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Tipo: Tese
Título: Atividade antibacteriana e antibiofilme de um complexo de rutênio polipiridínico e seu efeito individual e combinado a antibióticos sobre bactérias de interesse clínico
Título em inglês: Antibacterial and antibiofilm activity of a polypyridine ruthenium complex and its individual and combined effect with antibiotics on bacteria of clinical interest
Autor(es): Sousa, Leonardo Silva de
Orientador: Teixeira, Edson Holanda
Palavras-chave em português: Resistência antimicrobiana;Complexo de rutênio;Atividade antibacteriana;Biofilme;Sinergismo
Palavras-chave em inglês: Antimicrobial resistance;Ruthenium complex;Antibacterial activity;Biofilm;Synergism
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Data do documento: 2023
Citação: SOUSA, Leonardo Silva de. Atividade antibacteriana e antibiofilme de um complexo de rutênio polipiridínico e seu efeito individual e combinado a antibióticos sobre bactérias de interesse clínico. 2023. 98 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Universidade federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: As infecções relacionadas à assistência à saúde (IRAS) são uma das principais fontes de doenças evitáveis em pacientes internados, e provocam um prejuízo significativo nos recursos de saúde. Elas são frequentemente ocasionadas por bactérias resistentes a vários antibióticos como a Staphylococcus aureus resistente a meticilina – MRSA e longos períodos de hospitalização. O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade antibacteriana e antibiofilme de um complexo de rutênio polipiridínico designado tris(4-metil-4-carboxamida(2-antracenil)-2,2-bipiridina) de rutênio (II) [Ru(Ant)]32+ sobre estirpes das bactérias S. aureus (ATCC 25923 e ATCC 700698 MRSA), e S. epidermidis (ATCC 12228 e ATCC 35984 MRSA) de interesse clínico. Para determinar a atividade antibacteriana, os compostos foram diluídos em concentrações variando de 3,9 a 250,0 μg/mL. O complexo de rutênio [Ru(Ant)]32+ foi avaliado quanto a concentração inibitória mínima (CIM) e concentração bactericida mínima (CBM) em relação a S. aureus ATCC 25923, S. aureus ATCC 700698, S. epidermidis ATCC 12228 e S. epidermidis ATCC 35984, através de ensaios de microdiluição. As CIMs determinadas foram combinadas com os antibióticos ampicilina e tetraciclina, e seus efeitos foram avaliados utilizando a técnica do checkerboard. A atividade antibiofilme foi avaliada pela quantificação da biomassa pela coloração cristal violeta (CV) e pelo o número de células viáveis do biofilme por meio das unidades formadoras de colônias (UFC) e pela mensuração da atividade metabólica através do ensaio de redução do XTT. Foram analisadas também o efeito do tratamento através de microscopia eletrônica de varredura – MEV e microscopia confocal a laser utilizando o kit de viabilidade celular Live/Dead. Em adição, a citotoxicidade do complexo foi avaliada em testes in vitro sobre linhagem de fibroblastos de murinos. Os resultados obtidos mostraram um valor de CIM de 31,25 μg/mL para as estirpes S. aureus ATCC 700698 e S. epidermidis ATCC 35984 e uma CIM de 125 μg/mL para S. aureus ATCC 25923 e S. epidermidis ATCC 12228 (MRSE). A combinação do complexo com os antibióticos ampicilina e tetraciclina mostrou efeito sinérgico e aditivo, dependendo da estirpe bacteriana testada. O complexo também foi capaz de reduzir a formação de biofilmes entre 10 e 99%, com redução do número células viáveis do biofilme em até 99,99% e a completa inibição do metabolismo em algumas estirpes em concentrações que variaram de 3,9 a 250,0 μg/mL. Em relação aos biofilmes pré-formados foi observado uma redução de biofilmes até 80%, e das células viáveis em até 90%, sendo capaz de inibir o metabolismo até 80% na concentração de 250,0 μg/mL. Em relação ao MEV foi observado rupturas na parede celular em todas as estripes tratadas com CIM. Na microscopia confocal a laser os resultados sobre S. aureus ATCC 700698 e S. epidermidis ATCC 35984 tratadas com CIM demonstraram uma redução das células e do biofilme. Em relação a citotoxicidade frente a linhagem L929 foi observada uma citotoxicidade acima de 125 μg/mL em até 24h. Os resultados mostraram que [Ru(Ant)]32+ possui potencial como agente antimicrobiano ou mesmo pode auxiliar na síntese de novos agentes antibacterianos de interesse clínico pela indústria farmacêutica e instituições de pesquisa.
Abstract: Healthcare-associated infections (HAIs) are one of the main sources of preventable diseases in hospitalized patients, and cause significant damage to healthcare resources. They are often caused by bacteria resistant to several antibiotics such as methicillin-resistant Staphylococcus aureus – MRSA and long periods of hospitalization. The objective of this study was to evaluate the antibacterial and antibiofilm activity of a polypyridine ruthenium complex designated ruthenium(II) tris(4-methyl-4-carboxamide(2-anthracenyl)-2,2-bipyridine) [Ru(Ant)]32+ on bacterial strains S. aureus (ATCC 25923 and ATCC 700698 MRSA), and S. epidermidis (ATCC 12228 and ATCC 35984 MRSA) of clinical interest. To determine antibacterial activity, compounds were diluted to concentrations ranging from 3.9 to 250 μg/mL. The ruthenium complex [Ru(Ant)]32+ was evaluated for minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) in relation to S. aureus ATCC 25923, S. aureus ATCC 700698, S. epidermidis ATCC 12228 and S. epidermidis ATCC 35984, through microdilution tests. The determined MICs were combined with the antibiotics ampicillin and tetracycline, and their effects were evaluated using the checkerboard technique. Antibiofilm activity was evaluated by quantifying biomass using crystal violet staining (CV) and the number of viable biofilm cells using colony forming units (CFU) and measuring metabolic activity using the XTT reduction assay. The effect of the treatment was also analyzed using scanning electron microscopy – SEM and confocal laser microscopy using the Live/Dead cell viability kit. In addition, the cytotoxicity of the complex was evaluated in in vitro tests on murine fibroblast lines. The results obtained showed an MIC value of 31.25 μg/mL for the strains S. aureus ATCC 700698 and S. epidermidis ATCC 35984 and an MIC of 125 μg/mL for S. aureus ATCC 25923 and S. epidermidis ATCC 12228 (MRSE). The combination of the complex with the antibiotics ampicillin and tetracycline showed a synergistic and additive effect, depending on the bacterial strain tested. The complex was also able to reduce the formation of biofilms by between 10 and 99%, with a reduction in the number of viable biofilm cells by up to 99.99% and complete inhibition of metabolism in some strains at concentrations ranging from 3.9 to 250.0 μg/mL. In relation to pre-formed biofilms, a reduction of biofilms of up to 80% was observed, and of viable cells by up to 90%, being capable of inhibiting metabolism by up to 80% at a concentration of 250 μg/mL. In relation to SEM, ruptures in the cell wall were observed in all strains treated with CIM. In confocal laser microscopy, the results on S. aureus ATCC 700698 and S. epidermidis ATCC 35984 treated with CIM demonstrated a reduction in cells and biofilm. Regarding cytotoxicity against the L929 strain, cytotoxicity above 125 μg/mL was observed within 24 hours. The results showed that [Ru(Ant)]32+ has potential as an antimicrobial agent or can even assist in the synthesis of new antibacterial agents of clinical interest for the pharmaceutical industry and research institutions.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74821
Tipo de Acesso: Acesso Embargado
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