The Influence of Octenidine Dihydrochloride on Bacterial Biofilm on the Surface of a Polypropylene Mesh

Abstract

Deep surgical site infections (DSSI’s) involving the implanted biomaterial remain an important issue in hernia surgery. The etiological factors include Staphylococcus aureus and Escherichia coli. The ability of these microorganisms to create a biofilm on the surface of the implant is considered to be one of the main reasons why successful treatment of DSSI’s is not an easy task. It is widely agreed that an important element of a successful treatment plan for infections involving biofilm formation is the use of agents capable of penetrating the biofilm matrix, and displaying a satisfactory efficacy against the microorganisms present within. Antiseptic agents meet the above criteria. The goal of this study was to evaluate the influence of a solution of octenidine dihydrochloride (Octenisept) on the biofilm present on a surface of a monofilament polypropylene mesh implant. The study involved 140 bacterial strains from the collection of the Department of Microbiology Nicolaus Copernicus University Collegium Medicum in Bydgoszcz, Poland. The strains included 70 (50%) S. aureus isolates and 70 (50%) E. coli isolates. The influence of an antiseptic agent on the created biofilm was evaluated with the use of a qualitative and quantitative method, as well as by scanning electron microscopy (SEM). In the qualitative assessment, the observed effect of octenidine was a diminished intensity of biomaterial staining after incubation with TTC in comparison to samples from the control group. In the quantitative study, the live cell counts of S. aureus and E. coli isolated from the biofilm present on the implant surface, after exposure to the antiseptic agent were found to be diminished. SEM studies have shown that exposure to octenidine hydrochloride decreases the number of bacteria adhering to the biomaterial surface. The Octenisept octenidine dihydrochloride solution displays bactericidal activity against S. aureus and E. coli bacteria present in the biofilm created on the surface of monofilament polypropylene mesh.

Głębokie zakażenie miejsca operowanego (GZMO) obejmujące wszczepiony biomateriał stanowi istotny problem w chirurgii przepuklin. Czynniki etiologiczne tego powikłania, wśród których wymienia się m.in.: Staphylococcus aureus i Escherichia coli tworzą biofilm na powierzchni implantów uznawany za jedną z głównych przyczyn trudności w leczeniu GZMO. Uważa się, że istotnym elementem leczenia zakażeń przebiegających z powstaniem biofilmu jest stosowanie substancji aktywnych wobec drobnoustrojów w biofilmie oraz charakteryzujących się zdolnością do przenikania przez jego macierz. Związkami chemicznymi posiadającymi wymienione właściwości są antyseptyki. Celem pracy była ocena wpływu roztworu dichlorowodorku oktenidyny w postaci preparatu antyseptycznego Octenisept na biofilm wytworzony na powierzchni monofilamentowej siatki polipropylenowej. Badaniem objęto 140 szczepów bakterii z kolekcji Katedry i Zakładu Mikrobiologii Collegium Medicum im. L. Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, wśród których było 70 (50%) izolatów S. aureus oraz 70 (50%) E. coli. Ocenę wpływu antyseptyku na wytworzony biofilm wykonano metodą jakościową, ilościową oraz z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). W badaniu metodą jakościową efektem działania roztworu dichlorowodorku oktenidyny na wytworzony biofilm było zmniejszenie intensywności zabarwienia powierzchni biomateriału po inkubacji z TTC w stosunku do grupy kontrolnej. W badaniu ilościowym stwierdzono zmniejszenie liczby żywych komórek S. aureus i E. coli izolowanych z biofilmu na powierzchni implantu po ekspozycji na działanie antyseptyku. Natomiast badanie z użyciem SEM wykazało, że roztwór dichlorowodorku oktenidyny powoduje zmniejszenie liczby bakterii przylegających do powierzchni biomateriału. Roztwór dichlorowodorku oktenidyny w postaci preparatu Octenisept wykazuje działanie bakteriobójcze wobec S. aureus i E. coli w biofilmie wytworzonym na powierzchni monofilamentowej siatki polipropylenowej.