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Title in Portuguese: Atividade antibacteriana, antibiofilme e o efeito combinado a antibióticos de complexos de rutênio do tipo cis-[RuCl2(dppb)(NN-R)]2+ sobre bactérias resistentes e o efeito destes combinados aos antibióticos ampilicina e tetraciclina
Title: Antibacterial activity, antibiofilm and the combined effect of antibiotics of ruthenium complexes of the cis- [RuCl2 (dppb) (NN-R)] 2+ type on resistant bacteria and the effect of these combined with antibiotics ampilicine and tetracycline
Author: Andrade, Alexandre Lopes
Advisor(s): Arruda, Francisco Vassiliepe Sousa
Co-advisor(s): Vasconcelos, Mayron Alves de
Keywords: Resistência antimicrobiana
Complexos de rutênio
Antibacteriana
Issue Date: 2018
Citation: ANDRADE, A. L. (2018)
Abstract in Portuguese: A resistência antimicrobiana é um problema crítico de saúde pública global, que vem aumentando o número de mortes causadas por bactérias multirresistentes. Muitas infecções bacterianas estão associadas a capacidade que estes microrganismos tem de formarem biofilmes, o que é essencial para colonização dos mais diversos ambientes, além de conferirem altos níveis de resistência. Frente a este problema, a descoberta de novas classes de molélulas que apresentem efeito antimicrobiano, constitu-se como um alvo a ser atingido, para superar os problemas atuais de resistência aos antibióticos. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade antibacteriana, antibiofilme, e o efeito associado a antibiótiocos de complexos de rutênio do tipo cis-[RuCl2(dppb)(NN-R)]2+, denominados de RuNN, RuNN-F e RuNN-Br, contra as cepas Staphylococcus aureus ATCC 25923, Staphylococcus aureus ATCC 700698, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Staphylococcus epidermidis ATCC 35984, Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145 e scherichia coli ATCC 11303. Para determinar a atividade antibacteriana, os compostos foram diluídos em concentrações variando de 500 a 7,8 μg/mL e distribuídos em placas de 96 poços de poliestireno e fundo plano, com cada suspensão bacteriana ajustada (1 x 106 UFC/ mL) em meio TSB e, em seguida, incubadas durante 24 horas a 37 °C. O efeito aos complexos de rutênio foi avaliado pela concentração inibitória mínima (CIM) e pela concentração bactericida mínima (CBM). Os valores da CIM foram combinados com os antibióticos ampicilina e tetraciclina e seus efeitos foram avaliados utilizando a técnica do checkerboard, ao passo que os valores da CBM foram usados para determinar o tempo de morte das bactérias tratadas com estes complexos. A atividade antibiofilme, foi avaliada pela quantificação da biomassa pelo método de coloração cristal violeta (CV), pela mensuração da atividade metabólica através do ensaio de redução do XTT e pelo o número de células viáveis do biofilme por meio da contagem de unidades formadoras de colônias (UFC). O tratamento com os complexos exibiram atividade antimicrobiana contra bactérias Gram-positivas com valores de CIM variando entre 7,8 μg/mL a 62,5 μg/mL, e CBM de 31,25 μg/mL a 125 μg/mL, mas não contra bactérias Gram-negativas. O efeito sinérgico contra Staphylococcus spp. só foi observado quando estes complexos foram combinados com a ampicilina, exibindo valores de ICIF de 0,187, o que não ocorreu quando associados com a tetraciclina. Os estudos do tempo de morte, demonstraram efeito bactericida já nas primeiras horas de contato, tanto para as cepas de S. aureus, quanto para as cepas de S. epidermidis, na qual o tempo máximo de morte foi de 24 horas. Em relação a atividade antibiofilme, os complexos avaliados foram capazes de reduzir a biomassa em mais de 30% na concentração de 7,8 μg/mL e quase 100% na concentração de 500 μg/mL. O mesmo resultado foi observado quando a atividade metabólica foi avaliada através da redução do XTT, observando-se uma baixa atividade metabólica em concentrações acima de 62,5 μg/mL para todas as cepas de Staphylococcus spp. Em adição, o número de células viáveis do biofilme foi reduzido entre 1,2 e 4,9 logs. Em conclusão, os complexos de rutênio do tipo cis-[RuCl2 (dppb)(NN-R]2+ mostraram atividade contra bactérias Grampositivas, tanto isolados, como em combinação com os antibióticos e não se mostraram tóxicos quando testados em zebrafish. Esses resultados demonstram que os complexos de rutênio usados neste estudo, constituem novas ferramentas que poderão auxiliar terapias destinadas ao tratamento de infecções bacterianas causadas por Staphylococus spp.
Abstract: Antimicrobial resistance is a critical global public health problem, which is increasing the number of deaths caused by multiresistant bacteria. Bacterial infections are associated with the ability of these microorganisms to form biofilms, that is essential for colonization of the most diverse environments, in addition to conferring high levels of resistance. In the face of this problem, the discovery of new classes of antimicrobial molecules, constitutes a target to be reached, to overcome the current problems of resistance to antibiotics. Currently, studies based on ruthenium (II) complexes have shown the antimicrobial activity of this element when associated with specific ligands, thus representing an alternative for microbial control. The objective of this study was to assess the antibacterial activity, antibiofilme activity and the antibiotic-associated effect of three ruthenium complexes of the type cis-[RuCl2(dppb)(NNR)]2+ called RuNN, RuNN-F and RuNN-Br, against the strains Staphylococcus aureus ATCC 25923, Staphylococcus aureus ATCC 700698, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Staphylococcus epidermidis ATCC 35984, Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145 e Escherichia coli ATCC 11303. To determine the antibacterial activity, the compounds were diluted in concentrations ranging from 500 to 7,8 μg/ml and distributed into 96-well plates of polystyrene and flat bottom with each bacterial suspension adjusted (1 x 106 CFU/ml) in TSB medium and then incubated for 24 hours at 37 ° C. The susceptibility of the ruthenium complexes was evaluated by the minimum inhibitory concentration (MIC) and the minimum bactericidal concentration (MBC). CIM values were combined with antibiotics ampicillin and tetracycline and their effect was evaluated using the checkerboard technique, whereas the MBC values were used to determine the time of death of the bacteria treated with these complexes. The antibiofilm activity, evaluated by biomass quantification, metabolic activity and cell viability were evaluated by staining (CV), XTT reduction assay and enumeration of viable biofilm cells (CFU). The results showed that the three complexes exhibited antimicrobial activity against Gram-positive bacteria with MIC values ranging from 7.8 μg/ml to 62.5 μg/ml, and CBM from 31.25 μg/ml to 125 μg/ml , but not against Gram-negative bacteria. The synergistic effect against Staphylococcus spp., was only observed when these complexes were combined with ampicillin, exhibiting ICIF values of 0.187, which did not occur when associated with tetracylin. The time of death studies demonstrated bactericidal effect in the first hours of contact, both for S. aureus strains and S. epidermidis strains, with a maximum death time of 24 hours. In relation to the antibiofilm activity, the three complexes were able to reduce the biomass by more than 30% to the concentration of 7.8 μg/ml and almost 100% to the concentration of 500 μg/mL. The same result was observed when the metabolic activity was evaluated through reduction XTT, observing a low metabolic activity at concentrations above 62.5 μg/ml for all strains of Staphylococcus spp. In addition, the number of viable cells of the biofilm was reduced between 1.2 and 4.9 logs. In conclusion, the three cis- [RuCl2 (dppb)(NNR]2+ ruthenium complexes showed activity against Gram-positive bacteria, either alone or in combination with antibiotics. These findings are fundamental for the implantation of new therapies designed to treatment bacterial infections caused by Staphylococcus spp.
Description: ANDRADE, Alexandre Lopes. Atividade antibacteriana, antibiofilme e o efeito combinado a antibióticos de complexos de rutênio do tipo cis-[RuCl2(dppb)(NN-R)]2+ sobre bactérias resistentes e o efeito destes combinados aos antibióticos ampilicina e tetraciclina. 2018. 102 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia de Recursos Naturais)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/32721
metadata.dc.type: Dissertação
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