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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.76.2023.tde-18082023-085157
Documento
Autor
Nome completo
Jonathas Queiroz Ribeiro Moraes
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2023
Orientador
Banca examinadora
Mendonça, Cleber Renato (Presidente)
Almeida, Juliana Mara Pinto de
Vicente, Fabio Simoes de
Título em português
Fabricação de microambientes 3D para o desenvolvimento de micro-organismos
Palavras-chave em português
Biofilmes
Microambientes
Polimerização via absorção de dois fótons
Probióticos
Resumo em português
robióticos são micro-organismos que trazem benefícios ao seu hospedeiro, podendo apresentar efeitos imunológicos positivos ao estimular o aumento de bactérias benéficas na microbiota intestinal. Alguns estudos têm mostrado que cepas específicas de probióticos têm a capacidade de amenizar sintomas de condições médicas como Alzheimer, reduzir a ação de agentes cariogênicos e controlar diversos marcadores em mulheres na primeira metade da gravidez. Nesta direção, é importante determinar aspectos fundamentais da formação de biofilmes de probióticos, visando elaborar mecanismos de entrega mais eficientes em fármacos ou alimentos. Para tanto, intentamos fabricar plataformas tridimensionais biocompatíveis, utilizando a técnica de polimerização via absorção de dois fótons (P2F), para estudar o crescimento de filmes biológicos de Lactobacillus sp. e Bifidobcterium sp., utilizados em probióticos comerciais. As microestruturas foram confeccionadas em resina acrílica composta por monômeros SR368, SR399 e SR499 e pelo fotoiniciador Irgacure TPO-L que, sensibilizado por feixes laser de pulso ultracurto, promove a polimerização dos monômeros acrílicos. Nesse trabalho, empregou-se um sistema laser de Ti:safira centrado em 790 nm, com com largura de banda à meia-altura em torno de 50 nm, potência em torno de 250 mW, pulsos de 100 fs e taxa de repetição de 86 MHz. Fabricadas as estruturas, estudou-se primeiro a biocompatibilidade desses arcabouços com Escherichia coli para somente então caracterizar o desenvolvimento do biofilme. Foi possível fabricar estruturas biocompatíveis para o desenvolvimento de probióticos que demonstram antes de tudo que as microestruturas são ambientes aceleradores do desenvolvimento bacteriano. Ademais, nota-se que as bactérias têm preferência para o desenvolvimento de agregados em ambientes parcialmente abertos, em que pode haver fluxo de nutrientes, pois ambientes fechados estão mais suscetíveis à saturação populacional. Vê-se também um novo comportamento, em que as bactérias tendem a se aglomerar formando uma ligação estrutural entre paredes da estrutura, numa espécie de cortina.
Título em inglês
Fabrication of 3D microenvironments for the development of microorganisms
Palavras-chave em inglês
Biofilms
Microenvironments
Probiotics
Two-photon polymerization
Resumo em inglês
Probiotics are microorganisms that bring benefits to their host and may have positive immunologic effects by stimulating the increase of beneficial bacteria of the gastrointestinal microbiota. Some studies have been showing that specific probiotic cultures can lessen symptoms of medical conditions such as Alzheimers disease, reduce cariogenic action, and control various biomarkers in women in the first half of pregnancy diabetes. Therefore, it is important to determine fundamental aspects about the formation of probiotic biofilms, in order to create more efficient delivery mechanisms in pharmaceutical and food applications. Hence, we aim to fabricate biocompatible tridimensional platforms using the two-photon polymerization (2PP) technique in order to study the growth of biological films of Lactobacillus sp. and Bifidobacterium sp., bacteria largely utilized in commercial probiotics. The microstructures were made of an acrylic resin composed of SR368, SR399 and SR499 monomers and the photoinitiator Irgacure TPO-L, sensitized by ultra-short laser pulses in order to promote the polymerization of acrylic monomers. In this work, a Ti:sapphire laser system centered at 790 nm, with full width at half maximum around 50 nm, 250 mW medium power, 100 fs pulses and a 86 MHz repetition rate was applied. Once the structures were fabricated, their biocompatibility was first studied with Escherichia coli fist, characterizing the biofilm development only afterwards. Biocompatible structures were fabricated, showcasing that probiotic growth in such framework accelerates bacterial development. Furthermore, bacteria lean to originate the formation of aggregates in partially open environments, in which nutrient flux in allowed, opposed to closed environments that are susceptible to population saturation. Also, a new behavior is shown, in which the bacteria tend to agglomerate forming a structural connection between the walls of the structure, in the likeness of a curtain.
 
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Data de Publicação
2023-08-18
 
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