Highlight

สารสกัดเอทานอลจากสาหร่ายสีแดง Gracilaria fisheri และสารบริสุทธิ์ N-benzylcinnamamide สามารถยับยั้งการยึดเกาะระยะแรกและการสร้างไบโอฟิล์มของ Staphylococcus epidermidis บนพื้นผิวที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ทางการแพทย์ได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยออกฤทธิ์ที่ระดับความเข้มข้นซึ่งไม่กระทบการเจริญของแบคทีเรีย ลดการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับไบโอฟิล์ม และไม่แสดงความเป็นพิษต่อเซลล์มนุษย์ภายใต้เงื่อนไขการทดลอง

ที่มาและความสำคัญ

การติดเชื้อที่สัมพันธ์กับอุปกรณ์ทางการแพทย์ (device-associated infections) เป็นปัญหาสำคัญทางคลินิก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการติดเชื้อจาก Staphylococcus epidermidis ซึ่งเป็นเชื้อก่อโรคฉวยโอกาสที่สามารถยึดเกาะพื้นผิววัสดุและพัฒนาเป็นไบโอฟิล์มได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไบโอฟิล์มดังกล่าวทำหน้าที่เป็นโครงสร้างป้องกันเชื้อจากยาปฏิชีวนะและการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน ส่งผลให้การรักษาทำได้ยาก เกิดการติดเชื้อเรื้อรัง และมักต้องถอดหรือเปลี่ยนอุปกรณ์ เช่น สายสวนหรือวัสดุฝังในร่างกาย ซึ่งเพิ่มภาระค่าใช้จ่ายและความเสี่ยงต่อผู้ป่วย กลไกสำคัญของการเกิดไบโอฟิล์มใน S. epidermidis เริ่มจากการยึดเกาะระยะแรกบนพื้นผิว ตามด้วยการสร้างเมทริกซ์นอกเซลล์และการเจริญเติบโตเป็นโครงสร้างสามมิติที่ซับซ้อน ดังนั้นการแทรกแซงในระยะเริ่มต้นของการยึดเกาะและการก่อตัวของไบโอฟิล์ม จึงเป็นแนวทางที่ได้รับความสนใจ เนื่องจากอาจลดแรงกดดันในการคัดเลือกเชื้อดื้อยา งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินศักยภาพของสารสกัดเอทานอลจาก Gracilaria fisheri และสารบริสุทธิ์ N-benzylcinnamamide ในการยับยั้งการยึดเกาะระยะแรกและการก่อตัวของไบโอฟิล์มของ S. epidermidis บนพื้นผิวที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ ศึกษาการเปลี่ยนแปลงของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างไบโอฟิล์ม เพื่อสนับสนุนความเป็นไปได้ของการพัฒนาเป็นสารต้นแบบสำหรับการป้องกันการติดเชื้อที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ทางการแพทย์ โดยมุ่งเน้นการแทรกแซงกระบวนการก่อโรคมากกว่าการออกฤทธิ์ฆ่าเชื้อโดยตรง เพื่อลดความเสี่ยงของการเกิดเชื้อดื้อยาในระยะยาว

Abstract

Staphylococcus epidermidis is a leading opportunistic pathogen in medical device-associated infections due to its ability to adhere to abiotic materials and develop biofilms that are difficult to eradicate. This study investigated the antibiofilm potential of an ethanolic extract of the red seaweed Gracilaria fisheri and its purified constituent, N-benzylcinnamamide, against S. epidermidis. Antibacterial activity was determined, and antibiofilm effects were assessed using the crystal violet assay and confocal laser scanning microscopy (CLSM). Early bacterial adhesion on glass and polyurethane (PU) surfaces was measured. The effect on catheter-associated biofilms was evaluated by scanning electron microscopy (SEM). Transcripts of biofilm- and quorum-sensing-associated genes (icaA and luxS) were assessed by semi-quantitative RT-PCR. Cytotoxicity was evaluated by MTT assay. At 200 µg/mL, biofilm biomass decreased to 48.21 ± 5.52% with the extract and to 36.65 ± 6.82% with N-benzylcinnamamide. CLSM time-course imaging showed delayed biofilm maturation and less consolidated, discontinuous structures. Surface exposure to the extract markedly reduced early attachment on both materials. On PU catheter segments, SEM demonstrated that N-benzylcinnamamide markedly reduced surface coverage and disrupted three-dimensional biofilm architecture. At the molecular level, transcription of icaA and luxS was reduced. Both the extract and N-benzylcinnamamide showed minimal cytotoxicity in HeLa cells. These findings support further evaluation of these marine-derived agents as candidates for antibiofilm surface treatments to reduce early medical device colonization.

KEYWORDS: Staphylococcus epidermidis, antibiofilm, adhesion, medical device, N-benzylcinnamamide, Gracilaria fisheri

Citation: Karnjana K, Thala S, Wongprasert K. Ethanolic Gracilaria fisheri Extract and Purified N-Benzylcinnamamide Inhibit Staphylococcus epidermidis Adhesion and Biofilm Formation on Device-Relevant Surfaces. Microorganisms. 2026; 14(3):700. https://doi.org/10.3390/microorganisms14030700

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

SDG Goal ที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ

14. Life below water

ผู้ให้ข้อมูล: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
แหล่งทุนวิจัย: สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.)
Credit ภาพ: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
Webmaster: ว่าที่ ร.อ. นเรศ จันทรังสิกุล

ชื่องานวิจัย ภาษาไทย

อนุภาคนาโนโลหะคู่ทอง/เงินและสารซัลเฟตกาแลคแตนกำจัดเชื้อวิบริโอในกุ้งขาว

Highlight

อนุภาคไบเมทัลลิค นาโนพาร์ติเคิล (BNPs) หุ้มด้วยซัลเฟตกาแลกแตน (SG) สารธรรมชาติจากสาหร่ายทะเลสีแดง (SGBNPs) มีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียวิบริโอที่ก่อโรคในกุ้งได้ดีกว่า SG และ BNP อย่างเดียว กุ้งที่ได้รับอาหารเสริม SGBNPs มีอัตราการรอดอย่างมีนัยสำคัญเมื่อได้รับเชื้อแบคทีเรีย การวิจัยนี้ชี้ชัดว่า SGBNPs มีศักยภาพเป็นทางเลือกในการป้องกันการติดเชื้อแบคทีเรียในการเลี้ยงกุ้งได้

ที่มาและความสำคัญ

การศึกษาก่อนหน้ารายงานว่า Ag-NPs สามารถป้องกันการติดเชื้อ Vibrio sp. ในกุ้งได้ ประสิทธิภาพของอนุภาคไบเมทัลลิคนาโน Au/Ag (BNPs) ต่อการติดเชื้อจาก V. parahaemolyticus ในกุ้งยังไม่เคยถูกศึกษามาก่อน นอกจากนี้ยังไม่มีรายงานเกี่ยวกับคุณสมบัติของ Au/Ag-NPs ที่สังเคราะห์กับซัลเฟตกาแล็กแตน (SG) ในการต้านแบคทีเรีย การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อรวม BNPs กับ SG และประเมินประสิทธิภาพในการต้านการเจริญและป้องกันฟิล์มแบคทีเรีย V. parahaemolyticus และ V. harveyi รวมทั้งประสิทธิผลในการป้องกันการติดเชื้อจาก V. parahaemolyticus ในกุ้ง Penaeus vannamei ผ่านการเสริมอาหาร งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาครั้งแรกที่ศึกษาผลของ BNPs ที่รวมกับ SG ต่อเชื้อแบคทีเรีย V. parahaemolyticus ในกุ้ง

Abstract

Bimetallic (Au/Ag) nanoparticles (BNPs) have shown enhanced antibacterial activity compared to their monometallic counterparts. Sulfated galactans (SG) are a naturally occurring polymer commonly found in red seaweed Gracilaria fisheri. They are biocompatible and biodegradable and environmentally friendly. In this study, we utilized SG in combination with BNPs to develop composite materials that potentially enhance antibacterial activity against shrimp pathogens Vibrio parahaemolyticus and Vibrio harveyi, compared to BNPs or SG alone. BNPs were coated with sulfated galactan (SGBNPs) and characterized using UV–vis spectroscopy, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, zeta potential, and transmission electron microscopy (TEM). UV–vis spectroscopy analysis revealed that the surface plasmon peaks of BNPs and SGBNPs appeared at 530 nm and 532 nm, respectively. Zeta potential measurements showed that SGBNPs had a negative charge of −32.4 mV, while the BNPs solution had a positive charge of 38.7 mV. TEM images demonstrated the spherical morphology of both BNPs and SGBNPs with narrow size distributions (3–10 nm). Analysis of the FTIR spectra indicated that SG maintained its backbone structure in SGBNPs, but some functional groups were altered. Notably, SGBNPs showed superior antimicrobial and antibiofilm activities against V. parahaemolyticus and V. harveyi compared to SG and BNPs. Furthermore, treatment with SGBNPs significantly down-regulated the expression of virulence-related genes (toxR, cpsQ, and mfpA) for V. parahaemolyticus 3HP compared to the respective control, bacteria treated with BNPs or SG. Diets supplemented with SGBNPs, BNPs, or SG showed no detrimental impact on the growth of shrimp Penaeus vannamei. Shrimp fed with SGBNPs-supplemented feed showed significantly higher survival rates than those fed with BNPs-supplemented feed when infected with 3HP after being on the supplemented feed for seven days and a subsequent number of fifteen days. These findings collectively demonstrate the benefit of using SG capped Au–Ag BNPs as an antibacterial agent for the prevention and control of Vibrio sp. Infection in shrimp while reducing the risk of environmental contamination.

KEYWORDS: Au/Ag nanoparticle, Sulfated galactan, Antimicrobial, Antibiofilm, Vibrio parahaemolyticus, Penaeus vannamei

Citation: Kamble, M. T., Soowannayan, C., Chaicherd, S., Medhe, S. V., Rudtanatip, T., Pissuwan, D., & Wongprasert, K. (2024). Bimetallic nanoparticles with sulfated galactan eliminate Vibrio parahaemolyticus in shrimp Penaeus vannamei. Fish & shellfish immunology, 151, 109753.
https://doi.org/10.1016/j.fsi.2024.109753

RELATED SDGs:

2. ZERO HUNGER

6 CLEAN WATER AND SANITATION

ผู้ให้ข้อมูล: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
แหล่งทุนวิจัย: ทุนสนับสนุนงานพื้นฐาน (Fundamental Fund) FF 67
Credit ภาพ: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ