Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Photodynamische Inaktivierung von Mikroorganismen im Ebersperma (PhiSperm) - Teilprojekt 1 |
|---|---|
| Titel (englisch): | Photodynamic inactivation of microorganism in boar semen |
| Akronym: | PhiSperm |
| Beschreibung (dt.): | Ziel ist es, die Belastung der Umwelt durch Eintrag von Antibiotika und resistenten Bakterien aus der Schweinezucht zu verhindern. Antibiotika werden derzeit weltweit dem konservierten Sperma zugesetzt, um das Wachstum der natürlicherweise im Sperma vorkommenden Keime zu hemmen. Problematisch ist der physiologische Rückfluss von Ebersperma aus dem weiblichen Genitale in die Gülle und den damit verbundenen Eintrag von Antibiotika und resistenten Bakterien in die Böden und Gewässer. Mit dem Projektvorhaben soll ein innovatives Verfahren zur Eliminierung von Bakterien in Ebersperma unter Verzicht von konventionellen Antibiotika etabliert werden. Das Verfahren beruht auf der photodynamischen Inaktivierung (PDI) von Bakterien. Konkretes Ziel des Projektvorhabens ist es, Mikroorganismen im Ebersperma unter Nutzung des photodynamischen Effektes zu inaktivieren und damit die Vermehrung von Bakterien und den Austausch von Resistenzgenen in der Umwelt zu verhindern. Die Wirksamkeit gegen Keime wird dabei ebenso wie die Spermienverträglichkeit berücksichtigt. Dazu soll die Aktivität eines bereits vorgetesteten Photosensibilisators im spezifischen Milieu von Sperma, Seminalplasma und Konservierungsmedium photophysikalisch und qualitativ charakterisiert werden. Die photodynamische-antimikrobielle Wirkung auf resistente Bakterienstämme und Effekte auf spermatologische Parameter werden bestimmt. Das PDI-Verfahren soll dann mit dem Technologiepartner für die Nutzung in Schweinebesamungsstation adaptiert werden. Die Anwendbarkeit der PDI zur Dekontamination von Ebersperma soll anschließend in einem in vivo-Fertilitätstest exemplarisch bestätigt werden. Das Projektvorhaben zielt auf eine nachhaltige Schweinezucht unter Minimierung der Umweltbelastung ab und hat sowohl nationale also auch internationale Relevanz. Es stellt somit einen Beitrag zur Deutschen Antibiotika-Resistenzstrategie 'DART 2020' dar und verfolgt die Ziele des One Health Konzepts. |
| Beschreibung (engl.): | The goal of this project is to reduce the environmental pollution caused by the entry of antibiotics and resistant bacteria from pig breeding. Worldwide, antibiotics are added to liquid preserved semen portions in order to inhibit bacterial growth during semen storage. Environmental problems arise due to the natural backflow of semen from the female reproductive tract into the manure after insemination. This ultimately leads to entry of antibiotics and resistant bacteria into soils and waterbodies. The present study aims to establish an innovative concept to eliminate bacteria without using conventional antibiotics. The concept is based on the photodynamic inactivation (PDI) of bacteria. Specifically, the aim is to inactivate microorganisms in boar semen using the photodynamic effect and, thus, to avoid bacterial growth and exchange of resistance genes in the environment. Both the efficiency against bacteria and the sperm compatibility will be considered. For this purpose, the PDI-effect of a pre-tested photosensitizer will be examined under different environmental conditions as determined by the presence of sperm, seminal plasma and different semen extenders. The antimicrobial PDI-effect on resistant bacterial strains and the effect on vital sperm parameters will be tested. With support of the technology partner, the innovative PDI tool will be adapted for the decontamination of boar semen designated for use in insemination centers. Finally, the fertility of PDI-semen will be confirmed by a pilot in vivo insemination trial. Overall, the aim of our project proposal is to increase sustainability in pig reproduction by minimizing the environmental impact. It thereby contributes to the German Antibiotic Resistance Strategy (DART 2020) and follows the idea of the One Health Concept. WP 1: Dose-effect photosensitizer (PS) / Light – Spermatology Optimization of PS-concentration and light dose to reach highest sperm quality: test of different PS-concentrations, light intensities and –duration (continously, fractionated), study of the single effects and their interactions. PDI-effect on sperm motility (computer-assisted semen analysis) and membrane integrity (flow cytometry). Consideration of data from experiments on bacteria reduction generated in parallel by the project partner. WP 2: Optimization of PDI effects– Spermatology Testing the influence of different environmental conditions during PDI on sperm motility and membrane integrity of stored semen: seminal plasma and sperm concentration, semen extender medium, dilution grade, temperature, time of PDI during semen processing. Determination of optimal PDI conditions considering the availability of oxygene as tested by the project partner. WP 3: Adaptation of semen preservation – Spermatology and measurement of reactive oxygene species Testing the effect of preservation media supplemented with antioxidant and free radical scavenger on sperm quality after optimized PDI; measurement of motility by CASA, evaluation of sperm mitochondria membrane potential and lipid peroxidation by flow cytometry, and quantitative determination of reactive oxygene species by spectrometry. Together with project partner, determination of the optimal preservation medium for PDI-semen. WP 4: Practical test and result exploitation Adaptation of PDI technology on larger semen volumes as used in routine; spermatology (CASA, flow cytometry) at all steps of adaptation. Pilot insemination trial for testing in vivo fertility. Publications, presentations ad preparation of a follow-up project for further practice transfer. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.12.2021 / Ende: 30.11.2024 |
| Ausf. Einrichtung: | Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover - Reproduktionsmedizinische Einheit der Kliniken, Hannover |
| Themenfelder: | Gesundheitlicher Verbraucherschutz, health-related consumer protection |
| Förderprogramme: | Bundesprogramm Nutztierhaltung |
| Schlagworte: | Arzneimittel, Heilmittel, pharmaceutical products, medical accessory, Tierhaltung, animal husbandry, Tierzucht, animal breeding, Hygiene, hygiene, Prävention, Prevention, Produktsicherheit, product safety, Schweine, pigs, Antibiotika, antibiotics |
| Förderkennzeichen: | 28N203401 |
| Dokument zum Download: | Kein Dokument vorhanden! |
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