https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/18109
Type: | Dissertação |
Title: | Desenvolvimento e caracterização de nanopartículas contendo meropenem e avaliação da atividade frente à Klebsiella pneumoniae resistente aos carbapenêmicos |
Author: | Andrioli, Andréa de Souza |
First Advisor: | Tavares, Guilherme Diniz |
Co-Advisor: | Alves, Maria Silvana |
Co-Advisor: | Garcia, Patrícia Guedes |
Referee Member: | Jozala, Ângela Faustino |
Referee Member: | Brandão, Humberto de Mello |
Resumo: | A Organização Mundial da Saúde (OMS) declarou a resistência antimicrobiana uma das maiores ameaças à saúde pública global no século XXI. Por isso, destaca a necessidade urgente de pesquisas por alternativas inovadoras, especialmente contra bactérias Gramnegativas críticas, como Klebsiella pneumoniae resistente aos carbapenêmicos (KpRC). Nesse contexto, a nanotecnologia emerge como uma estratégia promissora para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas. Assim, o presente estudo teve como objetivo desenvolver e caracterizar nanopartículas para a entrega do meropenem (MRP) visando obter nova alternativa terapêutica frente à KpRC. Para tanto, foram desenvolvidas três diferentes formulações contendo quitosana (QT), um polímero com atividade antimicrobiana promissora: nanopartículas constituídas essencialmente por QT (NPQT), lipossomas constituídos por dipalmitoilfosfatidilcolina e colesterol recobertos com QT (LQT) e nanopartículas associando prata, que também apresenta atividade antimicrobiana, com QT (AgNPQT). Apesar de apresentarem resultados condizentes com a literatura em relação ao diâmetro hidrodinâmico médio (DHm) (100,73 ± 2,71 nm), índice de polidispersividade (PdI) (0,300 ± 0,02) e potencial Zeta (PZ) (+ 26,97 ± 0,21 mV), as NPQT exibiram baixa eficiência de encapsulação (EE) (~3%), inviabilizando estudos posteriores. Para os lipossomas, após o recobrimento com QT, obtivemos aumento no DHm (de 120,79 ± 9,89 nm para 205,46 ± 18,41 nm), manutenção do PdI e inversão do PZ para valor positivo (+27,17 ± 1,36 mV). Ademais, a EE foi maior que a observada para as NPQT (~26%). Porém, os resultados de atividade antibacteriana in vitro frente a cepas de referência de K. pneumoniae produtoras de carbapenemase evidenciaram que a nanoestruturação não foi eficiente para reduzir a Concentração Inibitória Mínima (CIM) em comparação ao MRP livre (CIM > 500 µg/mL para ambas as amostras). Finalmente, as AgNPQT-ME-MRP apresentaram DHm = 75,21 ± 6,06 nm, PdI = 0,542 ± 0,02 e PZ = +41,60 ± 1,13 mV. Além disso, as análises de espectroscopia Raman e espectroscopia Raman intensificada por superfície (SERS) corroboraram a adsorção do MRP à superfície das AgNPQT. Para essa formulação, realizamos também a caracterização morfológica por Microscopia de Força Atômica, a qual revelou a obtenção de partículas esféricas e com tamanho condizente com o obtido para o DHm. Em relação à atividade frente à KpRC, a CIM das AgNPQT-MRP foi menor que a obtida para o MRP livre para todas as cepas testadas (referência e clínicas), com efeito bacteriostático. Esses resultados podem estar relacionados a possível ação sinérgica entre o MRP e os constituintes da nanopartícula e indicam potencial promissor para o enfrentamento a bactérias resistentes aos carbapenêmicos. |
Abstract: | The World Health Organization (WHO) has declared antimicrobial resistance as one of the greatest threats to global public health in the 21st century. Consequently, it highlights the urgent need for research into innovative alternatives, particularly against critical Gramnegative bacteria such as carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (CRKp). In this context, nanotechnology emerges as a promising strategy for developing new therapeutic approaches. Thus, the present study aimed to develop and characterize nanoparticles for the delivery of meropenem (MRP), with the goal of providing a new therapeutic alternative against CRKp. Three different formulations containing chitosan (QT), a polymer with promising antimicrobial activity, were developed: nanoparticles primarily composed of QT (NPQT), liposomes made of dipalmitoylphosphatidylcholine and cholesterol coated with QT (LQT), and nanoparticles combining silver, which also has antimicrobial activity, with QT (AgNPQT). Although NPQT showed results consistent with the literature in terms of average hydrodynamic diameter (DHm) (100.73 ± 2.71 nm), polydispersity index (PdI) (0.300 ± 0.02), and zeta potential (ZP) (+26.97 ± 0.21 mV), they exhibited low encapsulation efficiency (EE) (~3%), precluding further studies. For the liposomes, after QT coating, we observed an increase in DHm (from 120.79 ± 9.89 nm to 205.46 ± 18.41 nm), maintenance of PdI, and inversion of ZP to a positive value (+27.17 ± 1.36 mV). Furthermore, EE was higher than that observed for NPQT (~26%). However, in vitro antibacterial activity results against reference strains of carbapenemase-producing K. pneumoniae indicated that nanoencapsulation was not effective in reducing the minimum inhibitory concentration (MIC) compared to free MRP (MIC > 500 µg/mL for both samples). Finally, the AgNPQT-ME-MRP exhibited DHm = 75.21 ± 6.06 nm, PdI = 0.542 ± 0.02, and ZP = 41.60 ± 1.13 mV. Additionally, Raman spectroscopy and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) analyses corroborated the adsorption of MRP onto the AgNPQT surface. Morphological characterization of this formulation using Atomic Force Microscopy revealed spherical particles with sizes consistent with the DHm measurements. Regarding activity against CRKp, the MIC of AgNPQT-MRP was lower than that of free MRP for all tested strains (reference and clinical), with a bacteriostatic effect. These results may be associated with a potential synergistic action between MRP and the nanoparticle constituents, indicating promising potential for combating carbapenem-resistant bacteria. |
Keywords: | Resistência antimicrobiana Carbapenemase Klebsiella pneumoniae Meropenem Nanotecnologia Antimicrobial resistance Carbapenemase Meropenem Nanotechnology |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FARMACIA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Institution Initials: | UFJF |
Department: | Faculdade de Farmácia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Ciências Farmacêuticas |
Access Type: | Acesso Embargado Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/18109 |
Issue Date: | 29-Nov-2024 |
Appears in Collections: | Mestrado em Ciências Farmacêuticas (Dissertações) |
This item is licensed under a Creative Commons License