[en] In this doctoral thesis, antimicrobial photodynamic therapy as a method of disposal alternative of bacteria has been studied, looking for its use on surfaces and materials, as well as for therapeutic use in patients. The use of antimicrobial photodynamic therapy, presents several advantages, such as not generating resistance, thanks to its multifolocalizated massive damage and the ability to direct its effect to just the area illuminated with a light with a safe wavelength and intensity. This thesis has used antimicrobial photodynamic therapy in order to eliminate pathogenic bacterial species: Salmonella enterica, Listeria monocytogenes and Escherichia coli; in the latter case, has been also studied the treatment effectiveness in different strains with different patterns of antibiotic resistance, with cells in suspension as well as forming biofilms. Likewise, synergies between photodynamic therapy and a treatment with nalidixic acid, an antibiotic, have been researched. The results were as follows: Managed to calculate the minimum inhibitory doses of photosensitizer (methylene blue) which completely eliminated more than 108 cfu/mL bacterial cultures both in a gram positive (Listeria monocytogenes) as in a negative gram (Escherichia coli); but it was needed a change of photosensitizer to a derivated one (new methylene blue), more efficient to achieve bactericidal doses of Salmonella enterica. In studies with Escherichia coli, it was proved the efficiency of photodynamic therapy for the elimination of antibiotic multiresistant strains, both in biofilm and planktonic growth. As it was expected by its nature of structure of resilience, strains growing in biofilm needed a higher concentration of photosensitizer to achieve bactericidal doses and the efficiency rates had more variability than on planktonic cultures. Finally, for some of the strains of E. coli, combinations with different concentrations of blue methylene and nalidixic acid were studied in order to find a possible synergy between them, but only in one of the tested multiresistant strains of Escherichia coli was synergy found, remaining an additive effect in the other strains studied. As a conclusion, we can say that in the studies described in this thesis, it is shown that antimicrobial photodynamic therapy is an effective methodology for the elimination of a wide spectrum of microorganisms quickly and safely, even if they are very resistant to conventional antibacterial treatments or are forming resistance structures that usually cause big problems when growing on surfaces, as can be in biofilms. As additional information, it has been proven the existence of differences in the response to treatment between different bacterial types, being the gram positive more sensitive to treatment. Likewise, differences in response to treatment between different species, and even between different strains of the same species, have shown in the experiments; those can be due to differences in cell structure or presence of mechanisms like efflux pumps, so limiting the effectiveness of the therapy. And as a final point, it would seem that the composition/structure of the biofilm also exerts a modulatory role in the response to photodynamic therapy.

[es] En la presente tesis doctoral se ha estudiado la terapia fotodinámica antimicrobiana como método de eliminación alternativo de bacterias, orientado a un posible uso sobre superficies o materiales, así como para un uso terapéutico. El uso de la terapia fotodinámica antimicrobiana presenta diversas ventajas, como son la no generación de resistencias por su daño masivo multifocalizado y la capacidad de dirigir su efecto a la zona deseada mediante la iluminación con una luz inocua de la longitud e intensidad adecuada. En esta tesis se ha buscado utilizar terapia fotodinámica antimicrobiana para intentar eliminar especies bacterianas potencialmente patógenas: Salmonella enterica, Listeria monocytogenes y Escherichia coli; en este último caso, se ha estudiado también su efectividad en diferentes cepas con diferentes patrones de resistencia a antibióticos, creciendo en suspensión o formando biopelículas. Así mismo, se han buscado sinergias entre el tratamiento fotodinámico y el tratamiento con un antibiótico, el ácido nalidíxico. Los resultados han sido los siguientes: Se consiguieron calcular las dosis mínimas inhibitorias de fotosensibilizador (azul de metileno) que eliminaba por completo cultivos bacterianos de más de 108 UFC/mL tanto en un gram positivo (Listeria monocytogenes) como en un gram negativo (Escherichia coli), pero hizo falta cambiar el fotosensibilizador a un derivado (nuevo azul de metileno) más eficiente para alcanzar dosis bactericidas sobre Salmonella enterica. En estudios con Escherichia coli, se comprobó la eficiencia de la terapia fotodinámica para la eliminación de las cepas multiresistentes a antibióticos, tanto en crecimiento planctónico como en biopelícula. Como era de esperar por su naturaleza de estructura de resiliencia, las cepas creciendo en biopelícula precisaron de una mayor concentración de fotosensibilizador para alcanzar la dosis bactericida y con más variabilidad que sobre cultivos planctónicos. Finalmente, para algunas de las cepas de E. coli, se estudiaron combinaciones con diferentes concentraciones de azul de metileno y ácido nalidíxico para buscar un posible efecto sinérgico entre ellos, pero sólo se detectó tal efecto en una de las cepas multiresistentes de Escherichia coli, manteniéndose el efecto aditivo en las demás cepas estudiadas. Como conclusión, podemos afirmar que en los estudios que se describen en esta tesis, queda demostrado que la terapia fotodinámica antimicrobiana es una metodología efectiva para la eliminación de un amplio espectro de microorganismos, de forma rápida y segura, incluso con cepas muy resistentes a tratamientos antibacterianos convencionales o formando estructuras de resistencia que causan grandes problemas al crecer en superficies, como las biopelículas. Como información añadida, se ha comprobado la existencia de diferencias en la respuesta al tratamiento entre los diferentes tipos bacterianos, siendo las gram positivas más sensibles al tratamiento. Se han evidenciado diferencias en la respuesta al tratamiento entre diferentes especies, e incluso entre diferentes cepas de la misma especie, posiblemente debido a diferencias en la estructura celular o presencia de mecanismos como bombas de eflujo, que limita la efectividad del tratamiento. Por último, parece ser que la composición/estructuración de la biopelícula también ejerce un papel modulador en la respuesta al tratamiento fotodinámico.