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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.76.2018.tde-26092018-113050
Documento
Autor
Nome completo
Amanda Cristina Zangirolami
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2018
Orientador
Banca examinadora
Blanco, Kate Cristina (Presidente)
Corrêa, Daniel Souza
Ribeiro, Martha Simões
Título em português
Inativação fotodinâmica aplicada a biofilmes de S. aureus formados em tubo endotraqueal
Palavras-chave em português
S. aureus
Biofilme
Curcumina
Inativação fotodinâmica
Luz
Resumo em português
A capacidade dos micro-organismos formarem biofilme em superfícies pode afetar diretamente a saúde do homem. A formação de biofilme microbiano pode ocorrer em superfícies como em tubos de água, ar condicionado, dispositivos médicos como endoscópios, cateteres e tubos endotraquais (TE). Pacientes debilitados por causas diversas como traumas e insuficiência respiratória podem ser portadores do TE. Este tubo é instalado na traqueia e facilita a troca gasosa no organismo debilitado. Na superfície deste tubo endotraqueal, células bacterianas, gram positivas ou negativas, podem se anexar e formar colônias, desenvolvendo assim, um biofilme. Essas células formam uma matriz extra polimérica (EPS) que protege as colônias contra agentes externos. A Pneumonia Associada a Ventilaçao Mecanica (PAV) pode ocorrer entre 48 a 72h após a instalação do TE no paciente. Staphylococcus aureus é a principal bactéria que causa esta doença, a qual apresenta linhagens resistentes a antibióticos. A resistência microbiana faz parte do processo evolutivo de adaptação destas células. Uma das estratégias para combater as infecções hospitalares é a inativação fotodinâmica. A terapia utiliza uma molécula fotossensível, luz e oxigênio celular. O fotossensibilizador, na presença da luz e oxigênio pode formar espécies reativas de oxigênio que levam a célula a morte. Não existe relatos que esta terapia cause resistência microbiana, sendo assim uma alternativa ao insucesso de alguns antibióticos. A curcumina, derivada da Curcuma longa, é uma molécula natural, hidrofóbica e que apresenta propriedades antioxidantes, antimicrobianas, antiinflamatórias e antitumorais com absorção de luz na região de 430 nm. O presente estudo combina o uso da inativação fotodinâmica associada a molécula de curcumina para a eliminação de biofilme de S. aureus desenvolvidos em TE. Métodos diversos foram testados para inativar o biofilme. Formulações com hidrogel, filme, nanoskin foram sintetizados com curcumina e testados no biofilme. Formulações utilizando curcumina natural são mais eficazes para inativar biofilme de E. coli e S. aureus. A inativação fotodinâmica foi otimizada utilizando solução de curcumina sintética, com auxílio de um planejamento experimental. A curcumina sintética em solução se mostrou mais estável e com melhores resultados de inativação comparada com curcumina natural em solução. Uma nova forma de entrega da curcumina sintética foi testada, a nebulização, e esta se mostrou eficaz e com resultados satisfatórios de morte do biofilme de S. aureus. Reações de funcionalização entre FS e o TEH foram testadas utilizando curucmina e porfirinas substituídas. As reações foram possíveis e foram otimizadas. Os resultados microbiológicos destes tubos funcionalizados indicam que os mesmos podem evitar a anexação das células microbianas. Este estudo mostra que a curcumina natural e as formulações são estáveis e podem inativar biofilmes bacterianos. A solução de curcumina sintética é eficaz quando associada a técnicas que também desestruturam o biofilme alcançando assim uma redução total de células. A nebulização é uma forma eficaz de transportar a curcumina sem alterar suas propridades físico-químicas e pode ser usada para a entrega da curcumina. As reações de funcionalização foram otimizadas, não indicando a deformação na estrutura do tubo e este tubo funcionalizado pode ser uma alternativa futura em uma aplicação clínica, evitando a adesão de células microbianas com a luz a ação fotodinâmica pode ocorrer, levando as células a morte.
Título em inglês
Photodymanic inactivation applying at S. aureus biofilm developed at endotracheal tube
Palavras-chave em inglês
S. aureus
Biofilm
Curcumin
Light
Photodynamic inactivation
Resumo em inglês
The capacity of the bacteria develop a biofilm at surfaces can direct affect the humans health. Microbial biofilm formation can occurs on surfaces such as water pipes, air conditioning, medical devices as endoscope, catheters and endotracheal tubes (ET). Patients debilitated by causes such as traumas and respiratory insufficiency can be the cause for the patient can be carried by ET. This tube is installed in the trachea and facilitates gas exchange in the weakened organism. Bacterial cells, gram positive or negative, can attach and form colonies at the tube surface, developing a biofilm. This cells form an extra polymeric matrix (EPS) that protect the colonies against external agents. The Ventilator Associated Pneumonia (VAP) can occurs between 48-72 hours after the tube installation. Staphylococcus aureus is the main bacteria it can cause this disease and is an antibiotic resistant. The microbial resistance is a part of the microbial evolution and adaptation of the cells. The strategy designed to combat nosocomial infection is the photodynamic inactivation. The therapy combines the photosensitive molecule, light and cellular oxygen. The photosensitizer, in the presence of light can produce oxygen reactive species and this species can leave the microbial cells to death. There are no relates that this treatment cause microbial resistance, therefore is an alternative to the failure of some antibiotics. The curcumin, derivate of the Curcuma longa, is a natural molecule, hydrophobic molecule with antioxidant, anti-inflammatory and antitumor properties, with absorbance in the 430 nm region. This study associate the curcumin application in the photodynamic inactivation to eliminate S. aureus biofilm formed at endotracheal tubes. Different methods were tested to inactivate the biofilm. Formulations with hydrogel, a film, nanoskin were synthesized with curcumin and tested at the biofilm. Formulation prepared with natural curcumin were more efficient to E. coli e S. aureus biofilm inactivation. Photodynamic inactivation was optimized testing synthetic curcumin in solution with the aid of the experimental design. The synthetic curcumin in solution showed to be more stable and with the best inactivation results compared to the natural curcumin in solution. A new form of delivery the synthetic curcumin was tested, the nebulization, and this prove efficient and with satisfactory results of S. aureus biofilm death. Functionalization reactions between FS and TE were tested using curcumin and substituted porphyrins. The reactions were possible and optimized. The microbiological results of these immobilized tubes indicate that these tubes can avoid the bacterial cells attached. This studies show that the natural curcumin and the formulations were stables and inactivate bacterial biofilm. The synthetic curcumin in solution is effective when associated with techniques that also helps to de-structure the biofilm thus achieving a total reduction of cells. The nebulization is an effective form to transport without alters the physical-chemical properties of the curcumin. The functionalization reactions were optimized not indicating the deformation in the tube structure and this functionalized tube may be a future alternative in a clinical application, avoiding the adhesion of microbial cells with the light the photodynamic action can occur, leading the cells to death.
 
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Data de Liberação
2020-09-25
Data de Publicação
2018-10-24
 
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