Cell surface hydrophobicity and biofilm formation of candida yeast species in different culture media / Hidrofobicidade da superfície celular e formação de biofilme de Candida sp em diferentes meios de cultura

Cell surface adhesion is considered an essential step in the spread, infection and persistence of Candida yeasts in the host. Their ability to adhere on biotic and abiotic surfaces depends on several factors, including hydrophobicity. Once attached, these yeasts are capable of growing in biofilms, which are constituted of structured communities of encapsulated cells within an extracellular matrix, resistant to antifungal agents. In this context, this study aimed to analyze the cell surface hydrophobicity and specific biofilm formation of six Candida strains in different culture media: Sabouraud dextrose broth (SDB), artificial saliva (AS), Roswell Park Memorial Institute medium (RPMI 1640) and N-acetylglucosamine-yeast nitrogen base proline (NYP). Six yeasts of the genus Candida were studied: three C. albicans (Ca): Ca ATCC 10231 and the clinical isolates Ca34 and Ca05 and C. parapsilosis (Cp): Cp ATCC 22019 and the clinical isolates Cp120 and Cp38. Hydrophobicity was calculated as the percentage reduction in turbidity of the aqueous phase, due to the retention of the hydrophobic cells in hydrocarbon by the hydrocarbon-water biphasic assay following the MATH (Microbial Adhesion to Hydrocarbon) method. The biofilm formation index was calculated as the optical density obtained by the growth of the yeasts in the culture media in a polystyrene microtiter plate, subsequently stained with 1% violet crystal. The results showed that hydrophobicity varied according to the media and the yeasts studied, and two of these (Ca34 and Ca10231) presented significant variation between the media. A more hydrophobic character was observed in yeasts grown on RPMI-1640 medium, and those grown on Sabouraud dextrose broth appeared more hydrophilic. The specific biofilm formation index was more intense for RPMI 1640 than in other media, which was expected, due to its ability to induce the transition between yeast-hyphae morphology, which is one of the key factors involved in the adhesion of C. albicans on different surfaces. RPMI 1640 was the best medium for obtaining biofilm in vitro, due to its greater hydrophobicity, which can enhance cell adhesion to the polystyrene plate, and due to its nutrient content, necessary for complete cell growth and biofilm formation.

A adesão é considerada um passo essencial para a disseminação, infecção e persistência das leveduras do gênero Candida nos hospedeiros. A habilidade dessas leveduras em se aderir a superfícies bióticas e abióticas depende de fatores, incluindo a hidrofobicidade da superfície celular. Uma vez aderidas, estas leveduras são capazes de crescer como biofilmes, os quais são caracterizados como comunidades estruturadas de células encapsuladas dentro de uma matriz extracelular, resistentes a drogas antifúngicas. Neste contexto, objetivou-se analisar a hidrofobicidade da superfície celular e a formação específica de biofilme de Candida spp. em diferentes meios de cultura: caldo Sabouraud dextrose (CSD), saliva artificial (SA), Roswell Park Memorial Institute medium (RPMI 1640) e N-acetylglucosamineyeast nitrogen base-proline (NYP). Foram estudadas seis leveduras do gênero Candida, sendo três C. albicans (Ca): Ca ATCC 10231 e os isolados clínicos Ca34 e Ca05 e C. parapsilosis (Cp): Cp ATCC 22019 e os isolados clínicos Cp120 e Cp38. A hidrofobicidade foi calculada como a porcentagem da redução da turbidez da fase aquosa, devido a retenção das células hidrofóbicas no hidrocarboneto pelo método bifásico água-hidrocarboneto MATH (Teste de Adesão Microbiana a Hidrocarbonetos). O índice de formação de biofilme foi calculado com as densidades ópticas obtidas por meio do crescimento das leveduras nos meios de cultura em poços de placa de microtitulação de poliestireno e posteriormente corados com cristal violeta a 1%. Os resultados demonstraram que a hidrofobicidade variou de acordo com os meios e as leveduras estudadas, sendo que duas (Ca34 e Ca10231) apresentaram variação significativa entre os meios. Foi verificado um caráter mais hidrofóbico das células crescidas em RPMI 1640 e mais hidrofílico nas células crescidas em caldo Sabouraud dextrose. A formação específica de biofilme apresentou-se mais intensa em RPMI 1640 do que nos outros meios, o que já era esperado pela sua capacidade de induzir o processo de transição levedura-hifa, o qual é considerado um dos fatores cruciais envolvidos na adesão de leveduras. Com os resultados obtidos, infere-se que o RPMI 1640 é o melhor meio para obtenção de biofilme in vitro, pois as células foram mais hidrofóbicas, o que pode aumentar a adesão das

Sanitização de cenoura minimamente processada com nanopartículas de prata / Sanitization of minimally processed carrot with silver nanoparticles

A produção de cenoura em grande escala na região de Rio Paranaíba coloca essa região em posição de destaque no cenário nacional. No entanto, é relatado que ocorre significativa quantidade de sobras após a colheita. O aproveitamento do material descartado na cadeia de alimentos pode se concretizar pelo processamento mínimo, como uma alternativa de agregação de valor. A etapa de sanitização é de extrema importância durante a produção de vegetais minimamente processados. Nesse contexto, objetivou-se estudar o efeito antimicrobiano de nanopartículas de prata na sanitização de cenoura minimamente processada, obtida a partir do aproveitamento das sobras de cenouras da colheita da cidade de Rio Paranaíba, bem como o estudo da termodinâmica de adesão de diferentes estirpes bacterianas na superfície da cenoura sanitizada. Observou-se que as nanopartículas de prata (6mg L^-1)apresentaram bons resultados, quando comparadas aos sanitizantes hipoclorito de sódio (100mg L^-1) e dicloroisocianurato de sódio (150mg L^-1), na descontaminação da cenoura minimamente processada sobre microrganismos mesófilos aeróbios; Pseudomonasspp.; bactérias láticas; e coliformes a 35ºC. Verificou-se também que a superfície da cenoura apresenta características hidrofílicas que podem dificultar a adesão bacteriana. Esse fato foi confirmado na avaliação de termodinâmica de adesão, que foi desfavorável paraStaphylococcus aureus, Escherichia colie Listeria innocua, sendo mais desfavorável para as interações envolvendo as superfícies de cenoura sanitizadas com nanopartículas de prata.

The carrot production on a large scale in the region of Rio Paranaiba places the region in a prominent position on the national scene. However, it is reported that a significant amount of scraps occurs after harvest. The use of discarded material in the food chain can be realized by minimal processing, as an alternative of adding value. A sanitization step is very important during the production of minimally processed vegetables. In this context, this research aimed to study the antimicrobial effect of silver nanoparticles in the sanitization of minimal processing carrot from discarded carrot harvested at Rio Paranaiba city, as well as study the thermodynamics adhesion for different bacterial strains in sanitized carrot surface. It was observed that silver nanoparticles (6mg L^-1) showed good results when was compared to sodium hypochlorite (100mg L^-1) and sodium dichloroisocyanurate (150mg L^-1) in reducing populations of aerobic mesophilic microorganism;Pseudomonasspp. lactic acid bacteria and coliforms at 35ºC present in carrot. It was also found that the surface of carrot has hydrophilic characteristics which can prevent bacterial adhesion. This fact was confirmed that thermodynamic evaluation of adhesion that was unfavorable for Staphylococcus aureus, Escherichia coliand Listeria innocua, and more thermodynamically unfavorable for interactions involving carrot surfaces sanitized with silver nanoparticles.

Modelo molecular teórico del receptor serotoninérgico 5HT2A acoplado a proteína G / Theoretical molecular model of the G protein-coupled 5HT2A serotonergic receptor / Modelo molecular teórico do receptor serotoninérgico 5-HT2A acoplado à proteína G

Objetivo. Construir un modelo molecular teórico de la estructura terciara del receptor 5HT2A de Homo sapiens a partir de estructurasobtenidas experimentalmente como plantillas. Materiales y métodos. Para la realización del modelo teórico se contempló el protocoloestablecido por Ballesteros y Weinstein para la construcción del receptor acoplado proteína G, por medio de alineamiento de la secuenciade aminoácidos, perfiles de hidrofobicidad, refinamiento de bucles por restricciones espaciales, y minimización de energía con el campode fuerza OPLS_2005. Resultados. El modelo obtenido fue validado por el gráfico de Ramachandran con un 91,7% de aminoácidosdentro de los límites establecidos para ángulos phi y psi, y un RMSD de 0,95 Å con respecto a rodopsina de bovino. Conclusiones. Seobtuvo un modelo teórico validado, útil para realización de estudios de acoplamiento ligando-receptor...

Objective Build a theoretical molecularmodel of the tertiary structure of the Homo sapiens 5HT2A receptor from experimentally obtained structures as templates. Materialsand methods In the construction of the theoretical model we considered the protocol established by Ballesteros and Weinstein for theconstruction of the G-protein coupled receptor, by the alignment of the amino acid sequence, hydrophobicity profiles, refinement ofloops by spatial restrictions and energy minimization with the force field OPLS_2005. Results The resulting model was validated bythe Ramachandran plot with 91.7% of amino acids within the limits set for angles phi and psi and a RMSD of 0.95 Å with respect tobovine rhodopsin. Conclusions We obtained a validated theoretical model useful in studies of ligand-receptor docking...

Objetivo. Construir um modelo molecularteórico da estrutura terciária do receptor 5HT2A de Homo Sapiens, com estruturas obtidas experimentalmente como moldes. Materiaise métodos. Para a elaboração do modelo teórico se utilizou o protocolo estabelecido por Ballesteros e Weinstein para a construção doreceptor acoplado à proteína G, por intermédio de alinhamento da seqüência de aminoácidos, perfis de hidrofobicidade, refinamento debucles por restrições espaciais e minimização da energia com o campo de força OPLS_2005. Resultados. O modelo obtido foi validadopelo gráfico de Ramachandran com 91,7% dos aminoácidos dentro dos limites estabelecidos para os ângulos phi e psi, e um RMSD de0,95 Å com respeito à rodopsina de bovino. Conclusões. Obteve-se um modelo teórico validado, útil para a realização de estudos deacoplamento ligante-receptor...

Explicit and implicit modeling of nanobubbles in hydrophobic confinement

Water at normal conditions is a fluid thermodynamically close to the liquid-vapor phase coexistence and features a large surface tension. This combination can lead to interesting capillary phenomena on microscopic scales. Explicit water molecular dynamics (MD) computer simulations of hydrophobic solutes, for instance, give evidence of capillary evaporation on nanometer scales, i.e., the formation of nanometer-sized vapor bubbles (nanobubbles) between confining hydrophobic surfaces. This phenomenon has been exemplified for solutes with varying complexity, e.g., paraffin plates, coarse-grained homopolymers, biological and solid-state channels, and atomistically resolved proteins. It has been argued that nanobubbles strongly impact interactions in nanofluidic devices, translocation processes, and even in protein stability, function, and folding. As large-scale MD simulations are computationally expensive, the efficient multiscale modeling of nanobubbles and the prediction of their stability poses a formidable task to the'nanophysical' community. Recently, we have presented a conceptually novel and versatile implicit solvent model, namely, the variational implicit solvent model (VISM), which is based on a geometric energy functional. As reviewed here, first solvation studies of simple hydrophobic solutes using VISM coupled with the numerical level-set scheme show promising results, and, in particular, capture nanobubble formation and its subtle competition to local energetic potentials in hydrophobic confinement.

Água em condições normais consiste de um fluido termodinamicamente próximo à fase líquida-vapor exibindo alta tensão superficial. Esta combinação conduz a fenômenos capilares interessantes na escala microscópica. Simulações computacionais baseadas em técnicas de Dinâmica Molecular em solutos hidrofóbicos por exemplo fornecem evidências do fenômeno de evaporação capilar em escalas nanométricas dando origem à formação de bolhas nanométricas confinadas entre superfícies hidrofóbicas. Este fenômeno tem sido exemplificado em solutos de complexidade variável, ex placas de parafina, polímeros, canais biológicos e de estado sólido bem como proteínas tratadas atomicamente. Tem sido arguido quebolhas nanométricas possuem impacto significativo nos mecanismos fluídicos nanométricos e na estabilidade e dobramento de proteínas. Dado que simulações baseadas em dinâmica molecular são custosas computacionalmente, o desenvolvimento de uma modelagem multiescala eficiente sob o ponto de vista computacional impõe uma tarefa formidável à comunidadenano-física. Recentemente apresentamos um novo e versátil modelo de solvente denominado modelo implícito variacional de solvente (VISM) o qual é baseado em um funcional deenergia geométrica. Tal como apresentado aqui os primeiros estudos de solvatação de solutos hidrofóbicos simples usando VISM acoplados com esquemas numéricos de conjunto de níveis mostraram resultados promissores e em particular capturaram a formação de nano-bolhas e a sua competição com potenciais localmente energéticos em condições de confinamento hidrofóbico.

Efetividade de vernizes fotopolimerizáveis experimentais na redução da hidrofobicidade e adesão de candida albicans em uma resina para base de prótese / Effectiveness of experimental light-cured varnishes in reducing the hydrophobicity and adhesion of candida albicans to a denture base acrylic resin

Foi proposto avaliar diferentes vernizes experimentais, que apresentam em sua formulação monômeros hidrofílicos ou zwiteriônicos, como método para modificar a superfície de resina acrílica para base de prótese, com o objetivo de prevenir a adesão de C. albicans. Foram confeccionados corpos-de-prova com características superficiais que simulavam a parte polida das próteses (superfície lisa) e com características superficiais que simulavam a parte interna das próteses (superfície rugosa) utilizando-se uma resina para base de prótese específica para micro-ondas (Vipi Wave). Matrizes metálicas com 10 cavidades (13,8 mm de diâmetro e 2 mm de altura) foram incluídas em mufla, entre 2 placas de vidro, para simular a superfície lisa, ou em contato com gesso para obter amostras que simulassem a superfície rugosa da prótese. Todos os corpos-de-prova foram submetidos à mensuração da rugosidade utilizando-se um rugosímetro (Mitutoyo SJ 400) com cutoff de 2,5 mm. A rugosidade superficial foi determinada (Ra-µm) pela média de três mensurações realizadas em cada amostra. Após a leitura da rugosidade, os corpos-de-prova foram divididos em grupo controle (n=72; 36 lisos e 36 rugosos), não recebendo nenhum tratamento superficial, e 12 grupos experimentais (n=72; 36 lisos e 36 rugosos) que receberam uma camada do verniz experimental sendo polimerizado em forno EDG. Os vernizes experimentais apresentaram em sua composição o monômero metil metacrilato (MMA), dois agentes de ligação cruzada (TEGDMA e Bis-GMA) e o foto iniciador MBP (4- metil benzofenona). Além desses componentes, os vernizes identificados pelos códigos P, E e T apresentaram monômeros hidrofílicos em 3 concentrações (25, 30 e 35%). O verniz identificado pelo código M apresentou um monômero zwiteriônico (MZ), nas mesmas...

The aim of the present study was to evaluate the use of different experimental varnishes containing zwitterion or hydrophilic monomers as a manner to modify the surface characteristics of a denture base resin and prevent the adhesion of C. albicans. For such purpose, specimens with surface characteristics that simulated the polished side of the dentures and the inner side of the dentures were fabricated using a microwave-polymerized denture base acrylic resin (Vipi Wave). Hollow metallic matrices with 10 cavities (13.8 mm diameter x 2 mm high) were flasked either between two glass plates, in order to produce specimens with smooth surfaces that simulated the polished side of the dentures, or in direct contact with the stone, in order to obtain specimens with rough surfaces that simulated the inner side of the dentures. All specimens were subjected to surface roughness readings in a roughness meter (Mitutoyo SJ 400) with cutoff length of 2.5 mm. Surface roughness (Ra, µm) was determined as the average of three random measurements made on each specimen. After the roughness readings, the specimens were randomly assigned to one control group (n=72; 36 smooth and 36 rough specimens), in which the specimens received no surface treatment, and 12 experimental groups (n=72; 36 smooth and 36 rough specimens) in which the specimens were coated with one of the experimental varnishes followed by polymerization in an EDG oven. The 12 experimental varnishes presented in their composition the monomer methyl methacrylate (MMA), two crosslinking agents (TEGDMA and Bis-GMA) and a photoinitiator agent (4-methyl benzophenone . MPB). In addition to these components, the experimental varnishes labeled as P, E and T presented hydrophilic monomers at three concentrations (25, 30 and 35%). The experimental varnish labeled as M presented a zwitterion...

Nitrogen starvation affects bacterial adhesion to soil / Adesão de bactérias desnutridas por nitrogênio a solo

One of the main factors limiting the bioremediation of subsoil environments based on bioaugmentation is the transport of selected microorganisms to the contaminated zones. The characterization of the physiological responses of the inoculated microorganisms to starvation, especially the evaluation of characteristics that affect the adhesion of the cells to soil particles, is fundamental to anticipate the success or failure of bioaugmentation. The objective of this study was to investigate the effect of nitrogen starvation on cell surface hydrophobicity and cell adhesion to soil particles by bacterial strains previously characterized as able to use benzene, toluene or xilenes as carbon and energy sources. The strains LBBMA 18-T (non-identified), Arthrobacter aurescens LBBMA 98, Arthrobacter oxydans LBBMA 201, and Klebsiella sp. LBBMA 204-1 were used in the experiments. Cultivation of the cells in nitrogen-deficient medium caused a significant reduction of the adhesion to soil particles by all the four strains. Nitrogen starvation also reduced significantly the strength of cell adhesion to the soil particles, except for Klebsiella sp. LBBMA 204-1. Two of the four strains showed significant reduction in cell surface hydrophobicity. It is inferred that the efficiency of bacterial transport through soils might be potentially increased by nitrogen starvation.

Um dos principais fatores limitantes da biorremediação in situ de solos subterrâneos, baseada na bioaumentação, é o transporte dos microrganismos selecionados até o local contaminado. A caracterização das respostas fisiológicas dos microrganismos introduzidos no subsolo a condições de escassez nutricional, notadamente a avaliação de características que afetam a adesão celular ao solo, é fundamental para se prever o sucesso da bioaumentação. O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito da desnutrição em meio com escassez de nitrogênio sobre a hidrofobicidade celular e a adesão ao solo de quatro isolados bacterianos previamente caracterizados como capazes de utilizar benzeno, tolueno ou xileno como fonte de carbono e energia. As linhagens LBBMA 18-T (não identificada), Arthrobacter aurescens LBBMA 98, Arthrobacter oxydans LBBMA 201, and Klebsiella sp. LBBMA 204-1 foram utilizadas nos experimentos. O cultivo das células em meio deficiente em nitrogênio causou uma redução significante na força de adesão das células às partículas do solo, exceto para a Klebsiella sp. LBBMA 204-1. Dois dos quatro isolados estudados sofreram alteração significativa na hidrofobicidade celular. Os resultados sugerem que a eficiência do transporte bacteriano através do solo pode ser aumentada pela desnutrição celular.

The relation between Escherichia coli surface functional groups' composition and their physicochemical properties

Escherichia coli surface characteristics including hydrophobicity, electrophoretic mobility and surface functional groups' composition were investigated. These characteristics were determined respectively by water contact angle measurements, microelectrophoresis and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The relation between the physicochemical properties and functional groups' composition was also examined. The electrophoretic mobility at pH 7 appeared to be governed on the cell surface by the (O=C) functional groups. The cell surface's hydrophilicity was associated with high levels of (C-(O.N)) and (OH-(C-O-C)) functional groups, whereas the cell surface's hydrophobicity was associated with (C-(C,H)) functional groups.

Características de superfície de Escherichia coli, tais como hidrofobicidade, mobilidade eletroforética e composição dos grupos funcionais de superfície, foram estudadas. Essas características foram determinadas por medidas de angulo de contato com água, microeletroforese e espectroscopia fotoeletrônica de raio-X (XPS), respectivamente. A relação entre as propriedades fisicoquímicas e a composição dos grupos funcionais foi também examinada. Aparentemente, a mobilidade eletroforética em pH 7 é controlada na superfície celular pelos grupos funcionais (O=C). A hidrofilicidade da superfície celular estava associada com altos níveis dos grupos funcionais [C-(O.N)] e [OH-(C-O-C)], enquanto a hidrofobicidade estava associada com os grupos funcionais [C-(C,H)].