Biofilm formation on biomaterials used in hernia surgery

Abstract

Deep surgical site infection (DSSI) in patients undergoing hernioplasty with implantation of biomaterials is a complication taking place with biofilm formation. Despite the indicated increase in the frequency of isolation of S. aureus and E. coli bacteria as etiological factors of DSSI, there have been few studies published so far that evaluated biofilm formation by these microorganisms on the surface of different biomaterials. The aim of this study was to evaluate and compare biofilm formation on the surface of biomaterials used in hernia surgery by clinical isolates of S. aureus and E. coli. 70 strains of S. aureus and E. coli were used; they differed in chromosomal DNA within the species. The evaluation of biofilm formation on the surface of the monofilament polypropylene mesh, multifilament mesh (polypropylene, polyester and composite) and a patch of expanded polytetrafluoroethylene was made using qualitative and quantitative methods and by means of a scanning electron microscope. The strains differ in terms of biofilm formation within the species. Strains of S. aureus formed a biofilm more strongly than E. coli. The investigated strains formed biofilm stronger on the surface of the multifilament implants than on polypropylene monofilament mesh. Formation of biofilm by clinical isolates of S. aureus and E. coli on the surface of biomaterials used in hernia surgery varies depending on the strain and species of bacteria as well as the structure and the hydrophobicity of biomaterial.

Głębokie zakażenie miejsca operowanego (GZMO) u pacjentów poddanych hernioplastyce z implantacją biomateriału jest powikłaniem przebiegającym z powstaniem biofilmu. Mimo że notowany jest wzrost częstości izolacji bakterii S. aureus i E. coli jako czynników etiologicznych GZMO, dotychczas ukazały się nieliczne prace, w których oceniano tworzenie biofilmu przez te drobnoustroje na powierzchni różnych biomateriałów. Celem pracy była ocena i porównanie tworzenia biofilmu na powierzchni biomateriałów stosowanych w chirurgii przepuklin przez izolaty kliniczne S. aureus i E. coli. Użyto po 70 szczepów S. aureus i E. coli, izolowanych od różnych pacjentów hospitalizowanych w 3 klinikach chirurgii, różniących się wzorem DNA chromosomalnego w obrębie gatunku. Ocenę tworzenia biofilmu na powierzchni monofilamentowej siatki polipropylenowej, multifila-mentowych siatek (polipropylenowej, poliestrowej i kompozytowej) oraz łacie z ekspandowanego politetrafluoroetylenu wykonano metodą jakościową, ilościową oraz z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego. Szczepy różniły się zdolnością do tworzenia biofilmu w obrębie gatunku. Szczepy S. aureus tworzyły biofilm silniej niż pałeczki E. coli. Badane izolaty tworzyły biofilm silniej na powierzchni implantów multifilamentowych niż na monofilamentowej siatce polipropylenowej. Tworzenie biofilmu przez izolaty kliniczne S. aureus i E. coli na powierzchni biomateriałów stosowanych chirurgii przepuklin różni się w zależności od szczepu i gatunku bakterii, struktury oraz hydrofobowości biomateriału.