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Title in Portuguese: Desenvolvimento, caracterização e avaliação in vitro da atividade antibacteriana de formulações lipossomais
Author: Santos Júnior, José Geraldo de Alencar
Advisor(s): Nicolete, Roberto
Keywords: Antibacterianos
Escherichia coli
Infecções
Lipossomas
Staphylococcus aureus
Issue Date: 5-Feb-2021
Citation: SANTOS JÚNIOR, J. G. A. Desenvolvimento, caracterização e avaliação in vitro da atividade antibacteriana e formulações lipossomais. 2021. 73 f. Tese (Doutorado em Desenvolvimento e Inovação Tecnológica em Medicamentos) - Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Abstract in Portuguese: O uso incorreto dos antimicrobianos, uma das principais causas do aparecimento da resistência, pode estar associado a fatores como doses subterapêuticas e inefetividade da droga selecionada, por isso o uso de sistemas de liberação modificada de drogas nas preparações farmacêuticas com grande potencial para modificação das propriedades farmacológicas de compostos para fins terapêuticos, como os lipossomas, são candidatos a uma nova condição de terapia. Esta tese teve como objetivo o desenvolvimento, caracterização e avaliação in vitro da atividade antibacteriana de diferentes formulações lipossomais. Na preparação dos lipossomas, foram utilizados os lipídios dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC), dipalmitoilfosfatidilserina (DPPS) e colesterol (COL), na proporção 5:3:1 (DPPC:COL:DPPS). Foram realizadas análises do diâmetro das vesículas, Índice de Polidispersão e Potencial Zeta. A Microscopia de Força Atômica (MFA) e Microscopia Eletrônica de Varredura –MEV foram utilizadas para determinar a forma e a morfologia da superfície do lipossoma. Os ensaios microbiológicos foram realizados frente a bactérias padrões e multirresistentes (Staphylococcus aureus e Escherichia coli), sendo determinada a Concentração inibitória Mínima- CIM pelo método de microdiluição em caldo. Para o teste de efeito modulador do lipossoma sem a incorporação com antibióticos de referência norfloxacino e gentamicina, a fração foi utilizada em uma concentração subinibitória (CIM/8) e os fármacos foram microdiluídos. No ensaio sobre a bomba de efluxo as cepas de S. aureus usadas foram: SA-1199B, que expressa o gene de NorA codificante da proteína de efluxo de NorA, e a cepa selvagem SA-1199. A análise por dispersão dinâmica da luz para os lipossomas sem a incorporação do fármaco apresentou diâmetro de 185.46 nm (unilamelar), índice de polidispersividade de 0.48, Potencial Zeta de -40.9 mV. As análises microscópicas dos lipossomas sem a incorporação do fármaco apresentaram estrutura típica de sistemas afim, estrutura esférica e ligeiramente achatada. Os resultados da avaliação da atividade antibacteriana para a determinação da CIM dos lipossomas sem a incorporação do fármaco para todas as espécies multirresistentes e padrões foram ≥ 1024 μg/mL. Foi possível observar que a associação dos antibióticos ao lipossoma sem incorporação de fármacos (controle), nos tempos 24h e 48h, potencializou o efeito na diminuição da concentração dos micro-organismos analisados. Os lipossomas associados a antibióticos testados na cepa do tipo selvagem SA 1199 e na cepa transportadora da bomba 1199B, apresentaram melhor representação de inibição de crecimento apenas frente à cepa do tipo selvagem SA 1199. Na avaliação da PVOJ 56 (derivado de quinoxalina) encapsulada em lipossoma, obtivemos resultados antagônicos para as cepas de E. coli e S. aureus, onde a droga (PJOV 56) possui efeito de inibição do crescimento bacteriano isolada, porém quando encapsulada e comparada com a lipossoma controle, observa-se efeito antagônico. Nos resultados para antibióticos quando encapsulado, não houve resultados antibacterianos. Na modulação da lipossoma sem incorporação com a gentamicina mostrando assim efeito bem mais eficiente quando comparada a gentamicina isolada com a bactéria. E no tempo 48h foi visto um efeito antagônico na modulação do norfloxacino com a lipossoma. Diante do potencial de inibição de bomba de efluxo visto nos resultados, temos em destaque o potencial desenvolvimento de novas formulações que possam desempenhar papel farmacológico sem terem seus fármacos retirados da célula alvo pelas bombas de efluxo presentes em muitos micro-organismos resistentes. Sendo assim, de acordo com os resultados positivos para efeito sinérgico de lipossomas sem a incorporação do fármaco com antibióticos, o trabalho cumpre-se a abordagem prospectiva para desenvolver novas formulações baseadas em nanopartículas com propriedades antimicrobianas.
Abstract: The incorrect use of antimicrobials, one of the main causes of the emergence of resistance, may be associated with factors such as subtherapeutic doses and ineffectiveness of the selected drug, which is why the use of modified drug delivery systems in pharmaceutical preparations with great potential for modifying properties pharmacological effects of compounds for therapeutic purposes, such as liposomes, are candidates for a new therapy condition. This thesis aimed at the development, characterization and in vitro evaluation of the antibacterial activity of different liposomal formulations. In the preparation of the liposomes, the lipids dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC), dipalmitoylphosphatidyl serine (DPPS) and cholesterol (COL), were used in the proportion 5: 3: 1 (DPPC: COL: DPPS). Analyzes of the vesicle diameter, Polydispersion Index and Zeta Potential were performed. Atomic Force Microscopy (MFA) and Scanning Electron Microscopy - SEM were used to determine the shape and morphology of the liposome surface. Microbiological tests were performed against standard and multiresistant bacteria (Staphylococcus aureus and Escherichia coli), and the Minimum Inhibitory Concentration-MIC was determined by the broth microdilution method. For the test of the modulating effect of the liposome without the incorporation with norfloxacin reference antibiotics and gentamicin, the fraction was used in a subinhibitory concentration (MIC / 8) and the drugs were microdiluted. In the assay on the efflux pump, the strains of S. aureus used were: SA-1199B, which expresses the NorA gene encoding the NorA efflux protein, and the wild strain SA-1199. The dynamic light scattering analysis for liposomes without the incorporation of the drug showed a diameter of 185.46 nm (unilamellar), polydispersity index of 0.48, Zeta potential of -40.9 mV. Microscopic analyzes of the liposomes without the incorporation of the drug showed a typical structure of affine systems, spherical and slightly flattened. The results of the evaluation of antibacterial activity for the determination of MIC of liposomes without the incorporation of the drug for all multidrug-resistant species and standards were ≥ 1024 μg / mL. It was possible to observe that the association of antibiotics to the liposome without incorporation of drugs (control), in the 24h and 48h times, potentiated the effect in decreasing the concentration of the microorganisms analyzed. The liposomes associated with antibiotics tested in the wild type strain SA 1199 and in the carrier strain of the pump 1199B, showed a better representation of growth inhibition compared to the wild type strain SA 1199. In the evaluation of PVOJ 56 (derived from quinoxaline) encapsulated in liposome, we obtained antagonistic results for strains of E. coli and S. aureus, where the drug (PJOV 56) has an isolated bacterial growth inhibition effect, but when encapsulated and compared with the control liposome, an antagonistic effect is observed. In the results for antibiotics when encapsulated, there were no antibacterial results. In the modulation of the liposome without incorporation with gentamicin, thus showing a much more efficient effect when compared to gentamicin alone with the bacteria. And, with the time of 48 hours, an antagonistic effect was seen in the modulation of norfloxacin with the liposome. Given the potential for inhibition of the efflux pump seen in the results, we highlight the potential development of new formulations that can play a pharmacological role without having their drugs removed from the target cell by the efflux pumps present in many resistant microorganisms. Therefore, according to the positive results for the synergistic effect of liposomes without the incorporation of the drug with antibiotics, the work follows the prospective approach to develop new formulations based on nanoparticles with antimicrobial properties.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56607
metadata.dc.type: Tese
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