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Development and evaluation of antimicrobials and safety of cosmetic and related nanostructured products against biofilms using infected three-dimensional cellular frameworks and alternative animal models

Grant number: 20/02493-8
Support Opportunities:Scholarships in Brazil - Technical Training Program - Technical Training
Start date: April 01, 2020
End date: November 30, 2020
Field of knowledge:Health Sciences - Pharmacy - Pharmaceutical Technology
Principal Investigator:Ketylin Fernanda Migliato
Grantee:Kelvin Sousa dos Santos

Abstract

A utilização racional e otimizada da biodiversidade é crucial para superar as fragilidades e lacunas da cadeia inovativa e produtiva farmacêutica no Brasil. Portanto, é fundamental a implementação de estratégias envolvendo mecanismos operacionais capazes de viabilizar a transformação de resultados científicos promissores em ganhos econômicos efetivos gerando impactos socioeconômicos. A utilização de formulações nanoestruturadas pode melhorar a eficiência antimicrobiana e a segurança de produtos devido à liberação controlada de ativos. Além disso, a busca por métodos alternativos aos testes de laboratório em animais apresenta resultados promissores e já oferecem simulações de interações moleculares em computador e novas tecnologias para ensaios in vitro que minimizam o uso de cobaias e apontam para um futuro livre de testes in vivo e mais fiéis aos resultados em humanos. Neste caso, os modelos de culturas 3D, protótipos de órgãos construídos pela proliferação e diferenciação de células humanas, que se destacam por fornecer um ambiente mais semelhante à arquitetura e ao microambiente dos tecidos in vivo foram recentemente introduzidos na avaliação dos riscos toxicológicos e parecem mais adequados e eficazes para a obtenção de respostas toxicológicas aos fármacos, ao contrário do sistema de cultivo de células em monocamada (2D) indiferenciadas, que não refletem a complexidade de um órgão. Além disso, respeitando-se as legislações atuais (lei AROUCA), outros modelos vivos mais sensíveis (Zebrafish e Galleria mellonella) utilizados em testes de eficácia e segurança são necessários para o desenvolvimento de produtos mais seguros. Com o aumento das doenças infecciosas, uso indiscriminado de antimicrobianos, associados ao aparecimento de cepas resistentes e à proliferação de cepas formadoras de biofilmes, a busca pelo desenvolvimento de novos produtos antimicrobianos mais eficientes e que impeçam a formação ou eliminação completa dos biofilmes é essencial. Não existe dose terapêutica adequada dos antimicrobianos sem toxicidade ou efeitos adversos para a eliminação de biofilmes, nem tampouco conservantes de formulações cosméticas que previnam a formação de biofilmes. Atualmente, estudos relatam a formação de biofilmes como um modo adaptado de resistência e estima-se que estas são novas formas de infecção. Neste estudo pretende-se, portanto, desenvolver novos produtos antimicrobianos naturais, nanoestruturados, mais eficientes contra biofilmes, para uso externo, tanto para atividade terapêutica como conservante de formulações, obtidos a partir do extrato natural de Syzygium cumini, que serão testados por métodos alternativos mais eficientes para melhoria da segurança toxicológica. Espera-se que os produtos cosméticos e afins antimicrobianos nanoestruturados desenvolvidos possam ser utilizados auxiliando na terapêutica e também apresentando características conservantes das formulações com eficácia e segurança adequados aos avanços científicos e questões éticas atuais, incorporando novas tecnologias e abordagens à toxicologia moderna.

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Scientific publications
(References retrieved automatically from Web of Science and SciELO through information on FAPESP grants and their corresponding numbers as mentioned in the publications by the authors)
DOS SANTOS, KELVIN SOUSA; OLIVEIRA, LARIANE TEODORO; DE LIMA FONTES, MARINA; MIGLIATO, KETYLIN FERNANDA; FUSCO-ALMEIDA, ANA MARISA; MENDES GIANNINI, MARIA JOSE SOARES; MOROZ, ANDREI. Alginate-Based 3D A549 Cell Culture Model to Study Paracoccidioides Infection. JOURNAL OF FUNGI, v. 9, n. 6, p. 16-pg., . (20/02493-8, 18/19083-7)