Sonication as a tool for disrupting biofilms and recovering microorganisms in bladder catheters / Sonicação como uma ferramenta para romper biofilmes e recuperar microrganismos em cateteres vesicais

Abstract Introduction: Urinary catheter-related infection is commonly associated with bacterial biofilm. The impact of anaerobes is unknown, but their detection in the biofilm on this device has not been previously reported. This study aimed to evaluate the capability to recovery strict, facultative, and aerobic microorganisms in patients using bladder catheters from ICUs using conventional culture, sonication, urinary analysis, and mass spectrometry. Methods: Parallel, sonicated bladder catheters from 29 critically ill patients were compared with their routine urine culture. Identification was performed using matrix-assisted laser desorption/ionization with time-of-flight mass spectrometry. Results: The positivity rate in urine (n = 2, 3.4%) was lower than that in sonicated catheters (n = 7, 13.8%). Conclusion: Bladder catheter sonication showed more positive culture results than urine samples for anaerobic and aerobic microorganisms. The role of anaerobes in urinary tract infection and catheter biofilm is discussed.

Resumo Introdução: A infecção relacionada ao cateter urinário é comumente associada ao biofilme bacteriano. O impacto dos anaeróbios é desconhecido, mas sua detecção no biofilme deste dispositivo não foi relatada anteriormente. Este estudo teve como objetivo avaliar a capacidade de recuperar microrganismos estritos, facultativos e aeróbios em pacientes que utilizam cateteres vesicais de UTIs utilizando cultura convencional, sonicação, análise urinária e espectrometria de massa. Métodos: Paralelamente, foram comparados cateteres vesicais sonicados de 29 pacientes gravemente enfermos com sua urocultura de rotina. A identificação foi realizada utilizando dessorção/ionização a laser assistida por matriz com espectrometria de massa por tempo de voo. Resultados: A taxa de positividade na urina (n = 2; 3,4%) foi inferior à dos cateteres sonicados (n = 7; 13,8%). Conclusão: A sonicação do cateter vesical apresentou resultados de cultura mais positivos do que as amostras de urina para microrganismos anaeróbios e aeróbios. É discutido o papel dos anaeróbios na infecção do trato urinário e no biofilme do cateter.

Detection of Microorganisms in Clinical Sonicated Orthopedic Devices Using Conventional Culture and qPCR / Detecção de microrganismos em dispositivos ortopédicos sonicados clínicos usando cultura convencional e qPCR

Abstract Objective To evaluate the sensitivity and specificity of the quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) for 16S rDNA gene screening using sonicated fluid from orthopedic implants. Methods A retrospective study was conducted on 73 sonicated fluids obtained from patients with infection associated with orthopedic implants. The samples were subjected to conventional culture and molecular testing using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) and qPCR for 16S rDNA. The cycle threshold values were used to define a cut-off of the qPCR of the 16S rDNA for negative and positive cultures. Results No statistical differences were observed between the positive and negative culture groups based on the time from the first surgery to infection (p= 0.958), age (p =0.269), or general comorbidities. Nevertheless, a statistical difference was found between the mean duration of antibiotic use before device removal (3.41 versus 0.94; p =0.016). Bacterial DNA was identified in every sample from the sonicated fluids. The median cycle thresholds of the positive and negative cultures were of 25.6 and 27.3 respectively (p< 0.001). As a diagnostic tool, a cycle threshold cut-off of 26.89 demonstrated an area under the curve of the receiver operating characteristic of 0.877 (p≤ 0.001). Conclusion The presence of antimicrobial agents for more than 72 hours decreased culture positivity, but did not influence the qPCR results. Despite this, amplification of the 16S rDNA may overestimate infection diagnosis.

Resumo Objetivo Avaliar a sensibilidade e a especificidade da reação em cadeia de polimerase em tempo real quantitativa (quantitative real-time polymerase chain reaction, qPCR, em inglês) para a triagem do gene rDNA 16S, com a utilização do fluido sonicado de implantes ortopédicos. Métodos Um estudo retrospectivo foi realizado em 73 fluidos sonicados obtidos de pacientes com infecção associada aos implantes ortopédicos. As amostras foram submetidas a cultura convencional e a teste molecular utilizando ionização e dessorção a laser assistida por matriz com espectrometria de massa por tempo de voo (matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS, em inglês) e qPCR para o gene rDNA 16S. Os valores limiares do ciclo foram usados para definir um ponto de corte para a qPCR do gene rDNA 16S para culturas negativas e positivas. Resultados Não foram observadas diferenças estatísticas entre os grupos de cultura positiva e negativa com base no tempo desde a primeira cirurgia até a infecção (p= 0,958), na idade (p= 0,269), ou nas comorbidades em geral. No entanto, uma diferença estatística foi encontrada entre a duração média do uso de antibióticos antes da remoção do dispositivo (3,41 versus 0,94; p= 0,016). O DNA bacteriano foi identificado em todas as amostras dos fluidos sonicados. Os limiares do ciclo médio de culturas positivas e negativas foram de 25,6 e 27,3, respectivamente (p< 0,001). Como uma ferramenta de diagnóstico, um corte do limite do ciclo de 26,89 demonstrou uma área sob a curva da característica de operação do receptor de 0,877 (p ≤ 0,001). Conclusão A presença de agentes antimicrobianos por mais de 72 horas diminuiu a positividade da cultura, mas não influenciou os resultados da qPCR. Apesar disso, a amplificação do rDNA 16S pode sobrestimar o diagnóstico de infecção.

Efeito do BioGran® funcionalizado ao raloxifeno através do processamento ultrassônico no reparo ósseo em defeitos críticos de calvárias de ratos / Effect of BioGran® functionalized to Raloxifene through ultrasonic processing in bone repair in critical defects in rat calvaria

Este estudo teve como objetivo analisar o processo de formação óssea, bem como a microarquitetura óssea promovido pela associação entre o BioGran® e diferentes concentrações de raloxifeno através do método da sonoquímica em defeitos críticos realizados em calvária de rato. Em um total de doze ratos machos, um defeito crítico de 5 mm de diâmetro foi feito e preenchido com BioGran® 100% (Bg), BioGran® 90% associado à Raloxifeno 10%, e BioGran® 80% associado à Raloxifeno 20%. Aos 14 e 24 dias pós-operatório, foram aplicados os fluorocromos calceína e alizarina, de modo respectivo. A eutanásia ocorreu aos 30 dias após a realização do procedimento cirúrgico para enxertia dos biomateriais. Análise de microtomografia computadorizada (micro-CT) através dos parâmetros de superfiície de intersecção (i.S), fração de volume ósseo (BV/TV) e densidade de conectividade (Conn.Dn) e por microscopia confocal a laser por meio da dinâmica óssea, superfície de mineralização ativa e a taxa de aposição mineral (MAR). Os dados foram analisados através de análise estatística utilizando o teste de normalidade Shapiro-Wilk e o pós teste de Turkey (p<0.05). Para os parâmetros de micro-CT avaliados os menores valores foram encontrados no grupo BG+RL10% (p<0,05), valores similares foram encontrados entre os grupos BG e BG+RL20%. A microscopia confocal evidenciou melhor mineralização óssea e maior taxa de aposição mineral (MAR) para o Grupo BG+RL20% (p<0,05%). Conclusão: A concentração de Raloxifeno a 20% combinado ao BioGran® pelo método da sonoquímica parece ter acelerado o reparo ósseo(AU)

This study aimed to analyze the bone formation process, as well as the bone microarchitecture promoted by the association between BioGran® and different concentrations of raloxifene through the sonochemistry method in critical defects performed in rat calvaria. In a total of twelve male rats, a critical defect of 5 mm in diameter was made and filled with BioGran® 100% (Bg), BioGran® 90% associated with Raloxifene 10%, and BioGran® 80% associated with Raloxifene 20%. At 14 and 24 days postoperatively, the fluorochromes calcein and alizarin were applied, respectively. Euthanasia occurred 30 days after the surgical procedure for grafting biomaterials. Analysis of computed microtomography (microCT) through the parameters of intersection surface (iS), bone volume fraction (BV / TV) and connectivity density (Conn.Dn) and by confocal microscopy through bone dynamics, surface of active mineralization and the mineral apposition rate (MAR). Data were analyzed through statistical using the Shapiro-Wilk normality test and the Turkey post-test (p <0.05). For the me microCT parameters evaluated, the lowest values were found in the BG + RL10% group (p<0.05), similar values were found between the BG and BG + RL20% groups. Confocal microscopy showed better bone mineralization and higher mineral apposition rate (MAR) for the BG + RL20% Group (p < 0.05%). Conclusion: The concentration of Raloxifene at 20% combined with BioGran® by the sonochemistry method seems to have accelerated bone repair(AU)

Sensory and chemical evaluation of tea brews prepared with the assistance of ultrasound / Avaliação sensorial e química de infusões de chás preparados com o emprego do ultrassom

ABSTRACT: The aim of the study was to evaluate sensory and phytochemical (polyphenols, flavonoids and caffeine) estimation of black and green tea brews obtained in an alternative way through brewing with the assistance of ultrasound. Brews produced with the application of sonication for 2 minutes and 1 minute were the most preferred by the sensory evaluation team. Evaluation of the brews in terms of component descriptors, i.e. fragrance, flavour and colour, was varied and depended on the kinds of tea and on the applied experimental factors. It was demonstrated that ultrasound have a significant effect on the extraction of active substances, i.e. polyphenols, flavonoids and caffeine, from black and green tea. The application of sonication caused a significant increase in the concentration of flavonoids (by ca. 29% and 73%), polyphenols (by ca. 34% and 41%) and caffeine (by ca. 51% and 60%) in the tea brews.

RESUMO: O objetivo do estudo foi verificar a atividade sensorial e fitoquímica (polifenóis, flavonóides e cafeína) de infusões de chá preto e verde empregando o ultrassom. As infusões produzidas com a aplicação de sonicação por 2 e 1 minutos foram as mais preferidas pela equipe de avaliação sensorial. A avaliação das infusões em termos de descritores de componentes, isto é, fragrância, sabor e cor, foi variada e dependeu dos tipos de chás e dos fatores experimentais aplicados. Foi demonstrado que o ultrassom tem um efeito significativo na extração de substâncias ativas, ou seja, polifenóis, flavonóides e cafeína, do chá preto e verde. A aplicação de sonicação causou um aumento significativo na concentração de flavonóides (em cerca de 29% e 73%), polifenóis (em cerca de 34% e 41%) e cafeína (em cerca de 51% e 60%) das infusões de chá.

Cytotoxicity and antioxidant activity of goldenberry extracts obtained with high intensity ultrasound / Citotoxicidade e atividade antioxidante de extratos de goldenberry obtidos com ultrassom de alta intensidade

ABSTRACT: The high intensity ultrasound-assisted extraction (HIU) is one of the most simple, quick and efficient techniques for the extraction of phenolic and other antioxidant compounds from plants. This is the first application of HIU for the extraction of these compounds from goldenberry fruit. The HIU and conventional extraction techniques showed similar results regarding to phenolic compounds and antioxidant capacity. However, the time required for HIU extraction (5min) was 24 times lower than conventional extraction (120min). Phenolic compounds reported were chlorogenic acid, caffeic acid and rutin. In vitro cytotoxicity assays were used for evaluation of extracts and the results showed that in a wide range of concentration, the extract maintains cell viability, thus indicating the possibility to use it as food with safety.

RESUMO: A extração assistida com ultrassom de alta intensidade (HIU) é uma das técnicas mais simples, rápidas e eficientes na extração de compostos fenólicos e antioxidantes de plantas. Este trabalho foi o primeiro a utilizar HIU na extração destes compostos presentes na fruta goldenberry. As técnicas HIU e extração convencional apresentaram resultados semelhantes com relação aos compostos fenólicos e capacidade antioxidante. Entretanto, o tempo necessário na HIU (5min) foi 24 vezes menor que na extração convencional (120min). Os compostos fenólicos encontrados foram ácido clorogênico, ácido cafeico e rutina. Ensaios de citotoxicidade in vitro foram usados para avaliação dos extratos e os resultados demonstraram que, em ampla faixa de concentração, o extrato mantém a viabilidade celular, indicando assim possível segurança para utilização em alimentos.

Producción de nanopartículas de PLGA por el método de emulsión y evaporación para encapsular N-Acetilcisteína (NAC) / PLGA nanoparticles production by emulsion and evaporation to encapsulate N-acetylcysteine (NAC) / Produção de nanopartículas de PLGA pelo método de emulsão e evaporação para encapsular N-Acetilcisteína (NAC)

Se fabricaron nanopartículas de copolímero de ácido láctico y glicólico (PLGA) de tamaños inferiores a 200 nm que atraparan y transportaran N acetilcisteína (NAC) en futuras aplicaciones como sistema de liberación de fármacos. Para esto se eligió el método de emulsión sencilla con evaporación, empleándose acetato de etilo como solvente, Pluronic F127® como tensoactivo, ultrasonido como medio para generar la emulsión y agua. Se estudió el efecto de parámetros entre la fase orgánica y acuosa, amplitud y tiempo de sonicación. Se encontraron nanopartículas de 114 nm, estables coloidalmente y que atraparon un 15% de NAC. Las condiciones encontradas fueron: relación de fase orgánica a acuosa de 1 a 5, amplitud del 60% y 60 s como tiempo de ultrasonido.

Lactic and glycolic acid (PLGA) copolymer nanoparticles of less than 200 nm were produced to trap and transport N acetylcysteine (NAC) to be used in future applications, in the field of drug delivery systems. To do this, we selected the simple emulsion and evaporation method, using ethyl acetate as a solvent, Pluronic F127® as a surfactant, water and used ultrasound to generate the emulsion. The effect of the parameters during the organic to the aqueous phase was assessed as well as the amplitude and sonication. We found nanoparticles of 114 nm that trapped colloidally stable 15% NAC; the ratio of organic to the aqueous phase was 1 to 5, the amplitude 60% and the ultrasound period was 60 s.

Fabricaram-se nanopartículas e copolímero de ácido láctico e glicólico (PLGA) de tamanhos inferiores a 200 nm que capturaram e transportaram N acetilcisteína (NAC) em futuras aplicações como sistema de libertação de fármacos. Para isto se selecionou o método de emulsão simples com evaporação, empregando-se acetato de etilo como solvente, Pluronic F127® como tensioativos, ultrasons como meio para produzir a emulsão de água. Estudou-se o efeito de parâmetros entre a fase orgânica e aquosa, amplitude e tempo de sonicação. Encontraram-se nanoparticulas de 114nm, estáveis coloidamente e que capturaram cerca de 15% de NAC. As condições encontradas foram: relação da fase orgânica a aquosa de 1 a 5, amplitude de 60% e 60s como tempo de ultrasons.

Avaliação microbiológica da superfície dos implantes ortopédicos metálicos usados para fixar fraturas ósseas / Microbiological analysis of the surface of metal orthopedic implants used to fix bone fractures

A maioria dos casos de fraturas ósseas é utilizada nas cirurgias, implantes ortopédicos de osteossíntese (placa-parafuso e parafusos) e a infecção associada ao implante está relacionada com crescimento de microrganismos em biofilme. O objetivo deste estudo foi identificar os microrganismos recuperados de implantes de osteossíntese usados para fixação de fratura óssea, avaliar a viabilidade celular, a capacidade de aderência dos estafilococos e, determinar o perfil de sensibilidade/resistência aos antimicrobianos. Após a remoção cirúrgica, os conjuntos metálicos de aço inoxidável austenítico ASTM F138/F139 ou ISO NBR 5832-1/9 foram enviados ao Laboratório de Microbiologia Clínica, lavados em solução tampão e submetidos ao banho ultrassônico em 40±2 kHz por 5 minutos. O fluido sonicado foi semeado em meios de cultura e a viabilidade celular foi avaliada por meio de marcador fluorescente. A produção de polissacarídeo extracelular por Staphylococcus spp. foi averiguada por meio do teste de aderência em placa de poliestireno. O perfil de sensibilidade/resistência foi determinado por meio de técnica do disco difusão. As bactérias mais isoladas incluíram Staphylococcus coagulase-negativa resistente à eritromicina, oxacilina e clindamicina. Em menor freqüência, Pseudomonas aeruginosa resistente à sulfametoxazol/trimetoprim e ampicilina; Acinetobacter baumannii resistente à ceftazidima; Enterobacter cloacae resistente à cefalotina, cefoxitina, cefazolina, levofloxacina, ciprofloxacina; Bacillus spp. e Candida tropicalis. A observação ao microscópio de fluorescência demonstrou agrupamentos celulares vivos envoltos em substância transparente. O teste de aderência dos Staphylococcus coagulase-negativa à placa de poliestireno mostrou que estes microrganismos são produtores de polissacarídeo extracelular. Em conclusão, os conjuntos metálicos foram colonizados por bactérias relacionadas à infecção de implantes ortopédicos, os quais apresentaram resistência múltipla aos antimicrobianos.

In the majority of cases of bone fracture requiring surgery, orthopedic implants (screw-plate and screw) are used for osteosynthesis and the infections associated with such implants are due to the growth of microorganisms in biofilms. The objective of this study was to identify microorganisms recovered from osteosynthesis implants used to fix bone fractures, to assess the viability of the cells and the ability of staphylococci to adhere to a substrate and to determine their sensitivity/resistance to antimicrobials. After surgical removal, the metal parts of austenitic stainless steel (ASTM F138/F139 or ISO NBR 5832-1/9) were transported to the Laboratory of Clinical Microbiology, washed in buffer and subjected to ultrasonic bath at 40±2 kHz for 5 minutes. The sonicated fluid was used to seed solid culture media and cell viability was assessed under the microscope by with the aid of a fluorescent marker. The production of extracellular polysaccharide by Staphylococcus spp. was investigated by means of adhesion to a polystyrene plate. The profile of susceptibility to antimicrobials was determined by the disk diffusion assay. The most frequently isolated bacteria included coagulase-negative Staphylococcus resistant to erythromycin, clindamycin and oxacillin. Less frequent were Pseudomonas aeruginosa resistant to trimethoprim/sulfamethoxazole and ampicillin, Acinetobacter baumannii resistant to ceftazidime, Enterobacter cloacae resistant to cephalothin, cefoxitin, cefazolin, levofloxacin and ciprofloxacin, Bacillus spp. and Candida tropicalis. The observation of slides by fluorescence microscope showed clusters of living cells embedded in a transparent matrix. The test for adherence of coagulase-negative Staphylococcus to a polystyrene plate showed that these microorganisms produce extracellular polysaccharide. In conclusion, the metal parts were colonized by bacteria related to orthopedic implant infection, which were resistant to multiple antibiotics.