Desenvolvimento de um anfifílico de quitosana: estudo da atividade antimicrobiana e antioxidante

Abstract

O presente projeto de pesquisa teve como objetivo a síntese, caracterização e avaliação da atividade antifúngica de derivados anfifílicos de quitosana modificados com diferentes conteúdos de vanilina contra espécies do gênero Candida, uma classe de fungos responsáveis por infecções que impactam o sistema de saúde e recentemente a sua resistência por antifúngicos comerciais tem dificultado o seu tratamento. Muitos antimicrobianos, como os antifúngicos, pertencem à mesma classe de fármacos, fazendo com que a resistência a um antifúngico específico acarrete na ineficácia de toda uma classe relacionada. Esses fatos culminam na diminuição da eficácia de tratamentos comuns e uma série de problemas na área da saúde, como o aumento da mortalidade, diminuição da proteção à pacientes em procedimentos cirúrgicos e o aumento dos custos com os enfermos. Os polímeros também foram testados para avaliar a atividade antioxidante contra o radical cátion de ABTS. Os radicais livres são compostos químicos derivados de diversas espécies. Essas espécies causam oxidações removendo elétrons de compostos químicos presentes no organismo, tornando-os extremamente reativos. Apesar do combate desses radicais livres ocorrerem de forma natural com antioxidantes endógenos, pode haver um desequilíbrio entre as espécies, o que causaria um aumento dos radicais livres, podendo atingir macromoléculas celulares causando diversos problemas ao organismo. A síntese dos derivados anfifílicos de quitosana de baixa e alta massa molecular (Mw) foi realizada com diferentes porções de vanilina. Identificaram-se os parâmetros estruturais mais importantes para maximizar a atividade fungicida e antioxidante dos derivados. A degradação polimérica foi realizada por meio da reação com nitrito de sódio e confirmada por GPC. O grau de substituição (GS) e o grau de desacetilação (GD) foram analisados por meio da espectroscopia de RMN-H 1 . A citotoxicidade dos polímeros foi avaliada seguindo o método colorimétrico (MTS) com células de fibroblastos NIH3/3T3, cujos resultados apresentaram uma baixa toxicidade para essas células, com a viabilidade celular acima de 70% para todos os polímeros analisados. Os efeitos antimicrobianos foram estudados por determinação da concentração inibitória mínima (CIM) e ensaio fungistático/fungicida. A atividade antioxidante foi analisada por meio da absorbância do radical ABTS em contato com os derivados. A desacetilação dos polímeros foi de 97% de grupos amino livres nos monômeros e a degradação polimérica diminuiu em até 27 vezes as cadeias do polímero ChDD e 23 vezes para o ChCD (polímero desacetilado e acetilado, respectivamente). Destaca-se os resultados obtidos dos polímeros ChCD e ChDDBSV46 que apresentaram atividade antifúngica para a cepa de C. albicans ATCC e os derivados de vanilina-quitosana, ChDDV46 e ChDV52 que demonstraram atividade frente as cepas de isolados clínicos de Candida tropicalis (CT 7008 e CT 7015). Por fim, a atividade de eliminação do radical cátion de ABTS apresentou resultados acima de 80% em quase todas as concentrações, com exceção dos polímeros de partida que na maior concentração (1,5 g L -1 ) não ultrapassaram os 50%. A vanilina demonstrou ser um ótimo antioxidante, sendo o sinergismo dos mecanismos de ação desse fenol aromático com os polissacarídeos o fator principal da atividade antioxidante dos derivados.

The present research project aimed to synthesize, characterize and evaluate the antifungal activity of amphiphilic derivatives of chitosan modified with different amounts of vanillin against species of the genus Candida, a class of fungi caused by infections that impact the health system and recently its resistance by commercial antifungals making their treatment more difficult. Many antimicrobials, such as antifungals, belong to the same class of drugs, which means that resistance to a specific antifungal generates resistance to all related classes. These facts culminate in the decrease in the effectiveness of common treatments and a series of problems in the health area, such as increased mortality, decreased protection for patients in surgical procedures and increased costs for the sick. The polymers were also tested to evaluate a scavenging activity against the cation radical of ABTS. Free radicals are chemical compounds derived from different species. These species cause oxidation by removing electrons from chemical species present in the body, making them extremely reactive. Although the fight against these free radicals occurs naturally with endogenous antioxidants, there may be an imbalance between species, which would cause an increase in free radicals, which could reach cellular macromolecules causing several problems to human health. The synthesis of amphiphilic derivatives of chitosan with low and high molecular weight (Mw) was performed with different portions of vanillin. The most important parameters were identified to maximize the fungicidal and scavenging activity of the derivatives. The polymeric degradation was carried out through the reaction with sodium nitrite and confirmed by GPC. The degree of substitution (DS) and the degree of deacetylation (DD) were evaluated by RMN-H1 spectroscopy. The cytotoxicity of the polymers was evaluated following the colorimetric method (MTS) with NIH3/3T3 fibroblast cells, results obtained with low toxicity for these cells, with cell viability above 70% for all the polymers. The antimicrobial effects were studied by determining the minimum inhibitory concentration (MIC) and fungistatic/fungicide assay. The antioxidant activity was analyzed by the absorbance of the radical in contact with the derivatives. The deacetylation of the polymers reached 97% of the free amino groups in the monomers and the polymeric degradation decreased by up to 27 times the chains of the ChDD polymer and 23 times for the ChCD (deacetylated and acetylated polymer, respectively). The results obtained from the ChCD and ChDDBSV46 polymers, which demonstrated antifungal activity for the strain of C. albicans ATCC and the vanillin-chitosan derivatives (ChDDV46 and ChDV52) which demonstrated activity against strains of Candida tropicalis (CT 7008 and CT 7015). Finally, the capacity of eliminating the cation radical of ABTS presented results above 80% in almost all concentrations, except the starting polymers which in the highest concentration (1.5 g L-1) did not exceed 50%. Vanillin is a great antioxidant and the synergism of this phenol aromatic mechanisms with polysaccharides being the main factor of the derivates antioxidant activity.