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Characterization of ex vivo skin models of MRSA infection and colonization for the testing of antimicrobial formulations

Isabelle Schurr

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Molekulare Biologie

Betreuer*in

Thomas Decker

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DOI

10.25365/thesis.74332

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-15839.72793.828320-7

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Angesichts dem dringenden Bedarf Tierversuche wirksam zu reduzieren und zu ersetzen, wurde in dieser Studie gezeigt, dass ex vivo Hautmodelle des Menschen wirksam für präklinische Tests verwendet werden können. Zunächst wurden mithilfe des Hautmodells Nanopartikel und Nanokapseln getestet. Es konnte gezeigt werden, dass Nanopartikel und Nanokapseln auf der Hautoberfläche bleiben, und dass sie bei Anwendung auf Biofilm von Bakterien hydrolysiert werden. Da sie sich an Haarfollikeln anlagern, können sie Wirkstoffe an durch physische Barrieren geschützte Stellen transportieren. In dieser Studie konnte eine erste Charakterisierung dieser neuartigen Nanocarrier erreicht werden. Das ex vivo Wundmodel wurde verwendet, um verschiedene zinkhaltige Formulierungen zu testen, z.B. mit Zink angereicherte Aerogele (ZnAG). Zinkoxid und ZnAG konnten gleichmäßig in das Wundgewebe eindringen, wohingegen Zinksulfat einen sehr hohen und ungleichmäßig verteilten Zinkgehalt aufwies. Zinksulfat zeigte toxische Wirkungen mit einer Abnahme der Stoffwechselaktivität und Veränderungen in der Histologie des Hautgewebes. Ein Rückgang von ausgeschütteten Entzündungsmediatoren wurde als weiterer Hinweis für einen verminderten Stoffwechsel beobachtet. Auch Zinkoxid zeigte Anzeichen einer leichten Entzündungsreaktion, wohingegen ZnAG keine der genannten Merkmale aufwies. Das Hautmodell wurde auch verwendet um antimikrobielle Formulierungen zu untersuchen. Die mit Mupirocin und Chlorhexidin beladenen Polymilchsäureglykolsäure-Partikel verursachten keine histologischen Veränderungen im Hautgewebe, und die antimikrobielle Wirksamkeit zeigte sich höher als bei herkömmlichen Behandlungen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Polymilchsäureglykolsäure-Partikel mit antimikrobiellen Wirkstoffen eine sichere und effiziente Option zur Verbesserung der Hautdesinfektion sein könnten. Die Ergebnisse zeigen, dass ex vivo Hautmodelle nicht nur für die Hautpenetration von Nanopartikeln, sondern auch zum Testen der Hautverträglichkeit und antimikrobieller Aktivität hilfreich sind.

Abstract

(Englisch)

With the pressing need to effectively reduce and replace animal testing, in this study it was demonstrated, that ex vivo human skin models can be used as an effective pre-clinical assay platform. Nanoparticles and nanocapsules were tested with these skin models. It was found, that nanoparticles and nanocapsules stay on the skin surface, and that bacteria hydrolyzes them when applied on biofilm. They were located in hair follicles, which makes them a good tool for drug delivery to physical barriers. A first characterization of these novel nanocarriers could be achieved. With ex-vivo wound models, different zinc formulations e.g. with zinc augmented aerogels (ZnAG), were tested. Zinc oxide and ZnAG penetrated equally in wound tissue, whereas zinc sulfate showed high and unequally distributed zinc content. Zinc sulfate showed toxic effects with a decrease in skin metabolic activity and alterations in histology of skin tissue. A decrease of inflammatory mediators as an evidence for decreased metabolic was observed. Zinc oxide also showed signs of inflammatory reaction, whereas ZnAG did not. The human skin model was also used to examine antimicrobial formulations. For the with mupirocin and chlorhexidine loaded Poly-Lactic-co-Glycolic Acid particles, no histological alterations were detected, and antimicrobial efficiency was higher than for common antimicrobial treatments. To conclude, Poly-Lactic-co-Glycolic Acid particles with antimicrobial substances could be a safe and efficient option to enhance skin disinfection. The results show that ex vivo skin models are not only useful for skin penetration of nanoparticles, but also to test skin tolerance and antimicrobial activity.

Autor*innen

Isabelle Schurr

Haupttitel (Englisch)

Characterization of ex vivo skin models of MRSA infection and colonization for the testing of antimicrobial formulations

Paralleltitel (Deutsch)

Charakterisierung von Ex-vivo-Hautmodellen mit MRSA Infektion und Kolonisierung zur Testung antimikrobieller Formulierungen

Publikationsjahr

2023

Umfangsangabe

93 Seiten : Illustrationen

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Thomas Decker

Klassifikationen

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,

44 Medizin > 44.09 Medizintechnik

AC Nummer

AC16949391

Utheses ID

68008

Studienkennzahl

UA | 066 | 834 | |

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