Orientadores: Mateus Borba Cardoso, Edvaldo Sabadin

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: O trabalho aqui descrito teve como objetivo a obtenção de um sistema com duplo poder de inibição bacteriana baseado em nanopartículas de prata (AgNPs) recobertas com sílica mesoporosa (SM) para subsequente funcionalização com antibióticos b-lactâmicos. O agente b-lactâmico utilizado durante...

Resumo: O trabalho aqui descrito teve como objetivo a obtenção de um sistema com duplo poder de inibição bacteriana baseado em nanopartículas de prata (AgNPs) recobertas com sílica mesoporosa (SM) para subsequente funcionalização com antibióticos b-lactâmicos. O agente b-lactâmico utilizado durante o desenvolvimento do projeto foi a ampicilina. Além disso, o trabalho teve como foco: (1) analisar o possível sinergismo da utilização das AgNPs e do antibiótico b-lactâmico contra bactérias suscetíveis à ampicilina e (2) investigar uma possível ação bactericida dos sistemas sintetizados contra Escherichia coli resistente ao agente b-lactâmico escolhido. Durante o trabalho, duas sínteses distintas para a obtenção das AgNPs foram testadas. A primeira delas é baseada na redução química dos íon Ag+ por boroidreto de sódio (NaBH4) utilizando citrato de sódio como agente protetor. Através desse método, não foi possível recobrir as AgNPs com sílica. No entanto, essa metodologia possibilitou estudar o fenômeno de crescimento e agregação parcial das nanopartículas sintetizadas. Dessa forma, a segunda alternativa para sintetizar as AgNPs foi baseada na redução química dos íons Ag+ em etileno glicol (EG), na presença de polivinilpirrolidona (PVP). Essa estratégia permitiu o recobrimento das AgNPs com sílica e essas nanopartículas foram então utilizadas para os procedimentos de funcionalização com a ampicilina. Foram realizados experimentos de atividade biológica com as bactérias Escherichia coli e Escherichia coli resistente à ampicilina (Gram-negativas) e Staphylococcus aureus (Gram-positiva), através da incubação do material juntamente com as bactérias, seguida pela cultura das mesmas em placas de ágar. Todos os materiais sintetizados apresentaram propriedades antibacterianas, que aumentam com o aumento da concentração dos materiais utilizados. A partir dos ensaios biológicos, foi possível observar que as nanopartículas de prata recobertas com sílica mesoporosa (Ag@SiO2) possuem elevado efeito antimicrobiano, ocasionando 100% de redução do número de colônias para todas as bactérias estudadas. Além disso, é possível notar que a funcionalização com ampicilina aumentou as propriedades bactericidas das nanopartículas de sílica e, em altas concentrações, o sistema de prata funcionalizado com ampicilina (Ag@SiO2-Ampicilina), apresentou resultados semelhantes ao seu respectivo precursor sem funcionalização. Uma explicação viável para a menor eficiência do sistema Ag@SiO2-Ampicilina em baixas concentrações pode estar relacionada à oclusão dos poros da sílica mesoporosa, ocasionada pelo processo de funcionalização, impedindo assim a lixiviação da prata iônica. Apesar dos resultados satisfatórios obtidos para o sistema Ag@SiO2-Ampicilina, ainda é preciso investigar uma alternativa que não ocasione a obstrução dos poros da sílica e, dessa forma não reduza o efeito da prata presente no sistema estudado

Abstract: The work described here aimed to obtain a dual bacterial inhibition system based on silver nanoparticles (AgNPs) coated with mesoporous silica (MS) for further functionalization with b-lactams antibiotics. Ampicillin was the b-lactam chosen for the project development. Moreover, this work...

Abstract: The work described here aimed to obtain a dual bacterial inhibition system based on silver nanoparticles (AgNPs) coated with mesoporous silica (MS) for further functionalization with b-lactams antibiotics. Ampicillin was the b-lactam chosen for the project development. Moreover, this work is focused on: (1) analyzing the possible synergism of using AgNPs combined with b-lactam antibiotic against ampicillin susceptible bacteria and (2) investigating a possible bactericidal action of the synthesized systems against Escherichia coli strain which is resistant to b-lactam. Two different methodologies for AgNPs synthesis were tested. The first one is based on the chemical reduction of Ag+ ions by sodium borohydride (NaBH4) in the presence of sodium citrate as capping agent, which did not allow the silica coating. However, it allowed us to study growth and partial aggregation of these nanoparticles. Therefore, the second alternative to synthesize AgNPs was based on the chemical reduction of Ag+ ions solubilized by ethylene glycol (EG) in the presence of polyvinylpyrrolidone (PVP). This strategy allowed us coating the AgNPs with silica and these nanoparticles were used for functionalization with ampicillin. Biological activity experiments were conducted with Escherichia coli and Escherichia coli resistant to ampicillin (Gram-negatives) and Staphylococcus aureus (Gram-positive), through nanoparticles incubation test in tubes containing the bacteria, followed by culturing on agar plates. All synthesized materials showed antibacterial properties, which increase with increasing concentration of the materials tested. From the biological tests, it is observed that silver nanoparticles coated with mesoporous silica (Ag@SiO2) have high antimicrobial effect, promoting 100% reduction in the number of colonies for all bacteria studied. Furthermore, it is noticed that the functionalization with ampicillin increased the bactericidal properties of silica nanoparticles, and in high concentrations, silver functionalized with ampicillin (Ag@SiO2-Ampicillin) presented similar results to its respective precursor without functionalization. One possible explanation for the lower efficiency of the Ag@SiO2-Ampicillin system at low concentrations may be related to the occluded pores of mesoporous silica, caused by the functionalization process, while preventing the leaching of ionic silver. Despite the satisfactory results obtained for Ag@SiO2-Ampicillin system, it is still necessary to investigate an alternative which does not cause occlusion of silica pores and, consequently, does not reduce the effect of silver in the studied system