Estudo dos possíveis mecanismos de ação envolvidos na inibição da formação de biofilme microbiano em disposivo médico revesdo com poli(metacrilato de mela-co-dimelacrilamida) e de sua associação com nanoparculas de prata.

Abstract

Os materiais utilizados na produção de dispositivos médicos permitem a adesão de microrganismos e, consequentemente, a formação de biofilme, fazendo desses uma das fontes de infecções hospitalares mais comuns. Em estudo anterior, o copolímero polimetacrilato de metila-co-dimetilacrilamida (PMMDMA) demonstrou redução significativa na adesão das principais bactérias relacionadas às infecções hospitalares, porém os principais mecanismos antiaderentes envolvidos não foram elucidados. Além disso, sabe-se que revestimentos com propriedades anti-adesiva e antimicrobiana tendem a serem mais eficazes. O emprego de nanopartículas de prata como agente antimicrobiano tem atraído a atenção nos últimos anos, devido aos seus efeitos significativos contra patógenos resistentes, como bactérias e fungos, e ao seu amplo espectro de ação. Dessa forma, este trabalho teve como objetivos avaliar os principais mecanismos de ação repelentes de microrganismos do PMMDMA e sua atividade anti-adesiva quando exposto à cultura de Candida albicans, principal espécie fúngica relacionada à quadros de infecções hospitalares oriundas do uso de cateteres urinários; além de avaliar se a associação de nanopartículas de prata (AgNPs) à matriz de PMMDMA aumenta sua eficácia. O copolímero PMMDMA foi sintetizado por fotopolimerização radicalar a partir dos monômeros metilmetacrilato (MMA) e N,N-dimetilacrilamida (DMA) e caracterizado por cromatografia por permeação em gel (GPC), espectroscopia de infravermelho (FTIR) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN1H). A redução da adesão de C. albicans em moldes de cateter urinário revestidos com PMMDMA foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) após a incubação desses moldes com a suspensão fúngica por 48 horas. As cargas de superfície de C. albicans e PMMDMA, o caráter hidrofílico e a rugosidade do revestimento polimérico foram avaliadas afim de propor os possíveis mecanismos antiaderentes desse material. PMMDMA e AgNPs foram sintetizados no mesmo meio reacional, em etapa única, utilizando Irgacure 2959 como agente fotoiniciador da cadeia polimérica e fotorredutor de nitrato de prata. O nanocompósito PMMDMA-AgNPs obtido foi caracterizado por FTIR e AFM e as AgNPs por espectrometria de massas (LDI-MS) e quanto ao diâmetro médio, índice de polidispersão (IP) e potencial zeta. Moldes de cateter urinário foram revestidos com o nanocompósito sintetizado e incubados por 48 horas com suspensão contendo um mix de bactérias clinicamente relevantes (Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae e Enterococcus faecalis) para avaliação por MEV de sua eficácia quando comparado com moldes revestidos com PMMDMA e moldes sem revestimento. Por fim, a atividade hemolítica do PMMDMA e do nanocompósito PMMDMA-AgNPs foi avaliada após incubação de moldes de cateter revestidos com esses materiais com uma suspensão de eritrócitos humanos por 1 h. O copolímero PMMDMA (Mn 48,000 g/mol, Mw 113,000 g/mol, PDI 2.3) foi obtido com 75% de rendimento. O espectro de FTIR mostrou as principais bandas de estiramento correspondentes aos grupos funcionais presentes no polímero e por meio do espectro de RMN1H comprovou-se a obtenção desse produto pela determinação de sua estrutura química. Em relação ao experimento com C. albicans, foi observada uma redução expressiva da aderência de fungos nos moldes de cateter revestidos com PMMDMA quando comparados com moldes sem revestimento, nos quais foram observados a formação de extenso biofilme. A carga superficial negativa do PMMDMA, seu caráter hidrofílico e superfície lisa foram demonstradas, sendo consideradas responsáveis pelo mecanismo anti-adesivo desse material, uma vez que a maioria dos microrganismos apresentam carga superficial negativa (repulsão eletrostática), tendem a se aderir mais em superfícies hidrofóbicas e rugosas, onde há maior força de atrito. O nanocompósito PMMDMA-AgNPs foi obtido com 68% de rendimento. O espectro de FTIR mostrou bandas de estiramento dos principais grupos funcionais presentes no polímero e pela imagem de AFM foi possível observar AgNPs inseridas na matriz de PMMDMA, sendo determinada a altura de uma delas (50 nm). LDI-MS mostrou a presença de agregados de íons de prata, confirmando a síntese de AgNPs. O diâmetro médio das AgNPs determinado por espectroscopia de correlação de fótons foi de 326,00 ± 15,93 nm e IP de 0,24 ± 0,04, caracterizando essas como monodispersas. O potencial zeta foi de -23,90 ± 2,39, sendo considerado interessante, uma vez que contribui para o aumento de cargas negativas na superfície do material, aumentando sua capacidade repulsiva de microrganismos. Foi demonstrada redução de bactérias mais significativa nos moldes de cateter revestidos com o nanocompósito PMMDMA-AgNPs (99,72%) quando comparado aos moldes revestidos apenas com PMMDMA (94,48%). Nos moldes sem revestimento foram observados extensos biofilmes

bacterianos (100% de contaminação). Além disso, os revestimentos PMMDMA e PMMDMA- AgNPs mostraram-se seguros no teste de hemólise realizado. Dessa forma, esse estudo

demonstrou a eficácia do revestimento PMMDMA na inibição da formação de biofilme fúngico e os prováveis mecanismos envolvidos nesse processo; e que a associação de AgNPs à matriz de PMMDMA é promissora e mais eficaz, uma vez que une propriedades anti-adesiva e antimicrobiana em um só produto, além de ser de fácil obtenção e economicamente viável.