ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT BÁN TỔNG HỢP TỪ EUGENOL

Nghiên cứu hoạt tính kháng vi sinh vật của các hợp chất bán tổng hợp từ eugenol. Luận văn Thạc sĩ Dược học khám phá tiềm năng ứng dụng trong y tế.

• Tác giả: Đỗ Thị Huyền Thương
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Khắc Tiệp
• Trường học: Trường Đại học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược học
• Đề tài: Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật của một số hợp chất bán tổng hợp từ eugenol
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Hoạt Tính Kháng Khuẩn Eugenol 55

Kháng kháng sinh hiện là mối đe dọa toàn cầu, ảnh hưởng đến việc điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn và nấm. Sự gia tăng của các vi sinh vật kháng thuốc đòi hỏi các chiến lược mới. Việc sử dụng các sản phẩm tự nhiên, đặc biệt là dược liệu, để phát triển thuốc mới là một hướng đi đầy hứa hẹn. Các hợp chất tự nhiên có cấu trúc đa dạng, tạo nền tảng cho các loại thuốc với cơ chế tác dụng khác biệt. Thông qua biến đổi hóa học hoặc sinh học, các hợp chất bán tổng hợp từ sản phẩm tự nhiên có thể có hoạt tính mạnh hơn. Eugenol, một phenylpropanoid có nhiều trong tinh dầu như hương nhu trắng, đinh hương, trầu không, được biết đến với hoạt tính chống oxy hóa, kháng virus, kháng nấm, kháng khuẩn và chống viêm. Hoạt tính kháng khuẩn nổi bật của Eugenol khiến nó trở thành chất đầu quan trọng trong chuyển hóa hữu cơ, tạo ra các hợp chất bán tổng hợp mới có khả năng kháng khuẩn vượt trội. Nghiên cứu này sẽ sử dụng một số hợp chất bán tổng hợp từ Eugenol để tìm kiếm các hợp chất mới có khả năng kháng vi sinh vật hiệu quả.

1.1. Eugenol Nguồn Gốc Cấu Trúc và Đặc Tính Dược Lý

Eugenol (4-allyl-2-methoxyphenol) là một phenylpropanoid có hàm lượng cao trong nhiều loại tinh dầu. Nó có ứng dụng rộng rãi trong hương liệu và y dược. Eugenol có hoạt tính chống oxy hóa, kháng virus, kháng nấm, kháng khuẩn, chống viêm. Nó cũng có tác dụng chống trầm cảm, giảm căng thẳng và được sử dụng để điều trị rối loạn động kinh, có đặc tính bảo vệ thần kinh và hoạt tính chống ung thư. Do đó, Eugenol trở thành một chất đầu đáng chú ý để tạo ra các hợp chất mới có hoạt tính kháng vi sinh vật vượt trội hơn. [3-7]

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Đánh Giá Hoạt Tính Kháng Khuẩn

Nghiên cứu này tập trung vào việc "Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật của một số hợp chất bán tổng hợp từ Eugenol". Mục tiêu chính là đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật ở dạng tự do của một số hợp chất bán tổng hợp từ Eugenol. Mục tiêu thứ hai là đánh giá hoạt tính kháng biofilm Staphylococcus aureus ATCC 33591 của một số hợp chất bán tổng hợp từ Eugenol.

II. Vấn Đề Đề Kháng Kháng Sinh và Vai Trò Eugenol 58

Đề kháng kháng sinh đang là một vấn đề nhức nhối toàn cầu, làm giảm hiệu quả điều trị các bệnh nhiễm trùng. Việc tìm kiếm các giải pháp thay thế là vô cùng cấp thiết. Eugenol nổi lên như một ứng cử viên tiềm năng. Các hợp chất bán tổng hợp từ Eugenol có thể vượt qua các cơ chế đề kháng kháng sinh hiện tại. Eugenol và các dẫn xuất của nó đã được chứng minh là có hiệu quả chống lại nhiều loại vi khuẩn, bao gồm cả các chủng kháng thuốc. Các nghiên cứu về cơ chế kháng khuẩn Eugenol cho thấy nó có thể tác động lên nhiều mục tiêu khác nhau trong tế bào vi khuẩn, làm giảm khả năng phát triển đề kháng. Việc nghiên cứu sâu hơn về hoạt tính kháng khuẩn của Eugenol và các hợp chất bán tổng hợp của nó có thể mở ra những hướng đi mới trong điều trị nhiễm trùng.

2.1. Thực Trạng Đề Kháng Kháng Sinh Toàn Cầu và Tại Việt Nam

Đề kháng kháng sinh là một vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu. Các vi sinh vật ngày càng trở nên đề kháng với nhiều loại kháng sinh hiện có. Điều này gây khó khăn cho việc điều trị các bệnh nhiễm trùng và làm tăng chi phí chăm sóc sức khỏe. Tình trạng đề kháng kháng sinh cũng đang gia tăng ở Việt Nam, gây ra những thách thức lớn cho hệ thống y tế.

2.2. Tại Sao Eugenol và Bán Tổng Hợp Có Thể Vượt Trội

Eugenol và các hợp chất bán tổng hợp của nó có tiềm năng vượt trội so với các kháng sinh truyền thống vì chúng có thể tác động lên nhiều mục tiêu khác nhau trong tế bào vi khuẩn. Điều này làm giảm khả năng vi khuẩn phát triển đề kháng. Ngoài ra, Eugenol có nguồn gốc tự nhiên, có thể có độc tính thấp hơn so với các kháng sinh tổng hợp. [8-10]

III. Phương Pháp Tổng Hợp và Kiểm Định Kháng Khuẩn Eugenol 59

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp bán tổng hợp Eugenol để tạo ra các hợp chất mới. Các phản ứng bán tổng hợp được thực hiện để thay đổi cấu trúc của Eugenol, tạo ra các dẫn xuất có khả năng kháng khuẩn cao hơn. Sau khi tổng hợp, các hợp chất được kiểm định hoạt tính kháng khuẩn bằng các phương pháp in vitro. MIC (Minimum Inhibitory Concentration) và MBC (Minimum Bactericidal Concentration) được xác định để đánh giá hiệu quả ức chế và tiêu diệt vi khuẩn của các hợp chất. Phổ kháng khuẩn của các hợp chất cũng được nghiên cứu để xác định phạm vi tác dụng của chúng đối với các loại vi khuẩn khác nhau.

3.1. Quy Trình Bán Tổng Hợp Các Dẫn Xuất Từ Eugenol

Bán tổng hợp là phương pháp tổng hợp hóa học sử dụng sản phẩm tự nhiên làm nguyên liệu ban đầu để tạo ra các hợp chất mới. Phương pháp này kết hợp giữa nguyên liệu tự nhiên và các phản ứng hóa học để tạo ra các phân tử có cấu trúc và đặc tính mong muốn. Bằng cách sử dụng khung cấu trúc sẵn có của các sản phẩm tự nhiên, phương pháp bán tổng hợp có thể tạo ra các hợp chất có cấu trúc phức tạp hơn so với các phương pháp tổng hợp truyền thống, giúp phát triển các loại thuốc mới có hiệu quả cao hơn. [11]

3.2. Đánh Giá Hoạt Tính Kháng Khuẩn MIC MBC và Phổ Kháng Khuẩn

Sau khi tổng hợp, các hợp chất được kiểm định hoạt tính kháng khuẩn bằng các phương pháp in vitro. MIC (Minimum Inhibitory Concentration) là nồng độ tối thiểu của hợp chất có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn. MBC (Minimum Bactericidal Concentration) là nồng độ tối thiểu của hợp chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. Phổ kháng khuẩn của các hợp chất được xác định bằng cách kiểm tra hoạt tính của chúng đối với các loại vi khuẩn khác nhau.

3.3. Mô Phỏng Docking Phân Tử Cơ Chế Tác Dụng Của Hợp Chất

Phương pháp mô phỏng docking phân tử được sử dụng để nghiên cứu cơ chế tác dụng của hợp chất Licarin A. Các kết quả docking phân tử cho thấy Licarin A có thể tương tác với các enzyme GyrA và GyrB. Vị trí tương đối của GSK299423 (màu đỏ) và licarin A (màu vàng). [29, 30, 31]

IV. Kết Quả Đánh Giá Hoạt Tính Kháng Khuẩn Của LT4 52

Nghiên cứu tập trung vào đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số hợp chất bán tổng hợp, đặc biệt là LT4, một dẫn xuất từ Eugenol. Kết quả cho thấy LT4 có hoạt tính kháng khuẩn đáng kể đối với nhiều loại vi khuẩn, bao gồm cả Escherichia coli và Staphylococcus aureus. LT4 cũng cho thấy hiệu quả trong việc ức chế sự hình thành biofilm của Staphylococcus aureus. Các nghiên cứu về độc tính cho thấy LT4 có độ an toàn tương đối cao. Kết quả này cho thấy LT4 là một ứng cử viên tiềm năng cho việc phát triển các loại thuốc kháng khuẩn mới.

4.1. LT4 Hoạt Tính Kháng Khuẩn Mạnh Với Nhiều Chủng Vi Khuẩn

LT4 đã được chứng minh là có hoạt tính kháng khuẩn mạnh đối với nhiều chủng vi khuẩn, bao gồm cả Escherichia coli và Staphylococcus aureus. Giá trị MIC và MBC của LT4 thấp hơn so với Eugenol, cho thấy LT4 có hiệu quả hơn trong việc ức chế và tiêu diệt vi khuẩn.

4.2. Ức Chế Biofilm Staphylococcus Aureus Tiềm Năng Điều Trị

LT4 có khả năng ức chế sự hình thành biofilm của Staphylococcus aureus. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc điều trị các bệnh nhiễm trùng do Staphylococcus aureus gây ra, vì vi khuẩn trong biofilm thường đề kháng với kháng sinh.

4.3. Đánh Giá Độc Tính LT4 An Toàn Cho Ứng Dụng Dược Phẩm

Các nghiên cứu về độc tính cho thấy LT4 có độ an toàn tương đối cao. Điều này cho thấy LT4 có thể được sử dụng trong các ứng dụng dược phẩm mà không gây ra các tác dụng phụ nghiêm trọng.

V. Ứng Dụng Tiềm Năng Dược Phẩm và Tương Lai Nghiên Cứu 57

Nghiên cứu này mở ra những tiềm năng ứng dụng lớn cho Eugenol và các hợp chất bán tổng hợp của nó trong lĩnh vực dược phẩm. LT4 có thể được phát triển thành một loại thuốc kháng khuẩn mới để điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn gây ra. Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc nghiên cứu cơ chế kháng khuẩn Eugenol của LT4, tối ưu hóa cấu trúc của LT4 để tăng hoạt tính kháng khuẩn, và đánh giá hiệu quả của LT4 trong các thử nghiệm lâm sàng.

5.1. Dược Phẩm Phát Triển Thuốc Kháng Khuẩn Từ Eugenol

Eugenol và các hợp chất bán tổng hợp của nó, đặc biệt là LT4, có thể được sử dụng để phát triển các loại thuốc kháng khuẩn mới. Các loại thuốc này có thể được sử dụng để điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn gây ra, đặc biệt là các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn đề kháng kháng sinh.

5.2. Nghiên Cứu Tương Lai Tối Ưu Hóa và Thử Nghiệm Lâm Sàng

Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc nghiên cứu cơ chế kháng khuẩn Eugenol của LT4, tối ưu hóa cấu trúc của LT4 để tăng hoạt tính kháng khuẩn, và đánh giá hiệu quả của LT4 trong các thử nghiệm lâm sàng. Các nghiên cứu này sẽ giúp đưa LT4 trở thành một loại thuốc kháng khuẩn hiệu quả và an toàn.

VI. Kết Luận Eugenol Hướng Đi Mới Chống Vi Khuẩn 53

Luận văn đã thành công trong việc đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số hợp chất bán tổng hợp từ Eugenol. LT4 nổi lên như một hợp chất đầy hứa hẹn với hoạt tính kháng khuẩn mạnh và khả năng ức chế biofilm. Nghiên cứu này cung cấp những bằng chứng khoa học quan trọng để tiếp tục nghiên cứu và phát triển Eugenol và các dẫn xuất của nó thành các giải pháp kháng khuẩn hiệu quả, góp phần giải quyết vấn đề đề kháng kháng sinh.

6.1. Tổng Kết Nghiên Cứu LT4 Ưu Điểm Vượt Trội và Tiềm Năng

Nghiên cứu đã chứng minh LT4 có hoạt tính kháng khuẩn mạnh hơn so với Eugenol. LT4 cũng có khả năng ức chế biofilm, một yếu tố quan trọng trong việc điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn gây ra. Những ưu điểm này cho thấy LT4 có tiềm năng lớn trong việc phát triển các loại thuốc kháng khuẩn mới.

6.2. Kiến Nghị và Hướng Phát Triển Trong Tương Lai

Cần tiếp tục nghiên cứu về cơ chế kháng khuẩn Eugenol của LT4, tối ưu hóa cấu trúc của LT4 để tăng hoạt tính kháng khuẩn, và đánh giá hiệu quả của LT4 trong các thử nghiệm lâm sàng. Ngoài ra, cần nghiên cứu về độc tính của LT4 để đảm bảo an toàn khi sử dụng trong dược phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Kháng kháng sinh đang là mối đe dọa nghiêm trọng đối với việc điều trị hiệu quả một loạt các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn, nấm gây ra. Với sự gia tăng của vi sinh vật (VSV) kháng thuốc và thiếu các loại kháng sinh mới được đưa ra thị trường, việc cần phải tìm ra các chiến lược để đối phó với tình trạng này là vô cùng cấp thiết [1]. Việc sử dụng các sản phẩm tự nhiên như một nguồn nguyên liệu cho việc nghiên cứu và phát triển thuốc mới đang dần trở thành một hướng đi đầy hứa hẹn. Các hợp chất tự nhiên thường sở hữu cấu trúc hóa học độc đáo và đa dạng, tạo nền tảng cho việc phát triển các loại thuốc mới với cơ chế tác dụng khác biệt.

Thông qua các biến đổi hóa học hoặc sinh học, các hợp chất bán tổng hợp được tạo ra từ các sản phẩm tự nhiên có thể sở hữu hoạt tính mạnh hơn so với hợp chất gốc. Nguồn tài nguyên phong phú từ các sản phẩm tự nhiên mở ra cơ hội lớn cho việc khám phá và phát triển các loại thuốc mới, mang lại hiệu quả điều trị cao hơn, giải quyết vấn đề kháng kháng sinh nói riêng và mang lại nhiều đột phá trong ngành y học trong tương lai nói chung [2]. Eugenol là một phenylpropanoid, có hàm lượng lớn trong nhiều loại tinh dầu như tinh dầu của cây hương nhu trắng, nụ hoa đinh hương, trầu không…[3-5]. Eugenol và các sản phẩm chuyển hóa của nó có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là ứng dụng trong hương liệu và y dược.

Eugenol là thành phần tinh dầu có hoạt tính chống oxy hóa, kháng virus, kháng nấm, kháng khuẩn, chống viêm. Ngoài ra eugenol cũng thể hiện tác dụng chống trầm cảm, giảm căng thẳng và được sử dụng để điều trị rối loạn động kinh, có đặc tính bảo vệ thần kinh và hoạt tính chống ung thư [6, 7]. Trong một loạt các tác dụng sinh học tiềm năng, hoạt tính sinh học nổi bật có thể kể đến của eugenol là kháng vi sinh vật, được sử dụng để làm giảm hoặc hạn chế sự nhân lên của vi sinh vật gây bệnh. Nhờ hoạt tính sinh học phổ rộng này, eugenol trở thành một trong những chất đầu đáng chú ý trong chuyển hóa hữu cơ, tạo ra các hợp chất mới có hoạt tính kháng vi sinh vật vượt trội hơn [8-10].

Nhằm khai thác ứng dụng tiềm năng này, nghiên cứu sẽ sử dụng một số hợp chất bán tổng hợp từ eugenol 1 để tìm kiếm các hợp chất mới có khả năng kháng vi sinh vật hiệu quả. Đề tài “Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật của một số hợp chất bán tổng hợp từ eugenol” được thực hiện với 2 mục tiêu: 1. Đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật ở dạng tự do của một số hợp chất bán tổng hợp từ eugenol. Đánh giá hoạt tính kháng biofilm Staphylococcus aureus ATCC 33591 của một số hợp chất bán tổng hợp từ eugenol.

Hợp chất bán tổng hợp có tác dụng kháng vi sinh vật 1. Đại cương về hợp chất bán tổng hợp Bán tổng hợp là phương pháp tổng hợp hóa học sử dụng sản phẩm tự nhiên làm nguyên liệu ban đầu để tạo ra các hợp chất mới, là sự kết hợp giữa các nguyên liệu tự nhiên và các phản ứng hóa học để tạo ra các phân tử có cấu trúc và đặc tính mong muốn [11]. Bằng cách sử dụng khung cấu trúc sẵn có của các sản phẩm tự nhiên, phương pháp bán tổng hợp có thể tạo ra các hợp chất có cấu trúc phức tạp hơn so với các phương pháp tổng hợp truyền thống, giúp phát triển các loại thuốc mới có hiệu quả cao hơn. Từ năm 1940 đến năm 2019, khoảng 33,5% thuốc được phê duyệt là sản phẩm tự nhiên hoặc có nguồn gốc trực tiếp từ chúng.

Việc phát triển các dạng thuốc mới dựa trên các sản phẩm tự nhiên làm nguồn cấu trúc vẫn là một lĩnh vực đang được nghiên cứu tích cực [12]. Các hợp chất thiên nhiên với ưu điểm về số lượng phong phú với nhiều cách sắp xếp cấu trúc các nhóm chức khác nhau, số lượng trung tâm lập thể nhiều, tỷ lệ dị nguyên tử khác nhau, khung cấu trúc vòng lõi đa dạng, có khả năng ứng dụng cao trong thiết kế và bán tổng hợp chất tương tự với đặc tính dược lý và hoạt tính sinh học đáng chú ý [13]. Hiện nay, hầu hết các nguyên liệu ban đầu được sử dụng trong tổng hợp hữu cơ đều có nguồn gốc từ dầu mỏ, các nguyên liệu không thể tái tạo, độc hại, dễ cháy, tiềm ẩn rủi ro cho sức khỏe con người và môi trường. Để đáp ứng mối quan tâm trên toàn thế giới về sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên không thể tái tạo, nhiều nhóm nghiên cứu về tổng hợp hữu cơ đã phải đối mặt với vấn đề tìm kiếm các giải pháp thay thế tự nhiên, dựa trên các nguồn sinh khối thay cho các nguồn thu được từ dầu mỏ.

Một trong những hướng nghiên cứu phổ biến hiện nay, tiềm năng ứng dụng tinh dầu và các dẫn xuất của chúng được chú ý như là nguyên liệu ban đầu cho các hóa chất có hoạt tính sinh học [14] như hoạt tính kháng khuẩn [15], chống oxy hóa, diệt côn trùng, kháng virus và kháng nấm [16]. Các thành phần dễ bay hơi của tinh dầu (như linalool, eugenol, limonen…) về cơ bản là các dẫn xuất terpen và phenolic có trọng lượng phân tử thấp, đồng thời sự có mặt của các liên kết không bão hòa, các 3 nhóm chức (cacbonyl, hydroxyl, epoxid…) và cấu trúc đa dạng làm cho tinh dầu trở thành những nguyên liệu ban đầu tiềm năng để dẫn xuất hóa [14] từ đó thu được các hợp chất kháng vi sinh vật bán tổng hợp có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như dược phẩm, y học, chất bảo quản thực phẩm [14]. Hoạt tính kháng vi sinh vật của các hợp chất bán tổng hợp từ thành phần tinh dầu Hoạt tính kháng vi sinh vật của các hợp chất là khả năng ức chế sự phát triển hoặc tiêu diệt các vi sinh vật. Một số hợp chất được bán tổng hợp từ limonen, citronellal, citral…đã được chứng minh là có hoạt tính kháng khuẩn mạnh trong các nghiên cứu sau: Findik và cộng sự (2009) đã tổng hợp một số dẫn xuất 4,5-dihydrofurane từ limonen.

Hoạt tính kháng khuẩn của hỗn hợp anti và syn-tetrahydrofuran được đánh giá bằng kỹ thuật khuếch tán đĩa thạch cho thấy tác dụng chống lại 12 chủng vi sinh vật gây bệnh khác nhau ở người (02 chủng nấm men, 05 chủng vi khuẩn Gram âm và 05 chủng vi khuẩn Gram dương). Tất cả các hợp chất bán tổng hợp được thử nghiệm đều có hoạt tính kháng khuẩn tốt, trong đó dẫn xuất từ cyclohexane-1,3-dione có hoạt tính mạnh nhất [17]. Victoria và cộng sự (2012) đã thực hiện một nghiên cứu về hoạt tính kháng khuẩn của α-phenylseleno citronellal và 2-phenylseleno citronellol, được điều chế từ terpenoid (R)-citronellal tự nhiên, thành phần chính của tinh dầu Cymbopogon nardus. Kết quả quan sát cho thấy việc thêm một nhóm phenylselenium vào phân tử citronellal đã làm tăng hoạt tính kháng khuẩn, với kết quả tốt được quan sát thấy đối với se-citronellal chống lại 03 chủng vi khuẩn gây bệnh cho thực phẩm (Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium) [18].

Goldbeck và cộng sự (2014) đã đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của 3-(p- chlorophenyl) thio citronellal được bán tổng hợp từ citral - hợp chất chính có trong tinh dầu Cymbopogon citratus. Kết quả đã chỉ ra rằng hợp chất 3-(p-chlorophenyl) thio citronellal là một chất kháng vi sinh vật mạnh, có phổ tác dụng rộng chống lại cả vi khuẩn Gram (+) như L. aureus và vi khuẩn Gram (-) như Shigella dysenteriae, Escherichia coli và Pseudomonas fluorescens. Đồng thời 4 nghiên cứu chỉ ra vi khuẩn Gram (+) (MIC = 2,1mM) nhạy cảm hơn vi khuẩn Gram (-) (MIC = 4,2 mM) khi tiếp xúc với 3-(p-chlorophenyl) thio citronellal.

Về động học tác dụng của các hợp chất chống lại P. fluorescens, tế bào chết xảy ra sau 33 phút tiếp xúc với 3-(p -chlorophenyl)thio citronellal, trong khi phải mất 75 phút tiếp xúc với citral để xảy ra hiện tượng chết tế bào [19]. Hoạt tính kháng biofilm của các hợp chất bán tổng hợp Biofilm liên quan đến 65-80% trường hợp nhiễm khuẩn ở người, đặc biệt là những bệnh có biểu hiện dai dẳng hoặc tái phát. Biofilm là một cộng đồng VSV nằm trong chất nền ngoại bào gồm các hợp chất cao phân tử ngoại bào: polysaccharid, ADN ngoại bào (eDNA) và protein.

Hàng rào vật lý này được cho là có khả năng bảo vệ chống lại các áp lực từ môi trường như nhiệt, ẩm, cũng như chống lại hệ thống miễn dịch của vật chủ. Vi khuẩn trong biofilm có sức đề kháng với điều kiện ngoại cảnh cao hơn so với tế bào ở dạng tự do. Các vi khuẩn trong biofilm rất kém đáp ứng với kháng sinh, liên quan chủ yếu đến giảm sinh khả dụng do hiệu ứng cản trở của chất nền ngoại bào biofilm, điều này giảm khả năng tiếp xúc của thuốc với các VSV trong biofilm [20]. Biofilm Staphylococcus aureus Tụ cầu vàng Staphylococcus aureus có thể bám dính và tạo biofilm trên cả bề mặt sinh học và bề mặt nhân tạo.

aureus là tác nhân gây bệnh thường gặp nhất trong nhiễm trùng chi giả hoặc ống thông và là nguyên nhân chính gây nhiễm trùng dai dẳng hoặc tái phát [21]. Trong chất nền ngoại bào của biofilm S. aureus bao gồm: Thành phần polysaccharid do VSV sinh tổng hợp ra - có liên quan trực tiếp đến sự hình thành chất nền biofilm. Thành phần chính của polysaccharid này là polysaccharid bám dính liên tế bào - polysaccharide intercellular adhesin (PIA), hay còn được gọi với tên khác là poly-N-acetylglucosamine (PNAG), khi xét trên khía cạnh hóa học, là trung gian kết dính giữa các tế bào vi khuẩn và liên quan đến khả năng bám dính của vi khuẩn với các bề mặt vật liệu sinh học [21].

PNAG được tổng hợp dưới sự biểu hiện của locus ica (intercellular adhesion), bao gồm các gen icaA, icaD, icaB và icaC [22]. Protein IcaA là một N- acetylglucosamine transferase, cần cho việc sinh tổng hợp PNAG. IcaA biểu hiện một 5 hoạt tính kém, hoạt tính này sẽ được tăng cường dưới sự hỗ trợ của protein IcaD để sản xuất ra PNAG [23]. IcaC đóng vai trò vận chuyển PNAG ra ngoài trong khi đó icaB, sẽ đóng vai trò gắn PNAG trên màng [24].

Biểu hiện của operon icaADBC được điều hòa trực tiếp bởi promoter ica cũng như thông qua biểu hiện của chất điều hòa IcaR; cả hai yếu tố này được kiểm soát bởi các protein điều hòa chung (SigB, SarA) [21, 25]. Những sự điều hòa này chi phối operon ica trong việc sinh tổng hợp PNAG. Polysaccharid poly-N- Hình 1. Sự phân bố các thành acetylglucosamine và operon chịu trách nhiệm phần chính của ma trận.