., Li, R., Zhang, Q., He, S., Wang, Y. Antibacterial effect and possible mechanism of salicylic acid microcapsules against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. International Journal of Environmental Research and Public Health. 19 (19), 12761(2022).
  96. Hyldgaard, M., Mygind, T., Meyer, R. L. Essential oils in food preservation: Mode of action, synergies, and interactions with food matrix components. Frontiers in Microbiology. 3, 12(2012).
  97. Shariati, A., et al. Inhibitory effect of natural compounds on quorum sensing system in Pseudomonas aeruginosa: A helpful promise for managing biofilm community. Frontiers in Pharmacology. 15, 1350391(2024).
  98. Pedreira, A., Fernandes, S., Simões, M., García, M. R., Vázquez, J. A. Synergistic bactericidal effects of quaternary ammonium compounds with essential oil constituents. Foods. 13 (12), 1831(2024).
  99. Cameron, S. J., Sheng, J., Hosseinian, F., Willmore, W. G. Nanoparticle effects on stress response pathways and nanoparticle-protein interactions. International Journal of Molecular Sciences. 23 (14), 7962(2022).
  100. Nabarro, J., et al. Lipopolysaccharide lateral mobility in the Gram-negative bacterial outer membrane is confined and governed by interactions within the conserved Lipid A anchor. bioRxiv. , (2025).
  101. Vaara, M., Nurminen, M. Outer membrane permeability barrier in Escherichia coli mutants that are defective in the late acyltransferases of lipid A biosynthesis. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 43 (6), 1459-1462 (1999).
  102. Garde, S., Chodisetti, P. K., Reddy, M. Peptidoglycan: Structure, synthesis, and regulation. EcoSal Plus. 9 (2), 0010-2020 (2021).
  103. Nikolic, P., Mudgil, P. The cell wall, cell membrane and virulence factors of Staphylococcus aureus and their role in antibiotic resistance. Microorganisms. 11 (2), 259(2023).
  104. Wang, M., Buist, G., van Dijl, J. M. Staphylococcus aureus cell wall maintenance - The multifaceted roles of peptidoglycan hydrolases in bacterial growth, fitness, and virulence. FEMS Microbiology Reviews. 46 (5), fuac025(2022).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

الفيديو قريباً

مقالات ذات صلة