Background: The method of serum bactericidal assay represents an alternative possibility of optimization of anti-infectious therapy and administration of antibiotics. It mirrors the real activity of one or more administered antibiotics in the complex system of the antibacterial effect of patient's serum. The paper aimed to confirm non-inferiority of bactericidal testing using the broth dilution method according to CLSI M21-A Guidelines (time to results 48, 72 hours) in comparison with modified methods of testing on the basis of turbidimetry (time to result 6, 8, 24 hours) and resazurin color (time to results 8, 24 hours). Methods: Four antibiotics were tested: gentamicin, amikacin, piperacillin/tazobactam and meropenem with 30 Escherichia coli strains isolated from blood cultures of 29 pacients hospitalised in different wards, University Hospital in Hradec Kralove. Human blood sera (n = 76) from ten hematological patients (4th Department of Clinical Medicine, University Hospital, Hradec Kralove) were tested to establish bactericidal titer. Patients' blood was withdrawn prior to and in the course of the first and third day of antibiotic therapy of febrile neutropenia. Testing employed the reference strain Escherichia coli ATCC 25922. Results: A comparison with the standard CSLI showed that the...

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Bacillus amyloliquefaciens FZB42 besitzt einen beeindruckenden Effekt zur Verbesserung des Pflanzenwachstums. Um die Mechanismen, vor allem auf molekularer Ebene, zu verstehen, wurde das komplette Genom von FZB42 in dieser Arbeit sequenziert. Abwesenheit von der weit verbreiteten Phagen-verwandten Genen im Genom von B. subtilis 168, der in enger Verwandtschaft zum FZB42 steht, ist ein besonderes Merkmal. Dagegen enthält das Genom von FZB42 viele DNA-Inseln, in denen unikale Gene in FZB42 als Cluster gefunden wurden. Viele Gene, die möglicherweise zur Pflanzenwachstumsförderung beitragen, wurden in dieser Arbeit identifiziert. B. amyloliquefaciens FZB42 ist natürlich kompetent. Das kompetente Stadium in FZB42 kommt früher als in B. subtilis 168, nämlich während der späten exponentiellen Wachstumsphase. Das FZB42-Genom enthält den kompletten Satz von Genen, die für die Entwicklung der genetischen Kompetenz nötig sind. Ausgenommen von Gene für Quorum-Sensing-System ist die Mehrzahl der Kompetenz-Gene von FZB42 sehr ähnlich zu denen in B. subtilis 168. Das FZB42 Genom birgt ein enormes Potential zur Produktion von sekundären Metaboliten. Genetische Manipulationen wurden durchgeführt, um die Funktionen der trans-AT Domänen und der Modifikationsdomänen in den PKS-Gen-Clustern zu erklären. Mit Ausnahme von fünf Gen-Clustern in B. subtilis 168 (Surfactin, Fengycin, Bacillibactin, Bacillaene und Bacilysin), sind Bacillomycin D, Difficidin, Macrolactin und ein hypothetisches Tripeptid einzigartig im Genom der FZB42. FZB42 kann kein bekanntes ribosomal synthetisiertes Bacteriocin produzieren kann. Gleichzeitig beinhaltet sein Genom ein Gen-Cluster, das wahrscheinlich für die Produktion eines neuartigen Bacteriocins verantwortlich ist. Die eindrucksvolle genetische Kapazität zur Herstellung von antagonistischen sekundären Metaboliten ermöglicht es FZB42, nicht nur erfolgreich neben konkurrierenden Organismen innerhalb seiner natürlichen Umgebung zu überleben, sondern auch Pflanzen gegen pathogene Bakterien und Pilze zu schützen. / Bacillus amyloliquefaciens FZB42 has an impressive effect to improve plant growth. In order to understand the mechanisms, especially at the molecular biological level, the whole genome of FZB42 was sequenced in this work. The absence of extended phage insertions which are typical for the closely related B. subtilis 168 genome is a particular feature. On the other hand, several DNA islands where unique genes in FZB42 were found clustered. Many candidate genes that may contribute to the plant growth promotion were identified in this works. B. amyloliquefaciens FZB42 is naturally competent. FZB42 exhibited its maximal competence earlier than B. subtilis, during late exponential growth. Not surprisingly, the FZB42 genome harbors the complete set of genes necessary for development of genetic competence. The majority of competence genes are highly homologous to their counterparts in B. subtilis 168, excluded from genes for the quorum-sensing system. The FZB42 genome harbors enormous potential for producing secondary metabolites. Genetic manipulation was carried out to investigate the trans-AT domains and some modification domains in the pks gene clusters. With the exception of five gene clusters in B. subtilis 168 (Surfactin, Fengycin, Bacillibactin, Bacillaene and Bacilysin), Bacillomycin D, Difficidin, Macrolactin and a hypothetical tripeptide are unique in the genome of the FZB42. A remarkable feature of the FZB42 genome is that it does not produce any known ribosomally synthesized bacteriocin, whereas a gene cluster probably responsible for production of a new bacteriocin was identified in this work. The impressive genetic capacity to produce antagonistic acting secondary metabolites not only enables FZB42 to cope successfully with competing organisms within its natural environment, but also to protect plants from pathogenic bacteria and fungi.

Ziel der Dissertation war die enantioselektive Totalsynthese des aus Streptomyces alboniger und Streptomyces aurantiacus isolierten Makrodiolids Pamamycin-607 (1a). Neben ungewöhnlichen autoregulatorischen und anionophoren Eigenschaften zeigt der 16-gliedrige Makrocyclus 1a, der sich aus den beiden Hydroxysäuren 48 ("larger fragment") und 49 ("smaller fragment") zusammensetzt, eine ausgeprägte antibiotische Wirkung gegen Gram-positive Bakterien inklusive multipel-antibiotikaresistenter Stämme von Mycobacterium tuberculosis, sowie gegen einige phytopathogene Pilze. Derzeit arbeiten mehrere Gruppen an der Synthese dieser Verbindung, die bislang jedoch noch nicht erreicht werden konnte. Der in dieser Arbeit verfolgte Syntheseweg basiert entscheidend auf einem zuvor in der Arbeitsgruppe entwickelten generellen Zugang zu Actinsäuren und deren Analoga unter Nutzung neuer Methoden zur Darstellung und Elaboration von Sultonen als Schlüsseltransformationen. Ausgehend von Furan und enantiomerenreinem (S)-1,2-Epoxypentan konnte so durch die erstmalige Anwendung dieser sechsstufigen Sequenz ein effizienter Zugang zu dem Hydroxymethylester 62 erarbeitet werden. Die Umwandlung dieses Actinsäurederivates 62 in das Hydroxyalkylfuran 50, das den Ausgangspunkt für eine iterative Anwendung der oben erwähnten Sultonroute bildet, gelang in sechs Schritten durch Nutzung einer diastereoselektiven Hydroborierung unter Vermeidung von 1,3-Allylspannung als Schlüsselschritt. Ausgehend von 50 konnte das larger fragment von Pamamycin-607, das auch als Baustein homologer Pamamycine dient, in weiteren sechs Schritten synthetisiert werden. Dazu wurde nach intensiver Optimierungsarbeit wiederum der oben erwähnte Zugang zu Actinsäurederivaten in modifizierter Form genutzt. Das smaller fragment 49, welches lediglich das C-2-Epimere von 62 darstellt, ließ sich ebenfalls durch Anwendung der Sultonroute generieren. Der für Actinsäuren ungewöhnlichen Konfiguration an C-2 musste dabei durch eine leichte Abänderung der Sequenz Rechnung getragen werden. Ausgehend von literaturbekanntem 2-Brom-4-methylfuran gelangt man so in sechs Schritten zum Methylester des smaller fragment 7. Eine mit der Yamaguchi-Cyclisierung der aus 62 generierten Säure einhergehende Epimerisierung an C-2 ermöglichte nach Öffnung des resultierenden Monolactons unter Lewis-Säurekatalyse eine Verkürzung der Synthese des smaller fragment von Pamamycin-607 auf drei Schritte. Weitere Untersuchungen ergaben, dass 62 nach basischer Äquilibrierung mit DBU und flashchromatographischer Trennung der resultierenden 1:1-Epimerenmischung sogar direkt in den Methylester des smaller fragment 7 überführt werden kann. Während die Yamaguchi-Veresterung des hydroxylgeschützten smaller fragment mit carboxylgeschütztem larger fragment sehr effizient zum Kupplungsprodukt führte, ergab die Cyclisierung nach Entfernung der Schutzgruppen lediglich eine Mischung aus 2-epi-Pamamycin-607 und 2,2'-bisepi-Pamamycin-607. Durch Abbau von natürlichem Pamamycin konnte jedoch ein sechsstufiger Zugang zur Cyclisierungsvorstufe erarbeitet werden, wodurch weitere Untersuchungen zur abschließenden Cyclisierung erleichtert werden. Des weiteren gelang es, im Rahmen der Untersuchungen zur Chemie der Actinsäuren ausgehend von 62 einen generellen Zugang zu den korrespondierenden Aminoactinsäuren zu erarbeiten, die als Ausgangspunkt für die Synthese von Azamakrocyclen dienen können.

Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Acinetobacter är gramnegativa bakterier som orsakar svåra nosokomiala infektioner hos immunkomprometterade och neutropena patienter. Det har rapporterats att den vanligaste smittkällan är sjukhusutrustning såsom andningsinstrument, där kolonisation av acinetobacter observerats. Av den anledningen att acinetobacter är multiresistenta mot olika antibiotikum medför det att en acinetobact infektioner blir svåra att behandla. Syftet med studien var att undersöka vilka acinetobactarter som orsakat bakteremi i Skåne från 2011-2019 samt undersöka vilka antibiotika de är resistenta för. Dessutom undersöktes hur stor andel av bakteremifynden som är resistenta mot betalaktamantibiotika, och vilka arter som är mest resistenta. För att artidentifiera acinetobacterna användes MALDI-TOF som analysinstrumentet. Resistensbestämningen bestämdes med E-test och diskdiffusionsmetoden, där tolv olika antibiotika testades. Resultatet visade att bland de 107 stammarna var A. Iwoffii störst då den utgjorde 31 st. Dessutom visade resultatet att majoriteten av stammarna var känsliga mot de tolv antibiotikasorterna. Bland de resistenta stammarna var de flesta av arten A. Baumannii som tidigare är kända för att vara multidrug-resistant (MDR). / Acinetobacter are gram-negative bacteria that cause severe nosocomial infections in immunocompromised and neutropenic patients. It has been reported that the most common source of infection is hospital equipment such as respiratory instruments, where colonization of acinetobacter has been observed. Due to the fact that acinetobacter is multi-resistant to various antibiotics, it makes an acinetobact infection difficult to treat. The aim of the study is to investigate which acinetobact species caused bacteremia in Skåne from 2011-2019 and to investigate which antibiotics they are resistant to. In addition, the proportion of bacteremia findings that are resistant to beta-lactam antibiotics was examined, and which species are most resistant. MALDI-TOF was used to identify the species of acientobacter. Twelve different antibiotics were tested with E-test and the disc diffusion method. The results showed that among the 107 strains was A. iwoffii the largest acinetobacter species, which corresponds to 31. In addition, the results obtained showed that the majority of the strains were sensitive to the twelve types of antibiotics. Among the resistant strains were the majority of the species A. Baumannii, which are known to be multidrug resistant (MDR).

Das bei der Sanierung von großen segmentalen Knochendefekten bestehende Risiko einer fremdkörperassoziierten Infektion soll durch die Integration eines Wirkstofffreisetzungssystems in ein bestehendes textiles Knochenimplantat gemindert werden. Durch Immobilisierung des Wirkstoffs in eine degradierbare Polymermatrix wird eine zeitlich verzögerte Freisetzung bewirkt. Als Wirkstofffreisetzungssystem wird die Kombination von Polylactid (PLA) bzw. Poly(Lactid-co-Glycolid) (PLGA) als Matrixpolymer mit dem Antibiotikum Gentamicin als Wirkstoff untersucht, welches durch Beschichtung der textilen Scaffolds mittels Dip-Coating eingebracht werden soll. Es stehen die drei Beschichtungsmethoden „Suspension“, „Emulsion“ und „Schichtaufbau“ zur Auswahl, die jeweils über eigene Parameter zur Beeinflussung des Freisetzungsprofils verfügen. Die Methode „Suspension“ und die damit verbundenen Einflussfaktoren Korngröße, Korngrößenverteilung sowie Masseanteil des Antibiotikums und Schichtdicke der aufgetragenen Polymerschicht wurde als die günstigste herausgearbeitet. Im Teil II dieser Arbeit wird diese soweit optimiert, dass nahezu über den gesamten geforderten Zeitraum die festgelegte notwendige Dosierung aufrechterhalten werden kann. Erste in vitro Versuche weisen auf eine gute Zellverträglichkeit sowie eine ausreichende mikrobielle Wirksamkeit hin. / To reduce the risk of infection in the treatment of long bone defects, a novel embroidered bone implant is to be provided with an antibiotic drug delivery system. Prolonged and controlled drug release can be achieved by coating the thread material with antibiotics incorporated in a degradable polymer matrix. The chosen drug delivery system is composed of polylactide acid (PLA) or poly(lactide-co-glycolide) acid (PLGA) as matrix polymer and the antibiotic gentamicin. It is integrated into the textile structure by dip-coating providing the three different methods suspension, emulsion and layered. Each method bears its appropriate parameters to influence the releasing profile. The suspension-method and its parameters grain size and grain size distribution as well as mass fraction of the antibiotic and the coating thickness could be proved as the most feasible. In part II of this essay the chosen coating set-up gets optimized so that a drug release nearly along the whole required term can be achieved. Preliminary in vitro studies show a good cell tolerance besides a sufficient microbial efficacy.

Ziel der Dissertation war die enantioselektive Totalsynthese des aus Streptomyces alboniger und Streptomyces aurantiacus isolierten Makrodiolids Pamamycin-607 (1a). Neben ungewöhnlichen autoregulatorischen und anionophoren Eigenschaften zeigt der 16-gliedrige Makrocyclus 1a, der sich aus den beiden Hydroxysäuren 48 ("larger fragment") und 49 ("smaller fragment") zusammensetzt, eine ausgeprägte antibiotische Wirkung gegen Gram-positive Bakterien inklusive multipel-antibiotikaresistenter Stämme von Mycobacterium tuberculosis, sowie gegen einige phytopathogene Pilze. Derzeit arbeiten mehrere Gruppen an der Synthese dieser Verbindung, die bislang jedoch noch nicht erreicht werden konnte. Der in dieser Arbeit verfolgte Syntheseweg basiert entscheidend auf einem zuvor in der Arbeitsgruppe entwickelten generellen Zugang zu Actinsäuren und deren Analoga unter Nutzung neuer Methoden zur Darstellung und Elaboration von Sultonen als Schlüsseltransformationen. Ausgehend von Furan und enantiomerenreinem (S)-1,2-Epoxypentan konnte so durch die erstmalige Anwendung dieser sechsstufigen Sequenz ein effizienter Zugang zu dem Hydroxymethylester 62 erarbeitet werden. Die Umwandlung dieses Actinsäurederivates 62 in das Hydroxyalkylfuran 50, das den Ausgangspunkt für eine iterative Anwendung der oben erwähnten Sultonroute bildet, gelang in sechs Schritten durch Nutzung einer diastereoselektiven Hydroborierung unter Vermeidung von 1,3-Allylspannung als Schlüsselschritt. Ausgehend von 50 konnte das larger fragment von Pamamycin-607, das auch als Baustein homologer Pamamycine dient, in weiteren sechs Schritten synthetisiert werden. Dazu wurde nach intensiver Optimierungsarbeit wiederum der oben erwähnte Zugang zu Actinsäurederivaten in modifizierter Form genutzt. Das smaller fragment 49, welches lediglich das C-2-Epimere von 62 darstellt, ließ sich ebenfalls durch Anwendung der Sultonroute generieren. Der für Actinsäuren ungewöhnlichen Konfiguration an C-2 musste dabei durch eine leichte Abänderung der Sequenz Rechnung getragen werden. Ausgehend von literaturbekanntem 2-Brom-4-methylfuran gelangt man so in sechs Schritten zum Methylester des smaller fragment 7. Eine mit der Yamaguchi-Cyclisierung der aus 62 generierten Säure einhergehende Epimerisierung an C-2 ermöglichte nach Öffnung des resultierenden Monolactons unter Lewis-Säurekatalyse eine Verkürzung der Synthese des smaller fragment von Pamamycin-607 auf drei Schritte. Weitere Untersuchungen ergaben, dass 62 nach basischer Äquilibrierung mit DBU und flashchromatographischer Trennung der resultierenden 1:1-Epimerenmischung sogar direkt in den Methylester des smaller fragment 7 überführt werden kann. Während die Yamaguchi-Veresterung des hydroxylgeschützten smaller fragment mit carboxylgeschütztem larger fragment sehr effizient zum Kupplungsprodukt führte, ergab die Cyclisierung nach Entfernung der Schutzgruppen lediglich eine Mischung aus 2-epi-Pamamycin-607 und 2,2'-bisepi-Pamamycin-607. Durch Abbau von natürlichem Pamamycin konnte jedoch ein sechsstufiger Zugang zur Cyclisierungsvorstufe erarbeitet werden, wodurch weitere Untersuchungen zur abschließenden Cyclisierung erleichtert werden. Des weiteren gelang es, im Rahmen der Untersuchungen zur Chemie der Actinsäuren ausgehend von 62 einen generellen Zugang zu den korrespondierenden Aminoactinsäuren zu erarbeiten, die als Ausgangspunkt für die Synthese von Azamakrocyclen dienen können.

Das bei der Sanierung von großen segmentalen Knochendefekten bestehende Risiko einer fremdkörperassoziierten Infektion soll durch die Integration eines Wirkstofffreisetzungssystems in ein bestehendes textiles Knochenimplantat gemindert werden. Durch Immobilisierung des Wirkstoffs in eine degradierbare Polymermatrix wird eine zeitlich verzögerte Freisetzung bewirkt. Als Wirkstofffreisetzungssystem wird die Kombination von Polylactid (PLA) bzw. Poly(Lactid-co-Glycolid) (PLGA) als Matrixpolymer mit dem Antibiotikum Gentamicin als Wirkstoff untersucht, welches durch Beschichtung der textilen Scaffolds mittels Dip-Coating eingebracht werden soll. Es stehen die drei Beschichtungsmethoden „Suspension“, „Emulsion“ und „Schichtaufbau“ zur Auswahl, die jeweils über eigene Parameter zur Beeinflussung des Freisetzungsprofils verfügen. Die Methode „Suspension“ und die damit verbundenen Einflussfaktoren Korngröße, Korngrößenverteilung sowie Masseanteil des Antibiotikums und Schichtdicke der aufgetragenen Polymerschicht wurde als die günstigste herausgearbeitet. Im Teil II dieser Arbeit wird diese soweit optimiert, dass nahezu über den gesamten geforderten Zeitraum die festgelegte notwendige Dosierung aufrechterhalten werden kann. Erste in vitro Versuche weisen auf eine gute Zellverträglichkeit sowie eine ausreichende mikrobielle Wirksamkeit hin. / To reduce the risk of infection in the treatment of long bone defects, a novel embroidered bone implant is to be provided with an antibiotic drug delivery system. Prolonged and controlled drug release can be achieved by coating the thread material with antibiotics incorporated in a degradable polymer matrix. The chosen drug delivery system is composed of polylactide acid (PLA) or poly(lactide-co-glycolide) acid (PLGA) as matrix polymer and the antibiotic gentamicin. It is integrated into the textile structure by dip-coating providing the three different methods suspension, emulsion and layered. Each method bears its appropriate parameters to influence the releasing profile. The suspension-method and its parameters grain size and grain size distribution as well as mass fraction of the antibiotic and the coating thickness could be proved as the most feasible. In part II of this essay the chosen coating set-up gets optimized so that a drug release nearly along the whole required term can be achieved. Preliminary in vitro studies show a good cell tolerance besides a sufficient microbial efficacy.