Avaliação da interação entre nanodiamantes funcionalizados e modelos miméticos de membrana celular de bactérias gram-positivas e gram-negativas

• Processo: 24/00313-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Pedro Henrique Benites Aoki
• Beneficiário: Giovanna Eller Silva Sousa
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências e Letras (FCL-ASSIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Assis. Assis , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico, AP.TEM
• Assunto(s): Monocamadas de Langmuir Infecções bacterianas Nanodiamantes Resistência microbiana a medicamentos Materiais nanoestruturados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Filmes de Langmuir | Infecções bacterianas | nanodiamantes | resistencia antimicrobiana | Sistemas-miméticos de membrana celular | Materiais nanoestruturados

Resumo

As infecções bacterianas representam um desafio para a saúde pública global, com patógenos causando doenças que variam de leves a potencialmente fatais. A crescente resistência bacteriana às atuais gerações de antibióticos tem levado à busca por estratégias alternativas de tratamento. As bactérias utilizam suas membranas como parte de seus mecanismos de defesa, mas suas estratégias variam. Bactérias Gram-positivas e Gram-negativas apresentam diferenças estruturais nas membranas celulares que desempenham um papel crucial em suas respostas aos agentes antimicrobianos. As Gram-negativas contam com proteínas de membrana externa, como porinas, para a passagem de pequenas moléculas, enquanto as Gram-positivas adotam abordagens como espessamento da parede celular de peptidoglicano e produção de enzimas que degradam antibióticos. Nanoestruturas, como os nanodiamantes (NDs), surgem como uma alternativa promissora para combater infecções, especialmente em casos de resistência bacteriana. A funcionalização dessas nanoestruturas com grupos carboxila, gerando NDCOOHs, tem demonstrado eficiente atividade antimicrobiana, afetando a membrana bacteriana e levando à morte celular. No entanto, os mecanismos envolvidos nesse processo ainda não são conhecidos em sua totalidade e os métodos in vitro e in vivo não permitem investigações diretas das interações entre essas nanoestruturas e membranas celulares bacterianas em nível molecular. Além disso, aprofundar a compreensão desses processos é essencial para o desenvolvimento de estratégias de prevenção e tratamento eficazes, enfrentando o desafio global da resistência bacteriana. Neste sentido, modelos de membranas celulares, como monocamadas de Langmuir e multicamadas Langmuir-Schaefer (LS), têm sido amplamente utilizados para estudar essas interações e serão empregados neste projeto a fim de investigar os mecanismos moleculares pelos quais os NDCOOHs interagem com membranas celulares de bactérias Gram-negativas e Gram-positivas. Para tanto, destacaremos duas classes proeminentes de bactérias patogênicas, Escherichia coli (Gram-negativa) e Staphylococcus aureus (Gram-positiva), com ênfase na compreensão de suas interações com os NDCOOHs via filmes de Langmuir, LS e técnicas espectroscópicas como FTIR e absorção no UV-Vis, fornecendo informações fundamentais para a busca de novos caminhos no combate às infecções bacterianas resistentes à antibióticos.