Caracterização do potencial bioativo de nanopartículas metálicas revestidas com Migalina


Publication type
Academic monograph
Language
Portuguese
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Abstract
Bacterial resistance is one of the top 10 global threats to public health. The World Health Organization (WHO) predicts that there could be more than 10 million deaths per year worldwide by 2050 due to antibiotic resistance. The factors that contribute to this are the indiscriminate use and self-medication with antimicrobials. This makes it possible for pathogens to emerge that are resistant to the antibiotics currently in use. This fact reinforces the urgent need to search for new antimicrobial alternatives. The use of nanoparticles coated with compounds with antimicrobial potential represents a promising alternative to modify the action of current antibiotics, and define the development of new compounds with bactericidal potential in modern medicine. Nanoparticles have numerous applications in diagnosis, pathogen detection, treatment and prevention of diseases, in addition to serving as a vehicle for drug delivery in a wide range of diseases and tissue repair. Among the most studied nanoparticles for bacterial control are those constructed with metals and metallic oxides, such as silver, gold, titanium, copper, zinc and aluminum. Polyamines are small polycationic molecules of low molecular weight, present in eukaryotic and prokaryotic cells, exerting several biological functions, including the regulation of protein transduction and gene expression, stress resistance, cell proliferation and differentiation. Furthermore, they participate in bacterial pathogenesis and interactions between host cells and infecting bacteria. Mygalin is a synthetic bis-acylpolyamine, analogue of spermidine, originally isolated from hemocytes of the spider Acanthoscurria gomesiana and is currently synthesized in the laboratory. This molecule is bactericidal for E. coli DH5a whose mechanisms involve the generation of oxygen derivatives (ROS), DNA breakage and iron ion chelation. These characteristics make this molecule an option for studying a new drug with antimicrobial potential against other Gram-negative bacteria or other infectious agents. In this work, different preparations of metallic nanoparticles coated with Mygalin were tested for microbicidal activity, cytotoxicity in eukaryotic cells and ability to induce the activation of phagocytic cell lines. Our data demonstrated that silver nanoparticles were bactericidal, delaying the growth and number of colony-forming units of E. coli in a dose-dependent manner. The treatment of bacteria with copper nanoparticles had a similar effect, although it was less pronounced. The treatment of phagocytic cells with a bactericidal dose of (1μM) was cytotoxic, not allowing the generation of NO.
Abstract in Portuguese
A resistência bacteriana é uma das 10 principais ameaças globais à saúde pública. A Organização Mundial da Saúde (OMS), prevê que poderá ocorrer mais de 10 milhões de mortes por ano no mundo até 2050 em decorrência de resistência a antibióticos. Os fatores que contribuem para isso são o uso indiscriminado e a automedicação com antimicrobianos. Isso possibilita o surgimento de patógenos resistentes aos antibióticos em uso atualmente. Esse fato reforça a necessidade urgente de buscar novas alternativas antimicrobianas. O uso de nanopartículas revestidas por compostos com potencial antimicrobiano representa uma alternativa promissora para modificar a ação dos antibióticos vigentes, e definir o desenvolvimento de novos compostos com potencial bactericida na medicina moderna. As nanopartículas possuem inúmeras aplicações em diagnóstico, detecção de patógenos, tratamento e prevenção de doenças, além de servir como veículo de entrega de medicamentos nas mais diversas doenças e no reparo tecidual. Dentre as nanopartículas mais estudadas para controle bacteriano estão as construídas com metais e óxidos metálicos, como prata, ouro, titânio, cobre, zinco e alumínio. As poliaminas são pequenas moléculas policatiônicas de baixo peso molecular, presentes em células eucarióticas e procarióticas, exercendo várias funções biológicas, incluindo a regulação da transdução e expressão gênica de proteínas, resistência ao estresse, proliferação e diferenciação celular. Além disso, participam na patogênese bacteriana e nas interações entre células hospedeiras e bactérias infectantes. Migalina é uma bis-acilpoliamina sintética, análoga da espermidina, originalmente isolada de hemócitos da aranha Acanthoscurria gomesiana e atualmente é sintetizada em laboratório. Essa molécula é bactericida para E. coli DH5a cujo mecanismos envolve a geração de derivados de oxigênio (ROS), quebra de DNA e quelação de íons de ferro. Estas características fazem desta molécula uma opção para estudo de um novo fármaco com potencial antimicrobiano contra outras bactérias Gram-negativas ou outros agentes infecciosos. Neste trabalho foram testadas diferentes preparações de nanopartículas metálicas revestidas com Migalina quanto a atividade microbicida, citotoxicidade em células eucarióticas e capacidade de induzir a ativação de linhagem celular fagocítica. Nossos dados mostraram que as nanopartículas de prata foram bactericidas, reduzindo o crescimento e o número de unidades formadoras de colônia de E. coli de modo dose dependente. O tratamento das bactérias com nanopartículas de cobre teve efeito similar, sendo menos acentuado. O tratamento de células fagocíticas com a dose bactericida de (1μM) foi citotóxico não permitindo a geração de NO.
Reference
COSTA, Ana Beatriz Tognotti. Caracterização do Potencial Bioativo de Nanopartículas Metálicas revestidas com Migalina. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Biotecnologia para a Saúde - Vacinas e Biofármacos) - Escola Superior do Instituto Butantan, 2024, São Paulo. 40 p.
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/5368
Issue Date
2024

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