Síntese, caracterização e ação antimicrobiana de óxidos bimetálicos e de revestimentos depositados à plasma sobre resina acrílica

Autor(es)

Camila Cristina de Foggi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Araraquara. 2018-04-17.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Odontologia. Araraquara
• Data de defesa: 2017-03-10
• Orientador: Ana Lucia Machado

Resumo

Devido ao aumento da tolerância dos microrganismos aos antimicrobianos atualmente disponíveis, existe a necessidade de desenvolvimento de métodos alternativos para o controle das infecções. Na primeira etapa dessa pesquisa, óxidos bimetálicos foram sintetizados por meio dos métodos hidrotermal assistido por micro-ondas e co-precipitação, variando-se as condições de síntese, como temperatura, pH, utilização ou não de surfactantes e tipos de solventes. Os diferentes microcristais de tungstato de prata (α-Ag2WO4) e molibdato de prata (β-Ag2MoO4) obtidos foram caracterizados por difração de Raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura por emissão de efeito de campo (MEV-EC), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), espectroscopia Raman e mensurações de fotoluminescência (PL) e UV-Vis. A atividade antimicrobiana desses compostos contra células planctônicas de Staphylococcus aureus resistente à meticilina – SARM, Escherichia coli (E. coli) e Candida albicans (C. albicans) foi avaliada por meio da determinação das concentrações inibitórias (CIM) e bactericida/fungicida mínimas (CBM/CFM). Além disso, com base nos testes de CIM, CBM e CFM, os compostos que proporcionaram os melhores resultados (α-Ag2WO4 irradiado e α-Ag2WO4 e β-Ag2MoO4, ambos sintetizados em álcool) foram também avaliados quanto à inibição da formação de biofilmes de SARM, E. coli e C. albicans, através de contagem de unidades formadoras de colônias por mililitro (UFC/mL), determinação do peso seco dos biofilmes e análise por microscopia de varredura confocal a laser (CLSM) e MEV. Outra alternativa para o controle das infecções, avaliada na segunda etapa desta pesquisa, foi a deposição de filmes de prata/dióxido de silício (Ag/SiO2) sobre resina acrílica para base de prótese por meio de copulverização assistida à plasma, utilizando dois tempos de deposição (7 e 15 minutos). Filmes puros de Ag e de SiO2 também foram depositados para comparação e todos foram caracterizados através de DRX, análise de espessura, determinação da rugosidade média, hidrofobicidade e energia livre de superfície (ELS), espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR), MEV-EC e microscopia de força atômica (MFA). A adesão de C. albicans sobre a superfície da resina acrílica, com ou sem revestimento (controle), foi avaliada por meio de contagem de unidades formadoras de colônias por mililitro (UFC/mL), 9 CLSM e MEV-EC. Os resultados das caracterizações de MET e EDX do α-Ag2WO4 irradiado e não-irradiado confirmaram o crescimento de Ag metálica na superfície dos cristais de α- Ag2WO4 irradiados. Todos os microcristais de α-Ag2WO4 e β-Ag2MoO4 analisados apresentaram cristalinidade, sem a presença de fases deletérias, ordem estrutural e simetria a longo (DRX) e curto alcance (Raman). As análises UV-Vis permitiram estabelecer a energia dos gaps ópticos (Egap) que variaram de 2,4 eV a 3,12 eV para o α-Ag2WO4 irradiado e aquele sintetizado em álcool e de 3,29 eV para 3,33 eV para os microcristais de βAg2MoO4 sintetizados em amônia e etanol, respectivamente. As mensurações de PL indicaram maior absorção na região do laranja (613 nm) e do vermelho (750 nm) para o α-Ag2WO4 sintetizado em água, enquanto para aqueles sintetizados em álcool e amônia os picos máximos foram no azul (447 nm). Já para o βAg2MoO4, a maior absorção foi observada na região do azul, sobretudo para os microcristais sintetizados em álcool. Imagens de MEV-EC revelaram que os microcristais de α-Ag2WO4 apresentaram natureza aglomerada, forma de bastões hexagonais alongados, sendo organizados em forma de flores quando sintetizados em amônia e álcool. Para o βAg2MoO4, os microcristais apresentaram formato arredondado e tamanho em escala micrométrica. As imagens também revelaram que, dependendo do solvente utilizado, os microcristais apresentaram diferentes faces cristalográficas: [001], [101] e [010] para o α-Ag2WO4 e [011], [001] e [111] para o βAg2MoO4. Os testes microbiológicos realizados com células planctônicas evidenciaram que todos os microcristais apresentaram atividade antimicrobiana. Entretanto, a CIM/CBM para o SARM foi menor com o α-Ag2WO4 irradiado (31,25 μg/mL) que aquela obtida com o não irradiado (125 μg/mL). Valor intermediário (62,50 μg/mL) foi observado para inativar C. albicans, tanto para o α-Ag2WO4 sintetizado com polivinil pirrolidona (PVP) como para o β-Ag2MoO4 sem PVP, ambos obtidos por co-precipitação. Os valores verificados para os microcristais de α-Ag2WO4 sintetizados em álcool, amônia e água foram, respectivamente, 3,90 μg/mL, 7,81 μg/mL e 7,81 μg/mL para C. albicans, 15,62 μg/mL, 62,50 μg/mL e 125 μg/mL para SARM e 0,48 μg/mL, 0,48 μg/mL e 0,97 μg/mL para E. coli. Para os microcristais de -Ag2MoO4 sintetizados em álcool, amônia e água os valores foram, respectivamente, 7,81 μg/mL, 7,81 g/mL e 15,62 μg/mL para C. albicans, 31,25 μg/mL, 62,50 μg/mL e 500 μg/mL para SARM e 0,49 μg/mL, 1,95 μg/mL e 3,91 μg/mL para E. coli. Nos testes realizados com biofilmes, os três microcristais selecionados (α-Ag2WO4 irradiado, α-Ag2WO4 e βAg2MoO4, ambos sintetizados em álcool) foram capazes de inibir a formação de biofilme de C. albicans nas seguintes concentrações: 15,62 μg/mL, 15,62 μg/mL e 125 μg/mL, respectivamente. As 10 concentrações obtidas para SARM foram, respectivamente, 31,25 μg/mL, 62,50 μg/mL e 250 μg/mL, enquanto para E. coli foram, respectivamente, 1,95 μg/mL, 3,90 μg/mL e 7,81 μg/mL. Os microcristais selecionados, nas mesmas concentrações, também reduziram o peso seco das culturas microbianas dos três microrganismos. As imagens de CLSM e MEV mostraram resultados consistentes entre si e com aqueles obtidos por UFC/mL. Além disso, as análises de MEV indicaram alterações morfológicas, tendo sido mais evidentes para as células de C. albicans e com o α-Ag2WO4 sintetizado em álcool. Os resultados da segunda etapa deste estudo mostraram que não foi possível, com perfilômetro, detectar a espessura dos filmes depositados. Os filmes Ag/SiO27, Ag e SiO2 aumentaram a rugosidade (Ra) da superfície (3,4 μm, 4,2 μm e 4,1 μm, respectivamente), enquanto o filme Ag/SiO215 diminuiu (2,8 μm), em comparação com o controle (PMMA) sem revestimento (3,2 μm). O ângulo de contato com água do PMMA foi de 100,83 (hidrofóbico) enquanto os dos filmes depositados foram menores (Ag/SiO27 = 61,57, Ag/SiO215 = 93,97, Ag = 83,66e SiO2 = 47,01). A ELS do PMMA e dos filmes Ag/SiO215 e Ag foram similares e menores que as dos filmes Ag/SiO27 e SiO2. As imagens de MEV-EC e MFA revelaram a presença de grãos de tamanhos diferentes nos filmes Ag/SiO27 e Ag/SiO2, apresentando uma camada de SiO2 inferior (grânulos pequenos), recoberta com nanopartículas de Ag (grânulos maiores) na superfície. A estrutura dos filmes Ag/SiO27 e Ag/SiO2 apresentou-se na fase amorfa (DRX) e a análise em FTIR demonstrou a presença de picos relacionados com as ligações Si-O e Si-H. As médias de Log10 UFC/mL de C. albicans observadas para os filmes Ag/SiO27, Ag e SiO2 foram semelhantes e não diferentes do controle, porém o filme Ag/SiO215 promoveu redução no número de células viáveis em mais de 2 logs em comparação com o controle. Com base nos resultados obtidos, a atividade antimicrobiana mais efetiva foi observada com os microcristais de α-Ag2WO4 sintetizados em álcool e com o filme Ag/SiO215. (AU)

• Processo FAPESP: 15/03654-7 - Ação antimicrobiana de óxidos bimetálicos e de revestimento depositado a plasma sobre resina acrílica
• Beneficiário: Camila Cristina de Foggi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto