A eficácia de nanopartículas de prata biossintetizadas contra isolados de Pseudomonas aeruginosa de pacientes com fibrose cística

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8876 (2023) Citar este artigo

306 acessos

1 Altmétrica

Detalhes das métricas

A alta resistência antibiótica de Pseudomonas aeruginosa (PA) torna crítico o desenvolvimento de agentes antimicrobianos alternativos que sejam eficazes e acessíveis. Uma das muitas aplicações das nanopartículas de prata (Ag NPs) é seu uso como agente antimicrobiano contra bactérias resistentes a antibióticos comuns. O principal objetivo desta pesquisa foi avaliar a eficácia antibacteriana e antibiofilme de Ag NPs biosintetizados contra seis cepas de PA clinicamente isoladas formadoras de biofilme e uma cepa de referência (ATCC 27853). Ag NPs foram biossintetizados usando um extrato de semente de Peganum harmala como agente redutor. Ag NPs foram caracterizados por espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis) e microscopia eletrônica de transmissão de varredura (STEM). O efeito de Ag NPs na formação e erradicação do biofilme foi examinado através de ensaios de placa de microtitulação, e as concentrações inibitória mínima (MIC) e bactericida mínima (MBC) determinadas. Além disso, reações em cadeia da polimerase em tempo real (RT-PCR) foram realizadas para examinar os efeitos de Ag NPs na expressão de sete genes codificadores de biofilme PA (LasR, LasI, LssB, rhIR, rhII, pqsA e pqsR). As NPs Ag biosintetizadas tinham forma esférica com um diâmetro médio de 11 nm. A MIC para cada cepa de PA foi de 15,6 µg/ml, enquanto a MBC foi de 31,25 µg/ml. Todas as cepas de PA expostas a AgNPs em concentrações subinibitórias (0,22–7,5 µg/ml) mostraram efeitos inibitórios significativos no crescimento e na formação de biofilme. O metabolismo da biomassa e do biofilme foram reduzidos dependendo da concentração de Ag NP. A expressão dos genes de detecção de quorum de todas as cepas foi significativamente reduzida em uma concentração de Ag NP de 7,5 µg/ml. Os resultados demonstram o amplo desempenho antibacteriano e antibiofilm in vitro de Ag NPs e seu potencial no tratamento da infecção por PA. Recomenda-se que estudos futuros examinem a possível sinergia entre Ag NPs e antibióticos.

Pseudomonas aeruginosa (PA) é um patógeno nosocomial comum que pode causar a morte em pessoas com imunossupressão, malignidade, queimaduras, feridas traumáticas e fibrose cística1. O AP pode formar um biofilme em várias superfícies abióticas, incluindo implantes artificiais, cateteres urinários, tubos endotraqueais e lentes de contato2. As substâncias poliméricas extracelulares (EPS) formam as estruturas matriciais dos biofilmes que envolvem as comunidades bacterianas3. Os biofilmes são uma preocupação significativa, pois podem resistir ao sistema imunológico do hospedeiro e a muitos antimicrobianos3. Os peptídeos antimicrobianos são repelidos eletrostaticamente ou quebrados pela matriz do biofilme, protegendo as células internas da fagocitose e da resposta imune do hospedeiro4,5. Um sistema de comunicação célula-a-célula chamado quorum sensing (QS) regula vários processos na PA, incluindo a produção de biofilme6.

As células-alvo de muitos antimicrobianos estão profundamente enraizadas na matriz do biofilme, tornando seu tratamento extremamente difícil7. A resistência aos antibióticos é agora uma grande preocupação de saúde global8, e a necessidade de tratamentos não antibióticos para doenças microbianas resistentes a medicamentos aumentou significativamente. As nanopartículas oferecem uma abordagem alternativa e fácil de sintetizar para o tratamento de infecções por PA, pois seu tamanho pequeno e alta relação superfície-volume as tornam eficazes contra biofilmes9.

De muitas nanopartículas comumente produzidas, as Ag NPs se destacam por terem excelente capacidade de combater isolados bacterianos patogênicos multirresistentes10. É amplamente reconhecido que Ag NPs têm atividade antibacteriana e antibiofilme em bactérias patogênicas não resistentes e resistentes10,11,12. As NPs Ag exercem sua atividade antibiofilme reconhecendo a estrutura do peptidoglicano das membranas bacterianas e ligando-se à matriz exopolissacarídica. A estrutura do biofilme é então severamente danificada ou destruída pelo estresse oxidativo e danos ao DNA produzidos pela produção de ROS e liberação de íons13,14,15. Ag NPs também têm um potencial significativo para uso médico e outros usos não médicos devido à sua ampla faixa de tamanho, capacidade de automontagem e alta atividade antibacteriana16.