Nanotecnologia agora – Comunicado de imprensa: Nanopartículas de prata: garantindo chá antimicrobiano seguro

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Sometimes the simplest visit to the pharmacy can lead to results that surprise even those with a highly developed imagination. Researchers from the IPC PAS have produced nanoparticles that fight pathogens, including drug-resistant bacteria, much more effectively than some antibiotics. Photo courtesy of Lekoteka pharmacy; Image credit: Grzegorz Krzyzewski CRÉDITO Source IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

Abstrato:
Era uma vez, as pessoas que se acreditavam ser invencíveis contra doenças bacterianas, graças aos antibióticos. Isso soa como um conto de fadas? Certamente! Nada poderia estar mais longe da verdade. Apesar do amplo acesso à terapia antibiótica, muitas vidas são perdidas devido a patógenos invisíveis aos olhos. A capacidade de desenvolver medicamentos que possam combater cepas resistentes de bactérias não acompanhou a disseminação da resistência. Até agora, as inovações para derrotar estirpes de bactérias resistentes aos antimicrobianos são muito procuradas. Recentemente, pesquisadores do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências (IPC PAS) demonstraram nanopartículas de prata e chá verde como uma ferramenta poderosa contra patógenos como bactérias e leveduras. Seu objetivo era desenvolver um método eficiente para combater bactérias que de outra forma não seriam afetadas por agentes antimicrobianos, como os antibióticos.

Nanopartículas de prata: garantindo um chá antimicrobiano seguro

Varsóvia, Polônia | Postado em 17 de novembro de 2023

Após a descoberta dos antibióticos, ocorreu uma mudança na maldição da humanidade, acelerando o desenvolvimento da medicina e aumentando a expectativa de vida humana. A sua implementação bem-sucedida levou ao rápido desenvolvimento da farmácia, fornecendo cada vez mais medicamentos contra muitos patógenos. No entanto, o uso excessivo de antibióticos levou ao surgimento de resistência a estes compostos, tornando-se uma das maiores ameaças à saúde em todo o mundo. Como resultado, a resistência aos antibióticos surgiu mais rapidamente do que o avanço dos antibióticos. O aparecimento de novos medicamentos no horizonte para combater estes agentes patogénicos é uma faísca de curta duração. Mesmo que pareçamos estar perdendo, ainda há uma chance de derrotar um inimigo invisível.

Esse problema foi pesquisado pela equipe de cientistas do IPC PAS sob a supervisão do Prof. Jan Paczesny, que propôs novas nanoformulações para uso contra patógenos disseminados e desafiadores, como a bactéria ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa e Enterobacter spp.) e outros patógenos de levedura problemáticos, como Candida auris ou Cryptococcus neoformans. Estes microrganismos, tratados com antibióticos disponíveis comercialmente, desenvolvem rapidamente resistência aos antibióticos. Os pesquisadores escolheram o ESKAPE como grupo-alvo, uma vez que esses patógenos levam a doenças graves, desde sepse até mesmo câncer. Como? É aqui que a história começa.

A few months ago, Paczesny’s team decided to try combining silver nanoparticles, which are known for their antimicrobial and antifungal properties, and tea extracts rich in polyphenols additionally possessing antioxidant properties. The concept was built to enhance broad-spectrum efficacy against pathogens using green hybrid silver nanoparticles (AgNPs), which are significantly more effective than all ingredients and even more effective than certain antibiotics. Why are these hybrid particles so special? In their work, three well-known tea varieties: black tea (B-Tea), green tea (G-Tea) and Pu-erh tea (R-Tea) were used as a capping agent, which acts as a stabilizer to protect the synthesized particles from aggregation. In this way, the particles offer a high active surface area compared to other formulations. Additionally, such synthesis is eco-friendly for the use of natural ingredients during precipitation. The structures produced vary in shape and size from 34 to 65 nm, depending on the type of tea used during synthesis, and show different reactivity towards microorganisms.

Inicialmente, nanopartículas de prata produzidas na presença de extratos de chá (B-TeaNPs, G-TeaNPs e R-TeaNPs) foram utilizadas para tratar cepas de bactérias Gram-negativas (E. coli) e Gram-positivas (E. faecium) para testar a efeito em cepas com diferentes morfologias do envelope celular. Eles analisaram as interações entre as nanopartículas fabricadas e os patógenos para determinar a eficácia, comparando os resultados com antibióticos disponíveis comercialmente. Os patógenos ESKAPE foram então testados de acordo com um protocolo para a concentração e composição mais eficaz das partículas, revelando uma diminuição de até 25% no número de células bacterianas em E. faecium e uma diminuição de 90% no caso de E. cloacae. . Curiosamente, as nanopartículas de prata verde também apresentaram atividade antifúngica, levando a uma diminuição de 80% no número de células viáveis ​​de C. auris e de cerca de 90% para C. neoformans.

O primeiro autor, Sada Raza afirma “Além disso, o tamanho das nanopartículas está geralmente relacionado ao efeito citotóxico dos nanomateriais, sendo as partículas menores mais citotóxicas. Isto deve favorecer o controle de AgNPs e R-TeaNPs sobre G-TeaNPs e B-TeaNPs em nossos experimentos. Este não era o caso. Na maioria dos experimentos, C-AgNPs e R-TeaNPs apresentaram a menor eficácia antimicrobiana. Isto está de acordo com outros estudos, que demonstraram que o tamanho não é um fator primário que afeta a atividade antimicrobiana das AgNPs.”

As propriedades antibacterianas e antifúngicas das nanopartículas de prata feitas com extratos de chá são maiores do que as das nanopartículas de prata isoladamente devido ao seu alto teor de compostos fenólicos, isoflavonóides (especialmente catequinas como epigalocatequina (EGC) e galato de epigalocatequina (EGCG)). Estas combinações, utilizando extratos de chá biologicamente ativos e menores quantidades de nanopartículas de prata, parecem ser uma forma potencial de combater uma série de infecções e até mesmo substituir antibióticos em algumas aplicações.

“Estabelecemos que as nanopartículas de prata sintetizadas com extratos de chá têm propriedades antibacterianas mais elevadas do que as nanopartículas de prata isoladamente. Portanto, dosagens mais baixas de TeaNPs poderiam ser utilizadas (0.1 mg mL-1). Confirmamos que, em alguns casos, o efeito sinérgico dos extratos de chá e das nanopartículas de prata permitiu uma eficácia superior à dos antibióticos (ampicilina) quando testados nas mesmas concentrações (0.1 mg mL-1) e após um tempo de exposição relativamente curto de três horas. .” – comenta Mateusz Wdowiak, coautor deste trabalho.

Os pesquisadores descobriram que as nanopartículas híbridas antimicrobianas resultaram em uma redução significativa de bactérias em comparação com antibióticos ou compostos separadamente. Embora nem todas as bactérias tenham sido mortas, esta é uma melhoria significativa que poderia ajudar no tratamento de superbactérias utilizando doses muito mais baixas do que outros compostos disponíveis comercialmente. A quantidade de nanopartículas de prata híbridas necessárias para superar infecções bacterianas ou fúngicas é extremamente baixa, tornando-as econômicas, portanto, a chave para usá-las bem não é apenas a funcionalidade, mas também o baixo custo de aplicação.

É uma abordagem que também pode ser adaptada para combater outras infecções bacterianas de difícil tratamento. As novas nanopartículas desenvolvidas por pesquisadores do IPC PAS podem nos aproximar um passo da eliminação eficaz de superbactérias mortais resistentes a medicamentos, fornecendo uma alternativa aos antibióticos contra bactérias Gram-negativas e Gram-positivas. Este estudo também mostra quanto ainda há trabalho a ser feito neste campo. Os compostos usados ​​separadamente foram muito menos eficazes que o híbrido verde.

No futuro, o principal objetivo dos investigadores é utilizar nanopartículas na vida quotidiana, começando pelas aplicações agrícolas, substituindo compostos nocivos utilizados no campo para ultrapassar infestações nas plantas e aproximar-nos da agricultura biológica. Em maior escala, o material proposto também poderia ser utilizado em aplicações biomédicas, como aditivo em curativos para proteção contra bactérias Gram-negativas e Gram-positivas. Eles esperam usar a nanotecnologia para desenvolver tratamentos mais direcionados para superbactérias resistentes a medicamentos.

O seu trabalho foi publicado na revista Nanoscale Advances e foi financiado pelo National Science Centre, Polónia, no âmbito da bolsa SONATA BIS número 2017/26/E/ST4/00041 e pela Fundação para a Ciência Polaca do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional no âmbito do projecto POIR. 04.04.00-00-14D6/18-00 'Plataformas de sensores híbridos para sistemas fotônicos integrados baseados em materiais cerâmicos e poliméricos (HYPHa)' (programa TEAM-NET).

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