As infecções adquiridas no hospital (HAI) são frequentes principalmente devido a introdução de equipamentos médicos nos pacientes como cateteres e tubos endotraqueais. A pandemia pelo coronavírus SARS-CoV-2 agravou o número de pacientes intubados devido a forma mais severa do vírus provocar insuficiência respiratória. A intubação é realizada pela introdução do tubo endotraqueal para facilitar a troca gasosa no paciente, podendo ocorrer a formação do biofilme em sua superfície. O biofilme é uma forma estratégica e de resistência microbiana contra agentes externos, sendo de 10 a 10000 vezes mais resistentes que células planctônicas. A Pneumonia Associada a Ventilação mecânica ocorre com uma probabilidade de 5 a 40% entre pacientes com ventilação, com uma porcentagem de até metade dos pacientes acometidos evoluírem ao óbito. Afim de evitar a formação de biofilme bacterianos e logo, estabelecimento de infecções, este estudo recorreu a uma estratégia de funcionalizar materiais poliméricos recorrendo a moléculas fotossensibilizadoras para aplicação da terapia fotodinâmica para eliminar biofilmes. A terapia fotodinâmica age localmente e não apresenta relatos de resistência bacteriana na literatura. A curcumina, fotossensibilizador natural e aprovada pelo FDA, foi funcionalizada e irradiada por uma fibra difusora acoplada a um laser (450nm). O presente trabalho teve 5 focos principais: caracterizações físico-químicas, otimização da reação de funcionalização nos materiais poliméricos, otimização da terapia fotodinâmica, construção de um sistema respiratório para simular um paciente intubado e os ensaios pré-clínicos. O tubo funcionalizado revelou uma alta estabilidade, com uma lenta degradação em pHs ácidos e neutros e em temperaturas mais baixas e média. Concentrações baixas de curcumina funcionalizada resultam em uma maior disponibilidade das moléculas, e resultando em uma redução total de biofilme de S. aureus (5R, 100J/cm²) e reduções maiores de 1log em espécies como Pseudomonas aeruginosa, E. coli e Klebsiella pneumoniae e S. aureus resistente a meticilina. Testes de citotoxicidade não revelou evidências de toxicidade em células de mamíferos e o sistema respiratório construído evidenciou a aplicação do tubo funcionalizado irradiado age como uma barreira fotodinâmica, evitando que a infecção migre para o tecido pulmonar. Estudos in vivo foram realizados em modelo suínos, com intubação e ventilação por 24h, resultando em uma redução significativa de biofilme formado no tubo funcionalizado nos animais intubados, sem efeitos adversos na mucosa oral, traqueal e pulmonar.

The Hospital Acquired Infections are frequent mainly because of the introduction of medical devices in patients such as catheters and endotracheal tubes. The number of intubated patients was exacerbated in the pandemic of SARS-CoV-2, because the worst form of the disease can cause respiratory failure. The endotracheal tube is placed in the patients trachea for air exchange. In the tubes surfaces, bacterial cells can attach and develop the biofilm, a strategic bacterial form to develop and protect themselves against external agents, and it is 10 to 10000 more resistant than planktonic cells. Thus, pneumonia is a risk factor, and it affects 5-40% of ventilated patients, where half of these infected patients happen to die. Functionalization in polymeric materials, associated to photodynamic therapy, is a strategy that has been applied with success to avoid and decontaminated bacterial biofilms in medical devices. Therapy acts locally, and the literature has not reported bacterial resistance against it. Curcumin, a natural photosensitizer and FDA approved, was functionalized and irradiated by a cylinder fiber coupled to a laser (450nm). The present study contains 5 main focus: physical-chemical characterizations, optimization of functionalized reactions in polymeric materials and of photodynamic therapy, a respiratory system built to simulate an intubated patient and pre-clinical assays. Functionalized tube demonstrated to be high stable in acid and neutral pHs, and in low and middle temperatures. Low curcumin concentration functionalized in the tubes resulted in a better molecule availability, with a total S. aureus biofilm reduction (5R, 100J/cm²) and reductions higher than 1 log against Pseudomonas aeruginosa, E. coli e Klebsiella pneumoniae and methicillin-resistant S. aureus. Cytotoxicity assays hasnt revealed any toxic effect in mammal cells and the respiratory system support that the functionalized tube when irradiated can act such as a photodynamic barrier to avoid the infection spread and reach the lungs. In vivo studies were performed in pigs intubated and ventilated for 24h. Nine animals intubated with the functionalized tube and irradiated showed an significant reduction of biofilm development, without adverse effects in oral, tracheal and pulmonary mucosa.