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Type: Tese
Title: Atividade antimicrobiana e efeito combinado com antibióticos do nitro complexo de rutênio [RuCl(NO2)(dppb)(4,4’-Mebipy)] na presença e na ausência de luz azul
Title in English: Antimicrobial activity and combined effect with antibiotics of ruthenium nitro complex [rucl(NO2)(dppb)(4,4'-Mebipy)] in the presence and absence of irradiation with blue light
Authors: Andrade, Alexandre Lopes
Advisor: Teixeira, Edson Holanda
Co-advisor: Vasconcelos, Mayron Alves de
Keywords in Brazilian Portuguese : Biofilmes;Rutênio;Antibacterianos
Keywords in English : Biofilms;Ruthenium;Anti-Bacterial Agents
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::MICROBIOLOGIA MEDICA
Issue Date: 2023
Citation: ANDRADE, Alexandre Lopes. Atividade antimicrobiana e efeito combinado com antibióticos do nitro complexo de rutênio [RuCl(NO2)(dppb)(4,4’-Mebipy)] na presença e na ausência de luz azul. 2023. Tese (Doutorado em Microbiologia Médica) – Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/75939. Acesso em: 23 jan. 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: A resistência antimicrobiana (RAM) representa um problema crítico de saúde pública global. A formação de biofilme é um dos principais fatores de virulência da RAM e desempenha um papel importante em mais de 80% das infecções bacterianas e 65% das infecções hospitalares. Neste estudo, investigou-se a atividade antimicrobiana, o efeito combinado a antibióticos, a interação com DNA e a atividade citotóxica do nitro complexo de rutênio [RuCl(NO2)(dppb)(4,4-Mebipy)] (designado RuNO2) irradiado com luz azul e na ausência de irradiação. O efeito do complexo contra células planctônicas foi avaliado através da determinação da concentração inibitória mínima (CIM) e da concentração bactericida mínima (CBM). O efeito combinado com antibióticos foi verificado pela técnica de checkerboard. A atividade antibiofilme foi avaliada pela quantificação da biomassa total, contagem de células viáveis, microscopia confocal e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por fim, a interação com DNA e a citotoxicidade contra eritrócitos humanos e fibroblastos murinos (L929), foram verificados por eletroforese, atividade hemolítica e ensaio de viabilidade celular (MTT), respectivamente. De modo geral, o composto apresentou atividade antimicrobiana contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, com valores da CIM e CBM que variaram de 4 a 256 μg/mL, tanto fotoirradiado quanto sem irradiação. Quando RuNO2 foi combinado com ampicilina, observou-se efeito sinérgico contra Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis, com valores de ICIF que variaram entre 0,186 a 0,311, no entanto, quando associado à tetraciclina, RuNO2 mostrou efeito sinérgico apenas contra Pseudomonas aeruginosa e Escherichia coli. No ensaio sobre biofilmes, observou-se entre 65% e 99,8% de redução da biomassa total e diminuição entre 1 a 4 ordens na escala logarítmica no número de células viáveis. As análises de MEV e Confocal revelaram alterações na morfologia celular, danos à parede e à membrana plasmática de S. aureus e E. coli. Nos ensaios de clivagem de DNA, o composto não apresentou efeito na ausência de fotoirradiação, mas promoveu a clivagem eficiente do DNA quando irradiado por luz azul. Sobre eritrócitos humanos, RuNO2 apresentou percentual de hemólise entre 2 e 4% apenas nas maiores concentrações testadas e, sobre células murinas L929, não houve toxicidade, visto que nos dois tempos avaliados (24 e 48 h), as células tratadas não apresentaram viabilidade menor que 50 %. Em conjunto, esses resultados resumem o potencial desse complexo, que merece maiores investigações.
Abstract: Antimicrobial resistance (AMR) is a critical global public health problem. The biofilm formation is one of the main virulence factors of AMR and plays an important role in more than 80% of bacterial infections and 65% of hospital infections. In this study, we investigated the antimicrobial activity, the combined effect with antibiotics, the interaction with DNA and the cytotoxic activity of the ruthenium nitro complex [RuCl(NO2)(dppb)(4,4-Mebipy)] (designated RuNO2) irradiated with blue light and in the absence of irradiation.. The effect of the complex against planktonic cells was evaluated by determining the minimum inhibitory concentration (MIC) and the minimum bactericidal concentration (MBC). The combined effect with antibiotics was verified by the checkerboard technique. Antibiofilm activity was evaluated by total biomass quantification, viable cell counting, confocal microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Finally, the interaction with DNA and cytotoxicity against human erythrocytes and murine fibroblasts (L929) were verified by electrophoresis, hemolytic activity and cell viability assay (MTT), respectively. In general, the compound showed antimicrobial activity against Gram-positive and Gram-negative bacteria, with MIC and MBC values ranging from 4 to 256 μg/ml, both photoirradiated and without irradiation. The synergistic effect against Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis was observed when the complex was combined with ampicillin, presenting FICI values between 0.186 and 0.311, however, when associated with tetracycline, RuNO2 showed a synergistic effect only against Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli. In the biofilm assay, a reduction of between 65% and 99.8% in total biomass and a decrease of between 1 and 4 orders on the logarithmic scale in the number of viable cells were observed. SEM and Confocal analyzes revealed changes in cell morphology, damage to the wall and plasma membrane of S. aureus and E. coli. In DNA cleavage assays, the compound showed no evidence of effect in the absence of photoirradiation but promoted efficient DNA cleavage when irradiated by blue light. On human erythrocytes RuNO2, it presented a percentage of hemolysis between 2 and 4% only at the highest concentrations tested and, on murine L929 cells, there was no toxicity since at both times evaluated, the treated cells did not show viability less than 50%. Taken together, these results summarize the potential of this complex, which deserves further investigation.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/75939
Author's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4925-6715
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/8605080538728213
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9564-3276
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/8800103074322967
Co-advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8538-5015
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/0550560815492686
Access Rights: Acesso Embargado
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