2019-09-07

Biofilme werden definiert als die selbst hergestellten zusätzlichen Polymermatrices, die eine sessile mikrobielle Gemeinschaft umfassen, in der die Zellen durch ihre Anhaftung entweder an biotische oder abiotische Oberflächen charakterisiert sind. Diese extrazelluläre, schlammartige Hülle umschließt die Mikrobenzellen und schützt vor verschiedenen äußeren Einflüssen. Die Bestandteile von Biofilmen sind sehr wichtig, da sie zu den strukturellen und funktionellen Aspekten der Biofilme beitragen. Mikrobielle Biofilme umfassen Hauptklassen von Makromolekülen wie Nukleinsäuren, Polysaccharide, Proteine, Enzyme, Lipide, Huminstoffe sowie Ionen.
Das Vorhandensein dieser Komponenten macht sie in der Tat widerstandsfähig und ermöglicht es ihnen, zu überleben. In der Natur existieren Mikroorganismen hauptsächlich, indem sie an lebenden und unbelebten Oberflächen haften und auf diesen wachsen. Diese Oberflächen können viele Formen annehmen, einschließlich derjenigen, die in Böden und Wassersystemen zu finden sind, derjenigen, die im Spektrum von medizinischen Dauervorrichtungen liegen, und derjenigen von lebenden Geweben wie Zahnschmelz, Herzklappen oder Lunge und Mittelohr. Das gemeinsame Merkmal dieses anhaftenden Wachstumszustands ist, dass die Zellen einen Biofilm entwickeln. Die Biofilmbildung ist ein Prozess, bei dem sich Mikroorganismen irreversibel an eine Oberfläche anlagern und auf dieser wachsen und extrazelluläre Polymere produzieren, die die Anlagerung und Matrixbildung erleichtern, was zu einer Änderung des Phänotyps der Organismen in Bezug auf Wachstumsrate und Gentranskription führt. Die Biofilme sind die Gemeinschaften, die von Bakterien gebildet werden und die anschließend von vielen verschiedenen Mikroorganismen, einschließlich Algen, Protozoen und einigen Pilzen, besetzt werden können.

Die Auswirkung auf die Anfälligkeit kann sein:
• intrinsisch (d. H. Dem Biofilm-Wachstumsmodus inhärent) oder
• erworben (d. H. Verursacht durch den Erwerb von Resistenzplasmiden).
Es gibt mindestens drei Gründe für die intrinsische antimikrobielle Resistenz von Biofilmen.
• Antimikrobielle Wirkstoffe müssen durch die EPS-Matrix diffundieren, um die Organismen im Biofilm zu kontaktieren und zu inaktivieren. EPSs verzögern die Diffusion, indem sie entweder chemisch mit den antimikrobiellen Molekülen reagieren oder ihre Transportgeschwindigkeit begrenzen.
• Biofilm-assoziierte Organismen weisen verringerte Wachstumsraten auf, wodurch die Geschwindigkeit, mit der antimikrobielle Wirkstoffe in die Zelle gelangen, minimiert und die Inaktivierungskinetik beeinflusst wird. Eine Zunahme der Wachstumsrate führte zu einer Zunahme der Empfindlichkeit von Staphylococcus epidermidis-Biofilmen.
• Die Umgebung, die die Zellen in einem Biofilm unmittelbar umgibt, kann Bedingungen bieten, die den Organismus weiter schützen. Es wurde festgestellt, dass in Agar eingeschlossene E. coli eine verminderte Empfindlichkeit gegenüber Aminoglycosid-Antibiotika zeigten, was auf eine verminderte Aufnahme des Antibiotikums durch die sauerstoffarmen Zellen zurückzuführen ist.
Die Biofilme entstehen, wenn Bakterien an einer festen Oberfläche haften und sich in einem klebrigen Polysaccharid einschließen. Sobald dieses Polysaccharid gebildet ist, können die Bakterien die Oberfläche nicht mehr verlassen, und wenn neue Bakterien erzeugt werden, bleiben sie innerhalb der Polysaccharidschicht. Diese Schicht, die der Biofilm ist, schützt die Organismen in ihm in hohem Maße. Tatsächlich wird angenommen, dass viele Bakterien in der Umwelt außerhalb von Biofilmen nicht überleben könnten.

Biofilmwachstum
Die Zellen, die irreversibel an Oberflächen anhaften (d. H. Diejenigen, die nicht durch sanftes Spülen entfernt wurden), beginnen mit der Zellteilung, bilden Mikrokolonien und produzieren die extrazellulären Polymere, die einen Biofilm definieren. Diese extrazellulären polymeren Substanzen (EPSs) bestehen hauptsächlich aus Polysacchariden und können mikroskopisch und durch chemische Analyse nachgewiesen werden. EPSs liefern die Matrix oder Struktur für den Biofilm. Sie sind stark hydratisiert (98% Wasser) und fest an den Untergrund gebunden. Die Struktur des Biofilms ist keine bloße homogene Monoschicht aus Schleim, sondern sowohl räumlich als auch zeitlich heterogen mit „Wasserkanälen“, die den Transport von essentiellen Nährstoffen und Sauerstoff zu den im Biofilm wachsenden Zellen ermöglichen [16]. Biofilme neigen dazu, fast wie Filter zu wirken, um Partikel verschiedener Art, einschließlich Mineralien und Wirtskomponenten wie Fibrin, Erythrozyten und Blutplättchen, einzuschließen.

Biofilm-assoziierte Organismen wachsen langsamer als planktonische Organismen [17], wahrscheinlich weil die Zellen durch Nährstoff- und / oder Sauerstoffmangel begrenzt sind. Zellen lösen sich vom Biofilm als Ergebnis von Zellwachstum und -teilung oder der Entfernung von Biofilmaggregaten, die Massen von Zellen enthalten. Es ist möglich, dass diese abgelösten Zellen eine systemische Infektion verursachen, abhängig von einer Reihe von Faktoren, einschließlich der Reaktion des Immunsystems des Wirts.
Resistenz gegen antimikrobielle Wirkstoffe

Der Biofilm-Wachstumsmodus verleiht den assoziierten Organismen eine messbare Abnahme der Empfindlichkeit gegenüber antimikrobiellen Wirkstoffen. Zum Beispiel haben Ceri et al. [18] stellten fest, dass Biofilm-assoziierte Escherichia coli eine> 500-fache MHK von Ampicillin erforderten, um eine Reduktion von 3 log zu erzielen. Williams et al. [19] stellten fest, dass Staphylococcus aureus-Biofilme das Zehnfache der MBC von Vancomycin erforderten, um eine Reduktion um 3 log zu erzielen.

6. Verwendung von AMPs zur Verhinderung von Biofilm
6.1. Biofilmbildung
Eine längere Kultivierung von Bakterienzellen führt zur Anhaftung an tierischen Geweben und anorganischen Materialien. Dies ermöglicht wiederum die Bildung eines Biofilms, der eine mehrschichtige Gemeinschaft von sitzenden Bakterienzellen ist. Biofilme bieten einen Überlebensvorteil gegenüber planktonischen oder frei schwebenden Bakterien, indem sie die Nährstoffbindung und -besiedlung verbessern. Derzeit sind Biofilme in Krankenhäusern und Gesundheitseinrichtungen ein weit verbreitetes Problem. Tatsächlich stellten die National Institutes of Health der Vereinigten Staaten fest, dass 80% der chronischen Infektionen mit Biofilmen zusammenhängen. Darüber hinaus haben viele Studien herausgefunden, dass Biofilme mit Zahnbelag, Endokarditis, Lungeninfektion und Infektion durch medizinische Geräte verbunden sind.

Die Bildung von Biofilmen durch Bakterien wird durch Reaktionen auf verschiedene Faktoren erreicht, wie z. B. Ernährungshinweise, zelluläre Erkennung von Anheftungsstellen auf der Oberfläche, Exposition gegenüber subletalen Konzentrationen von Antibiotika und Umweltbelastungen. Die Biofilmbildung wird im Allgemeinen durch die Anlagerung planktonischer Zellen an eine Oberfläche durch schwache Van-der-Waals-Kräfte ausgelöst, und die Kolonisten werden durch Pili fest oder irreversibel verankert. Um die Ankunft und Anlagerung anderer Planktonzellen zu erleichtern, konstruieren die Anfangszellen verschiedene Adhäsionsstellen und die Matrix. Bakterienzellen werden dann in diese Matrix aus extrazellulärer polymerer Substanz (EPS) eingebettet, die aus extrazellulärer DNA, Proteinen, Lipiden und Polysacchariden mit verschiedenen Konfigurationen besteht. Diese Komponenten sind sehr wichtige Ziele für die Überwindung von Biofilmen und arzneimittelresistenten Bakterien. Während der Besiedlung können einige Bakterien über ein Quorum-Sensing-System (QS) über kleine Moleküle, sogenannte Autoinduktoren, kommunizieren und das kollektive Verhalten wie Biolumineszenz, Virulenzfaktor-Produktion und Biofilmbildung steuern. Von Autoinduktoren in gramnegativen und -positiven Bakterien war bekannt, dass sie Acylhomoserinlactonmoleküle bzw. Oligopeptide enthalten. Es wird gegenwärtig als ein gutes Ziel zur Verhinderung einer Biofilminfektion angesehen. Anschließend verleiht der gezüchtete oder entwickelte Biofilm durch Zellteilung und Rekrutierung eine erhöhte Antibiotikaresistenz gegenüber Bakterienkolonien. Später werden die entwickelten Biofilme dispergiert und die Bakterien bewegen sich auf andere Oberflächen wie Organe, Gewebe und medizinische Geräte, wo der Biofilmbildungsprozess erneut stattfindet.
6.2. Anwendungen zur Verhinderung oder Entfernung von Biofilmen
Zwei Hauptkonzepte zur Verhinderung von Biofilmen sind die Dispersion des Biofilms EPS und die Ausrottung der in das EPS eingebetteten Bakterien. Typischerweise sind tödliche oder hemmende Konzentrationen von Antibiotika gegenüber Biofilmbakterien um das 1000-fache erhöht, da sie nicht in EPS translozieren können und daher nicht in die Bakterienzellen gelangen. Im Gegensatz dazu wird angenommen, dass antimikrobielle Peptide aufgrund ihrer unterschiedlichen Mechanismen, die die Membran zerstörende Wirkung, die funktionelle Hemmung von Proteinen, die Bindung an DNA und die Entgiftung von Polysacchariden (Lipopolysaccharid und Lipoteichonsäure) umfassen, als Mittel gegen Biofilm verwendet werden können. . Die EPSs von Biofilmen enthalten erhebliche Mengen an Polysacchariden, Proteinen, Nukleinsäuren und Lipiden. Beispielsweise können bestimmte antimikrobielle Peptide in Biofilm-EPS durch Löcher oder Poren übertragen werden, die in der Lipidkomponente des EPS gebildet sind, während andere Biofilme dispergieren können

6.2.1. In Vitro Anti-Biofilm Activity of Antimicrobial Peptides against Biofilm of MDR Bacteria
Pseudomonas aeruginosa is the significant pulmonary pathogen affecting patients with cystic fibrosis, and this organism forms a biofilm on medical devices and tissues. LL-37, a human cationic host defense peptide, showed a potent inhibitory activity in biofilm formation at a concentration of 0.5 μg/mL against P. aeruginosa biofilm and reduced pre-grown biofilms. It was also demonstrated that these effects were achieved by decreasing the attachment of bacterial cells onto the surface, stimulating twitching motility mediated by type IV pili, and down-regulating the genes related to the QS system. LL-37 also inhibited both the attachment action and development of biofilms by Staphylococcus epidermidis, being commensal in human skin and mucous membrane. Moreover, LL-37 potently inhibited the growth of planktonic cells and biofilm formation against Francisella novicida, which causes the disease tularemia. Dashper et al. reported that kappacin, nonglycosylated κ-casein (109-169), showed a significant reduction of Streptococcus mutans biofilm in the presence of ZnCl2. In addition, systematic replacement of an N-terminal amino acid with fatty acids or conjugation of fatty acids in N-terminus of synthetic short peptide leads to enhanced antibiofilm activity.

6.2.2. Anti-Biofilm-Aktivität in Medizinprodukten
In jüngster Zeit haben die positiven Auswirkungen auf das Überleben und die Lebensqualität von Patienten zu einem vermehrten Einsatz von medizinischen Implantaten geführt. Infektionen im Zusammenhang mit medizinischen Geräten sind jedoch häufig schwerwiegend, da kontaminierende Bakterien auf der Oberfläche dieser Geräte Biofilme mit dichten Schichten bilden können, die sich nur schwer vollständig entfernen lassen. Derzeit erhältliche ailable Antibiotika können solche Infektionen nicht ausmerzen, da sie in Gegenwart von Biofilmen oder MDR-Bakterien inaktiv sind. Daher schlagen viele Forscher vor, dass das allein oder in Kombination mit anderen Molekülen verabreichte antimikrobielle Peptid in der Lage sein könnte, dieses Problem zu lösen

6.2.3. Anti-Biofilm-Aktivität gegen Mundbelag Zahnbelag ist eine komplexe Biofilmgemeinschaft, die sich auf den Zähnen und im Mundgewebe von vergossenen und zurückhaltenden Oberflächen bildet. Zahnbelag entwickelt sich unter einer Vielzahl von Bedingungen und Umgebungen und setzt sich aus verschiedenen Bakterienarten zusammen. Orale Biofilme verursachen Zahnhöhlen und Parodontalerkrankungen wie Gingivitis und chronische Parodontitis. Verschiedene therapeutische Ansätze wurden untersucht, um oralen Biofilm zu verhindern oder zu entfernen

Ein Ansatz zur Hemmung der Biofilmbildung besteht in der Verwendung von Enzymen, die das EPS von Biofilm abbauen und etablierte Biofilmkolonien ablösen können. Darüber hinaus ermöglichen biofilmdispergierende Enzyme, die in Kombination mit antimikrobiellen Wirkstoffen verabreicht werden, die Abtötung von in EPS eingebetteten Bakterien. Kaplan et al. schlugen vor, dass Desoxyribonuklease I und Glycosidhydrolasedispersin B aufgrund der dispergierenden Wirkung von EPS-Schichten auf medizinischen Geräten als Anti-Biofilm-Mittel nützlich sind. Darüber hinaus kann die therapeutische Behandlung von Kombinationsbehandlungen mit antimikrobiellen Peptiden zu signifikanten Synergieeffekten gegen MDR-Bakterien und zur Bildung von Biofilmen führen

Diese extrazelluläre, schlammartige Hülle umschließt die Mikrobenzellen und schützt vor verschiedenen äußeren Einflüssen.

Biofilme werden definiert als die selbst hergestellten zusätzlichen Polymermatrices, die eine sessile mikrobielle Gemeinschaft umfassen, in der die Zellen durch ihre Anhaftung entweder an biotische oder abiotische Oberflächen charakterisiert sind. Diese extrazelluläre, schlammartige Hülle umschließt die Mikrobenzellen und schützt vor verschiedenen äußeren Einflüssen. Die Bestandteile von Biofilmen sind sehr wichtig, da sie zu den strukturellen und funktionellen Aspekten der Biofilme beitragen. Mikrobielle Biofilme umfassen Hauptklassen von Makromolekülen wie Nukleinsäuren, Polysaccharide, Proteine, Enzyme, Lipide, Huminstoffe sowie Ionen.
Das Vorhandensein dieser Komponenten macht sie in der Tat widerstandsfähig und ermöglicht es ihnen, zu überleben. In der Natur existieren Mikroorganismen hauptsächlich, indem sie an lebenden und unbelebten Oberflächen haften und auf diesen wachsen. Diese Oberflächen können viele Formen annehmen, einschließlich derjenigen, die in Böden und Wassersystemen zu finden sind, derjenigen, die im Spektrum von medizinischen Dauervorrichtungen liegen, und derjenigen von lebenden Geweben wie Zahnschmelz, Herzklappen oder Lunge und Mittelohr. Das gemeinsame Merkmal dieses anhaftenden Wachstumszustands ist, dass die Zellen einen Biofilm entwickeln. Die Biofilmbildung ist ein Prozess, bei dem sich Mikroorganismen irreversibel an eine Oberfläche anlagern und auf dieser wachsen und extrazelluläre Polymere produzieren, die die Anlagerung und Matrixbildung erleichtern, was zu einer Änderung des Phänotyps der Organismen in Bezug auf Wachstumsrate und Gentranskription führt. Die Biofilme sind die Gemeinschaften, die von Bakterien gebildet werden und die anschließend von vielen verschiedenen Mikroorganismen, einschließlich Algen, Protozoen und einigen Pilzen, besetzt werden können.

Die Auswirkung auf die Anfälligkeit kann sein:
• intrinsisch (d. H. Dem Biofilm-Wachstumsmodus inhärent) oder
• erworben (d. H. Verursacht durch den Erwerb von Resistenzplasmiden).
Es gibt mindestens drei Gründe für die intrinsische antimikrobielle Resistenz von Biofilmen.
• Antimikrobielle Wirkstoffe müssen durch die EPS-Matrix diffundieren, um die Organismen im Biofilm zu kontaktieren und zu inaktivieren. EPSs verzögern die Diffusion, indem sie entweder chemisch mit den antimikrobiellen Molekülen reagieren oder ihre Transportgeschwindigkeit begrenzen.
• Biofilm-assoziierte Organismen weisen verringerte Wachstumsraten auf, wodurch die Geschwindigkeit, mit der antimikrobielle Wirkstoffe in die Zelle gelangen, minimiert und die Inaktivierungskinetik beeinflusst wird. Eine Zunahme der Wachstumsrate führte zu einer Zunahme der Empfindlichkeit von Staphylococcus epidermidis-Biofilmen.
• Die Umgebung, die die Zellen in einem Biofilm unmittelbar umgibt, kann Bedingungen bieten, die den Organismus weiter schützen. Es wurde festgestellt, dass in Agar eingeschlossene E. coli eine verminderte Empfindlichkeit gegenüber Aminoglycosid-Antibiotika zeigten, was auf eine verminderte Aufnahme des Antibiotikums durch die sauerstoffarmen Zellen zurückzuführen ist.
Die Biofilme entstehen, wenn Bakterien an einer festen Oberfläche haften und sich in einem klebrigen Polysaccharid einschließen. Sobald dieses Polysaccharid gebildet ist, können die Bakterien die Oberfläche nicht mehr verlassen, und wenn neue Bakterien erzeugt werden, bleiben sie innerhalb der Polysaccharidschicht. Diese Schicht, die der Biofilm ist, schützt die Organismen in ihm in hohem Maße. Tatsächlich wird angenommen, dass viele Bakterien in der Umwelt außerhalb von Biofilmen nicht überleben könnten.

Biofilmwachstum
Die Zellen, die irreversibel an Oberflächen anhaften (d. H. Diejenigen, die nicht durch sanftes Spülen entfernt wurden), beginnen mit der Zellteilung, bilden Mikrokolonien und produzieren die extrazellulären Polymere, die einen Biofilm definieren. Diese extrazellulären polymeren Substanzen (EPSs) bestehen hauptsächlich aus Polysacchariden und können mikroskopisch und durch chemische Analyse nachgewiesen werden. EPSs liefern die Matrix oder Struktur für den Biofilm. Sie sind stark hydratisiert (98% Wasser) und fest an den Untergrund gebunden. Die Struktur des Biofilms ist keine bloße homogene Monoschicht aus Schleim, sondern sowohl räumlich als auch zeitlich heterogen mit „Wasserkanälen“, die den Transport von essentiellen Nährstoffen und Sauerstoff zu den im Biofilm wachsenden Zellen ermöglichen [16]. Biofilme neigen dazu, fast wie Filter zu wirken, um Partikel verschiedener Art, einschließlich Mineralien und Wirtskomponenten wie Fibrin, Erythrozyten und Blutplättchen, einzuschließen.

Biofilm-assoziierte Organismen wachsen langsamer als planktonische Organismen [17], wahrscheinlich weil die Zellen durch Nährstoff- und / oder Sauerstoffmangel begrenzt sind. Zellen lösen sich vom Biofilm als Ergebnis von Zellwachstum und -teilung oder der Entfernung von Biofilmaggregaten, die Massen von Zellen enthalten. Es ist möglich, dass diese abgelösten Zellen eine systemische Infektion verursachen, abhängig von einer Reihe von Faktoren, einschließlich der Reaktion des Immunsystems des Wirts.
Resistenz gegen antimikrobielle Wirkstoffe

Der Biofilm-Wachstumsmodus verleiht den assoziierten Organismen eine messbare Abnahme der Empfindlichkeit gegenüber antimikrobiellen Wirkstoffen. Zum Beispiel haben Ceri et al. [18] stellten fest, dass Biofilm-assoziierte Escherichia coli eine> 500-fache MHK von Ampicillin erforderten, um eine Reduktion von 3 log zu erzielen. Williams et al. [19] stellten fest, dass Staphylococcus aureus-Biofilme das Zehnfache der MBC von Vancomycin erforderten, um eine Reduktion um 3 log zu erzielen.

6. Verwendung von AMPs zur Verhinderung von Biofilm
6.1. Biofilmbildung
Eine längere Kultivierung von Bakterienzellen führt zur Anhaftung an tierischen Geweben und anorganischen Materialien. Dies ermöglicht wiederum die Bildung eines Biofilms, der eine mehrschichtige Gemeinschaft von sitzenden Bakterienzellen ist. Biofilme bieten einen Überlebensvorteil gegenüber planktonischen oder frei schwebenden Bakterien, indem sie die Nährstoffbindung und -besiedlung verbessern. Derzeit sind Biofilme in Krankenhäusern und Gesundheitseinrichtungen ein weit verbreitetes Problem. Tatsächlich stellten die National Institutes of Health der Vereinigten Staaten fest, dass 80% der chronischen Infektionen mit Biofilmen zusammenhängen. Darüber hinaus haben viele Studien herausgefunden, dass Biofilme mit Zahnbelag, Endokarditis, Lungeninfektion und Infektion durch medizinische Geräte verbunden sind.

Die Bildung von Biofilmen durch Bakterien wird durch Reaktionen auf verschiedene Faktoren erreicht, wie z. B. Ernährungshinweise, zelluläre Erkennung von Anheftungsstellen auf der Oberfläche, Exposition gegenüber subletalen Konzentrationen von Antibiotika und Umweltbelastungen. Die Biofilmbildung wird im Allgemeinen durch die Anlagerung planktonischer Zellen an eine Oberfläche durch schwache Van-der-Waals-Kräfte ausgelöst, und die Kolonisten werden durch Pili fest oder irreversibel verankert. Um die Ankunft und Anlagerung anderer Planktonzellen zu erleichtern, konstruieren die Anfangszellen verschiedene Adhäsionsstellen und die Matrix. Bakterienzellen werden dann in diese Matrix aus extrazellulärer polymerer Substanz (EPS) eingebettet, die aus extrazellulärer DNA, Proteinen, Lipiden und Polysacchariden mit verschiedenen Konfigurationen besteht. Diese Komponenten sind sehr wichtige Ziele für die Überwindung von Biofilmen und arzneimittelresistenten Bakterien. Während der Besiedlung können einige Bakterien über ein Quorum-Sensing-System (QS) über kleine Moleküle, sogenannte Autoinduktoren, kommunizieren und das kollektive Verhalten wie Biolumineszenz, Virulenzfaktor-Produktion und Biofilmbildung steuern. Von Autoinduktoren in gramnegativen und -positiven Bakterien war bekannt, dass sie Acylhomoserinlactonmoleküle bzw. Oligopeptide enthalten. Es wird gegenwärtig als ein gutes Ziel zur Verhinderung einer Biofilminfektion angesehen. Anschließend verleiht der gezüchtete oder entwickelte Biofilm durch Zellteilung und Rekrutierung eine erhöhte Antibiotikaresistenz gegenüber Bakterienkolonien. Später werden die entwickelten Biofilme dispergiert und die Bakterien bewegen sich auf andere Oberflächen wie Organe, Gewebe und medizinische Geräte, wo der Biofilmbildungsprozess erneut stattfindet.
6.2. Anwendungen zur Verhinderung oder Entfernung von Biofilmen
Zwei Hauptkonzepte zur Verhinderung von Biofilmen sind die Dispersion des Biofilms EPS und die Ausrottung der in das EPS eingebetteten Bakterien. Typischerweise sind tödliche oder hemmende Konzentrationen von Antibiotika gegenüber Biofilmbakterien um das 1000-fache erhöht, da sie nicht in EPS translozieren können und daher nicht in die Bakterienzellen gelangen. Im Gegensatz dazu wird angenommen, dass antimikrobielle Peptide aufgrund ihrer unterschiedlichen Mechanismen, die die Membran zerstörende Wirkung, die funktionelle Hemmung von Proteinen, die Bindung an DNA und die Entgiftung von Polysacchariden (Lipopolysaccharid und Lipoteichonsäure) umfassen, als Mittel gegen Biofilm verwendet werden können. . Die EPSs von Biofilmen enthalten erhebliche Mengen an Polysacchariden, Proteinen, Nukleinsäuren und Lipiden. Beispielsweise können bestimmte antimikrobielle Peptide in Biofilm-EPS durch Löcher oder Poren übertragen werden, die in der Lipidkomponente des EPS gebildet sind, während andere Biofilme dispergieren können

6.2.1. In Vitro Anti-Biofilm Activity of Antimicrobial Peptides against Biofilm of MDR Bacteria
Pseudomonas aeruginosa is the significant pulmonary pathogen affecting patients with cystic fibrosis, and this organism forms a biofilm on medical devices and tissues. LL-37, a human cationic host defense peptide, showed a potent inhibitory activity in biofilm formation at a concentration of 0.5 μg/mL against P. aeruginosa biofilm and reduced pre-grown biofilms. It was also demonstrated that these effects were achieved by decreasing the attachment of bacterial cells onto the surface, stimulating twitching motility mediated by type IV pili, and down-regulating the genes related to the QS system. LL-37 also inhibited both the attachment action and development of biofilms by Staphylococcus epidermidis, being commensal in human skin and mucous membrane. Moreover, LL-37 potently inhibited the growth of planktonic cells and biofilm formation against Francisella novicida, which causes the disease tularemia. Dashper et al. reported that kappacin, nonglycosylated κ-casein (109-169), showed a significant reduction of Streptococcus mutans biofilm in the presence of ZnCl2. In addition, systematic replacement of an N-terminal amino acid with fatty acids or conjugation of fatty acids in N-terminus of synthetic short peptide leads to enhanced antibiofilm activity.

6.2.2. Anti-Biofilm-Aktivität in Medizinprodukten
In jüngster Zeit haben die positiven Auswirkungen auf das Überleben und die Lebensqualität von Patienten zu einem vermehrten Einsatz von medizinischen Implantaten geführt. Infektionen im Zusammenhang mit medizinischen Geräten sind jedoch häufig schwerwiegend, da kontaminierende Bakterien auf der Oberfläche dieser Geräte Biofilme mit dichten Schichten bilden können, die sich nur schwer vollständig entfernen lassen. Derzeit erhältliche ailable Antibiotika können solche Infektionen nicht ausmerzen, da sie in Gegenwart von Biofilmen oder MDR-Bakterien inaktiv sind. Daher schlagen viele Forscher vor, dass das allein oder in Kombination mit anderen Molekülen verabreichte antimikrobielle Peptid in der Lage sein könnte, dieses Problem zu lösen

6.2.3. Anti-Biofilm-Aktivität gegen Mundbelag Zahnbelag ist eine komplexe Biofilmgemeinschaft, die sich auf den Zähnen und im Mundgewebe von vergossenen und zurückhaltenden Oberflächen bildet. Zahnbelag entwickelt sich unter einer Vielzahl von Bedingungen und Umgebungen und setzt sich aus verschiedenen Bakterienarten zusammen. Orale Biofilme verursachen Zahnhöhlen und Parodontalerkrankungen wie Gingivitis und chronische Parodontitis. Verschiedene therapeutische Ansätze wurden untersucht, um oralen Biofilm zu verhindern oder zu entfernen

Ein Ansatz zur Hemmung der Biofilmbildung besteht in der Verwendung von Enzymen, die das EPS von Biofilm abbauen und etablierte Biofilmkolonien ablösen können. Darüber hinaus ermöglichen biofilmdispergierende Enzyme, die in Kombination mit antimikrobiellen Wirkstoffen verabreicht werden, die Abtötung von in EPS eingebetteten Bakterien. Kaplan et al. schlugen vor, dass Desoxyribonuklease I und Glycosidhydrolasedispersin B aufgrund der dispergierenden Wirkung von EPS-Schichten auf medizinischen Geräten als Anti-Biofilm-Mittel nützlich sind. Darüber hinaus kann die therapeutische Behandlung von Kombinationsbehandlungen mit antimikrobiellen Peptiden zu signifikanten Synergieeffekten gegen MDR-Bakterien und zur Bildung von Biofilmen führen