Materiais anti-infectivos para dispositivos biomédicos: estudos de atividade antiadesiva de materiais modificados com ácido elágico

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dc.contributor.advisorTrentin, Danielle da Silvapt_BR
dc.contributor.advisor-coMacedo, Alexandre Josépt_BR
dc.contributor.authorRodrigues, Vitória Elsnerpt_BR
dc.contributor.departmentPrograma de Pós-Graduação em Biociênciaspt_BR
dc.date.accessioned2025-10-14T17:10:56Z
dc.date.available2025-10-14T17:10:56Z
dc.date.date-insert2025-10-14
dc.date.issued2024-10-29
dc.descriptionDissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Biociências, Fundação Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre.pt_BR
dc.description.abstractAs taxas de infecção em Unidades de Tratamento Intensivo alcançam 45% e essa alta frequência está associada ao uso de dispositivos biomédicos, especialmente ventilador mecânico, cateter venoso central e cateter urinário. Estes dispositivos podem ser fabricados a partir de distintos polímeros, mas o silicone destaca-se por ser um material comum entre os três. Infecções relacionadas a dispositivos biomédicos levam ao aumento no tempo de internação, maior custo de antibioticoterapia e de procedimentos diagnósticos e a piores desfechos clínicos. Resultados prévios do grupo de pesquisa identificaram o ácido elágico como agente atóxico para larvas de Galleria mellonella e antibiofilme frente a Staphylococcus aureus. O presente trabalho visa avaliar a atividade antibiofilme de ácido elágico frente a patógenos Gram-positivos, quando na forma livre ou adsorvido/incorporado em biomateriais poliméricos. A formação de biofilme e crescimento de cepas padronizadas de S. aureus, Staphylococcus epidermidis e Enterococcus faecalis expostos ao ácido elágico foram avaliados pela técnica de cristal violeta e microdiluição em caldo, respectivamente, e quanto à viabilidade da linhagem de fibroblasto humano (MRC-5), pela técnica de MTT. Além disso, foi avaliado o índice de hidrofobicidade de superfície das células bacterianas. Posteriormente, silicone foi preparado e o ácido elágico foi introduzido a partir de quatro diferentes técnicas, a saber: spin coating, dip coating, incorporação na matriz e swellencapsulation-shrink. Estes materiais foram avaliados quanto à adesão e por contagem bacteriana. A presença dos agentes nos biomateriais foi avaliada por FTIR, TGA e MEV. Foi observada inibição da formação de biofilme para E. faecalis e S. aureus, sem ação sobre o crescimento bacteriano, frente ao ácido elágico em sua forma livre, além disso, o composto se demonstrou atóxico para as células MRC-5. Para S. epidermidis, não houve atividade. Houve aumento significativo na hidrofobicidade da superfície celular quando S. aureus e E. faecalis, que possuem uma superfície hidrofílica, foram tratados com ácido elágico. Por outro lado, para S. epidermidis, que apresenta uma superfície hidrofóbica, a hidrofobicidade da superfície celular não foi alterada pelo ácido elágico. Esses achados indicam que o ácido elágico induz alterações nas superfícies hidrofílicas de S. aureus e E. faecalis, seja pela alteração de adesinas de superfície ou pela formação de cobertura física na superfície bacteriana, prevenindo a interação bactéria-biomaterial, o que está diretamente correlacionado com a atividade antibiofilme. As amostras de silicone modificadas não demonstraram ação antibiofilme, em contrapartida, os materiais apresentaram alterações após modificação, como presença de rugosidades na superfície dos materiais modificados pelas técnicas de dip coating e swell-encapsulation-shrink em todas as concentrações e as análises de FTIR e TGA evidenciaram a presença do composto nas técnicas de dip coating e incorporação na matriz. Estes resultados sugerem que a ação antibiofilme do ácido elágico ocorre através de contato direto com as células bacterianas, e que este agente não é ativo quando adsorvido/imobilizado em silicone. Este trabalho contribui na compreensão das interações entre biomateriais e células bacterianas, visando o futuro desenvolvimento de tecnologias para materiais anti-infectivos.pt_BR
dc.description.abstract-enInfection rates in Intensive Care Units reach 45%, and this high frequency is associated with the use of biomedical devices, particularly mechanical ventilators, central venous catheters, and urinary catheters. These devices can be made from different polymers, but silicone stands out as a common material among the three. Device-related infections lead to prolonged hospital stays, increased costs for antibiotic therapy and diagnostic procedures, and worse clinical outcomes. Previous results from the research group identified ellagic acid as a nontoxic agent for Galleria mellonella larvae and as an antibiofilm agent against Staphylococcus aureus. This study aims to evaluate the antibiofilm activity of ellagic acid against Gram-positive pathogens, in its free form or adsorbed/incorporated into polymeric biomaterials. The biofilm formation and growth of standardized strains of S. aureus, Staphylococcus epidermidis, and Enterococcus faecalis exposed to ellagic acid were evaluated using the crystal violet technique and broth microdilution method, respectively. The viability of human fibroblast cells (MRC-5) was assessed using the MTT assay. Additionally, the surface hydrophobicity index of bacterial cells was analyzed. Silicone samples were prepared, and ellagic acid was introduced using four different techniques: spin coating, dip coating, matrix incorporation, and swell-encapsulation-shrink. These materials were assessed for bacterial adhesion and colony counts. The presence of the agent in the biomaterials was evaluated by FTIR, TGA, and SEM analyses. Biofilm formation was inhibited for E. faecalis and S. aureus without affecting bacterial growth when exposed to ellagic acid in its free form. Moreover, the compound proved nontoxic to MRC-5 cells. For S. epidermidis, no activity was observed. A significant increase in surface hydrophobicity was detected when S. aureus and E. faecalis, which have hydrophilic surfaces, were treated with ellagic acid. Conversely, for S. epidermidis, which has a hydrophobic surface, ellagic acid did not alter surface hydrophobicity. These findings suggest that ellagic acid induces changes in the hydrophilic surfaces of S. aureus and E. faecalis, either by modifying surface adhesins or forming a physical coating on the bacterial surface, thus preventing bacteriabiomaterial interaction, directly correlating with its antibiofilm activity. Modified silicone samples did not exhibit antibiofilm activity. However, changes were observed in the modified materials, such as surface roughness in samples treated by dip coating and swellencapsulation-shrink techniques at all concentrations. FTIR and TGA analyses confirmed the presence of the compound in dip coating and matrix incorporation techniques. These results suggest that the antibiofilm action of ellagic acid occurs through direct contact with bacterial cells and that the agent is inactive when adsorbed/immobilized in silicone. This study contributes to understanding the interactions between biomaterials and bacterial cells, aiming for the future development of anti-infective material technologies.en
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufcspa.edu.br/handle/123456789/3408
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.relation.requiresTEXTO - Adobe Readerpt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/
dc.subjectBactérias Gram-Positivaspt_BR
dc.subjectBiofilmespt_BR
dc.subjectÁcido Elágicopt_BR
dc.subjectMateriais Biocompatíveispt_BR
dc.subjectModificação de Superfíciept_BR
dc.subject[en] Gram-Positive Bacteriaen
dc.subject[en] Biofilmsen
dc.subject[en] Ellagic Aciden
dc.subject[en] Biocompatible Materialsen
dc.subject[en] Surface Modificationen
dc.titleMateriais anti-infectivos para dispositivos biomédicos: estudos de atividade antiadesiva de materiais modificados com ácido elágicopt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
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