Hidrogel de celulose bacteriana incorporando associação de tobramicina e nanopartículas de prata frente a isolados Gram-negativos resistentes

Abstract

A Resistência aos Antimicrobianos (RAM) representa uma grave ameaça à saúde pública global, comprometendo a eficácia terapêutica dos medicamentos. Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter baumannii destacam-se como patógenos oportunistas e são classificados como prioritários para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS). Nesse contexto, as nanopartículas de prata (AgNPs) destacam-se como nanosistemas metálicos promissores para o enfrentamento da RAM, em virtude de sua reconhecida atividade antimicrobiana. Diante disse, AgNPs e a associação de tobramicina (TOB) com AgNPs, incorporadas em hidrogel de Celulose Bacteriana (CB), apresenta-se como estratégia promissora para o controle de contaminações em superfícies abióticas e bióticas. As AgNPs e o hidrogel empregados neste trabalho foram desenvolvidos e disponibilizados em parceria com colaboradores de pesquisa. Inicialmente a atividade antibacteriana de AgNPs livres e AgNPs incorporadas em hidrogel (AgNPs-HG) foi avaliada por meio da determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM) e da Concentração Bactericida Mínima (CBM), conforme as diretrizes do Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). A determinação da produção de biofilme por cepas Multidroga-Resistentes (MDR) de P. aeruginosa e A. baumannii e a avaliação da atividade antibiofilme, por meio da avaliação da Concentração Inibitória Mínima de Biofilme (CIMB), das AgNPs (AgNP-A1000 e AgNP-C250) e de AgNPs-HG foram realizados utilizando placas de poliestireno coradas com cristal violeta. A avaliação da atividade antibiofilme das formulações AgNPs-HG frente a P. aeruginosa foi também analisada a partir de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Posteriormente, o estudo de interação entre TOB e AgNPs foi realizado pela metodologia de checkerboard, de CIM e CBM, com atividade antibiofilme sendo quantificada pelo percentual de inibição da formação de biofilme. As AgNPs, apresentaram valores de CIM e CBM de 50 μg/mL para a maioria das cepas analisadas, tanto antes quanto após a incorporação ao hidrogel. A classificação da produção de biofilme de todas as cepas utilizadas foi moderada ou forte. As AgNPs livres apresentaram CIMB até 33 vezes inferior à CIM, enquanto AgNPs-HG apresentaram CIMB até 4 vezes inferior à CIM. As análises de MEV evidenciaram que AgNPs-HG promoveram alteração da morfologia celular bacteriana e redução da produção do biofilme. Ademais, o estudo de interação evidenciou que frente a A. baumannii, as associações AgNP-A1000-TOB e AgNP-C250-TOB apresentaram efeito sinérgico, com índices de CIFI de 0,06 e 0,12, respectivamente. Já para P. aeruginosa, observou-se sinergismo na combinação AgNP-C250-TOB (CIFI=0,16) e efeito aditivo para AgNP-A1000-TOB (CIFI=0,51). De modo geral, a associação entre AgNPs e TOB promoveu redução de 8 a 64 vezes nos valores de CIM das cepas avaliadas, resultados que permaneceram após a incorporação das formulações ao hidrogel. Além disso, as combinações AgNPs-TOB incorporadas ao hidrogel demonstraram percentual de inibição da formação de biofilme entre 90,5% a 97,2% em concentrações correspondentes à CIM, sendo o gel responsável pela potencialização desse efeito. Diante disso, a utilização de AgNPs-HG e da associação AgNPs-TOB-HG se apresenta como alternativa inovadora para o controle microbiano em superfícies.