UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC
CURSO DE FISIOTERAPIA
MIRELI VENÂNCIO MENDONÇA
PREPARAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E ESTUDOS BIOLÓGICOS DAS
NANOPARTÍCULAS DE PRATA IN VITRO NAS BACTÉRIAS
PNEUMÔNICAS
CRICIÚMA, JUNHO DE 2009
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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC
CURSO DE FISIOTERAPIA
MIRELI VENÂNCIO MENDONÇA
PREPARAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E ESTUDOS BIOLÓGICOS
DAS NANOPARTÍCULAS DE PRATA IN VITRO NAS BACTÉRIAS
PNEUMÔNICAS
Trabalho de Conclusão de Curso,
apresentado para obtenção do grau de
Bacharel no Curso de Fisioterapia da
Universidade
do
Extremo
Sul
Catarinense, UNESC.
Orientador
técnico:
Eduardo Ghisi Victor.
CRICIÚMA, JUNHO de 2009.
Profº.
MSc.
4
5
Dedico este Trabalho, com muito
carinho, aos meus Pais, Cida e
Berto e meu filho, Luis Gabriel
que muito fizeram para a
concretização do mesmo.
6
AGRADECIMENTOS
Agradeço em primeiro lugar á DEUS pela vida.
Agradeço em especial aos meus pais, que são acima de tudo um
exemplo de vida, são meus melhores amigos, que ensinaram a ser a pessoa
que sou hoje. Muito obrigado por tudo que continuam fazendo por mim, pela
dedicação, carinho, respeito, força, paciência, e amor sem limites que sinto de
vocês todos dos dias, amo vocês.
Um agradecimento mais que especial ao meu filho Luis Gabriel, por
ser minha vida, meu amor, minha força para enfrentar todas as dificuldades.
Obrigada meu filho por me mostrar a grande força que possuo, sendo que nem
eu mesma conhecia. Filho, você é minha grande inspiração para vida, te amo
meu amor. Estendo meus agradecimentos a todos de minha família, que de
alguma forma contribuíram positivamente na minha vida. Um obrigado muito
especial a minha avó Maurina, meus primos Gisele e Juliano, tia Gorette e tio
Moacir.
Agradeço aos meus amigos, em especial, Daniela Boaroli, André
Baggio, Renan de Bom, Mirella Abatti, Bruno Conti, Marcela Damiani, pelo
carinho e amizade. Vocês ficarão guardados sempre em meu coração.
Um agradecimento especial a Livia Oliveira, por estar sempre
comigo, apoiando, ajudando sempre. Amo você minha amiga.
Um agradecimento muito especial ao Mario César Baldin que se
tornou presente na minha vida em um momento muito importante, tornando
especial sua importância não apenas na minha vida acadêmica, ajudando de
forma incondicional para que meu projeto de TCC pudesse ser concluído, mas
também como sendo uma pessoa muito especial em meu coração. Te adoro
Mar.
Agradeço à todos do laboratório LASICOM, que de alguma forma
contribuíram para que meu trabalho pudesse ser concluído, ao meus colegas e
amigos, Juliana, Daiane, Mayla, Marcos Vinicios, Larissa, Joana, Tainá,
Natália, Luis Felipe, Felipe Somariva, Felipe, Thauan, João Vitor, Alexandre,
Junior, ... Foi maravilhosa a experiência que tive com vocês no LASICOM, sinto
7
um carinho especial por todos. Obrigada a Geovana Dagostim por sua atenção
e dedicação constantes, para realização do meu trabalho.
Obrigada aos meus professores, que sempre buscaram ensinar e
transmitir seus conhecimentos. Em especial ao meu orientador, pela dedicação
e confiança depositadas. Obrigada aos professores: Bárbara, Ariete, Adriano,
Willians e Cláudio por seus ensinamentos e carinho.
Agradecimento a todos os funcionários, que contribuíram de forma
positiva nos nossos estágios.
Um agradecimento ao professor Marcos Marques da Silva Paula
(Bocão) pela oportunidade em concretizar meu trabalho, obrigada pela
paciência e atenção. Estendo meus agradecimentos aos professores Luciano
Silva e Roberto Cantú pelos ensinamentos.
Á todos que contribuíram de alguma forma em meu trabalho, o meu
muito obrigado.
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“Um pensamento que não
resulta em ação não é grande
coisa, mas uma ação que não
provém de um pensamento
não é coisa alguma”.
George Bernarmos
9
RESUMO
Nanotecnologia é a ciência que estuda os compostos nanoparticulados, sendo
compreendida numa dimensão de 0,1 a 100 nanômetros. Nanopartículas de
prata estão sendo muito estudadas por apresentarem grande potencial
antimicrobiano. O objetivo deste trabalho foi analisar os efeitos in vitro das
nanopartículas de prata e da impregnação das mesmas em material polimérico
nas bactérias pneumônicas. Este trabalho realizado no Laboratório de Síntese
de Compostos Multifuncionais (LASICOM) da Universidade do Extremo Sul
Catarinense (UNESC), descreve a preparação e caracterização de
nanopartículas de prata e da sua impregnação no copolímero poli-{ácido
acrílico-co-estireno} sulfonado, impregnados com duas concentrações de
nanoprata cada amostra, sendo 32 e 64 PPM de nanoprata impregnada no
disco de papel filtro, 1600 e 3200 PPM de nanoprata incorporada no polímero,
respectivamente. A emulsão de prata nanoparticulada foi preparada por meio
de redução química do AgNO3 por NaBH4, utilizando Citrato de Sódio como
agente estabilizante. A preparação de nano prata foi monitorada pela banda de
absorbância de Superfície Plasmon Ressonante por meio de
espectrofotometria de UV-visível. Os estudos da avaliação antimicrobiana
foram realizados com as bactérias Staphylococcus aureus (ATCC 6538) e
Pseudomonas aeroginosa (ATCC 27853), crescidas por um período de 24
horas, sendo que as placas já contendo as amostras também foram incubadas
24 horas, mostrando atividade antimicrobiana das mesmas após este período.
O efeito das nanopartículas de prata na bactéria Staphylococcus aureus (ATCC
6538) foi confirmada através presença de halo de 9 mm na superfície da placa,
sendo que as atividades antimicrobianas da nanoprata na bactéria
Pseudomonas aeroginosa (ATCC 27853) e no copolímero poli-{ácido acrílicoco-estireno} sulfonado com nanopartículas de prata foram confirmadas pela
presença de inibição do crescimento da cultura bacteriana na superfície do
polímero. Estes resultados confirmam para o presente estudo que as
nanopartículas de prata funcionam como uma opção para controle bactericida.
Palavras-chave: Atividade antimicrobiana. Nanopartículas de prata. Bactérias
pneumônicas.
10
ABSTRACT
Nanotechnology is the science involved with nanoparticulated compounds,
presenting a dimension of 0,1 to 100 nanometers. Silver nanoparticles have
been largely studied because of its great antimicrobial effect. This study aimed
at analyzing the silver nanoparticles in vitro effects and its impregnation on
polymeric material in pneumonical bacteria. This study was performed in
Laboratório de Síntese de Compostos (LASICOM) of Universidade do Extremo
Sul Catarinense (UNESC), and describing the silver nanoparticle preparation
and characterization and its impregnation on sulfonated copolymer poly-{acrylicco-styrene acid}, impregnated with two concentrations of nanosilver each
sample, 32 and 64 PPM of nanosilver impregnated on paper filter disks, 1600
and 3200 PPM of nanosilver incorporated on the polymer, respectively. The
nanoparticulated silver emulsion was prepared through chemical reduction of
AgNO3 by NaBH4, using Sodium Citrate as the stabilizing agent. The nanosilver
preparation was monitored by absorbance bands of Resonant Plasmon through
UV-visible spectrophotometry. The antimicrobial evaluation studies were
performed with the bacteria Staphylococcus aureus (ATCC 6538) and
Pseudomonas aeroginosa (ATCC 27853), growing during 24-hour period,
whereas the sample plaques were also incubated for 24 hours, showing its
antimicrobial activity after this period. The nanosilver effect on the bacteria
Staphylococcus aureus (ATCC 6538) was confirmed by the presence of halo 9
mm on plaque surface, considering that the nanosilver antimicrobial activities on
bacteria Pseudomonas aeroginosa (ATCC 27853) and on the copolymer poly{acrylic-co-styrene acid} sulfonated with silver nanoparticles were confirmed by
the presence of bacterial culture growing inhibition on polymer surface. In this
study, the results could confirm that the silver particles can be an option for
controlling bacteria
Keywords: Antimicrobial activity. Silver nanoparticles. Pneumonical bacteria.
11
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO................................................................................................12
2 CONTEXTUALIZAÇÃO TEÓRICA................................................................17
2.1 Nanotecnologia: visão geral.....................................................................17
2.1.1 Nanopartículas de prata.........................................................................18
2.1.2 Propriedades antimicrobianas de nanocompósitos empregando AgNPs....................................................................................................................19
2.1.3 Aplicações de Ag-NPs com atividade antimicrobiana........................20
2.1.4 Toxicologia e nanomateriais..................................................................21
2.1.5 Impregnação de Nanopartículas em polímeros...................................23
2.2 Fisiologia das Vias Respiratórias pulmonares…....................................23
2.3 Pneumonia..................................................................................................25
2.3.1 Definição..................................................................................................25
2.3.2 Incidência................................................................................................25
2.3.3 Tipos de Pneumonia...............................................................................26
2.3.4 Epidemiologia.........................................................................................27
2.3.5 Etiologia e Fatores de Risco..................................................................28
2.3.6 Fisiopatologia e Manifestações clínicas...............................................29
2.3.7 Diagnóstico.............................................................................................30
2.3.8 Tratamento..............................................................................................30
3 MATERIAIS E MÉTODOS..............................................................................32
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO.....................................................................35
5 CONCLUSÃO.................................................................................................43
REFERÊNCIAS.................................................................................................45
12
1 INTRODUÇÃO
Nos últimos tempos vem ocorrendo uma transformação na ciência e
na tecnologia, mostrando que os materiais em nanoescala podem apresentar
propriedades que diferem daquelas em escala macroscópica. A esta ciência
que estuda estes novos materiais em escala nanométrica foi atribuído o nome
de nanociência, porém é mais comumente chamada de nanotecnologia
(DURAN et al., 2006).
O campo da nanotecnologia encontra-se compreendido na dimensão
de 0,1 à 100nm. Apesar de a ciência dos átomos e moléculas simples e a
ciência da matéria já estarem bem estabelecidas e fundamentadas, a
nanotecnologia encontra-se em uma fase inicial, pois ainda há muito a ser
estudado sobre o comportamento dos materiais em nanoescala (DURAN et. al.
2006).
As partículas em tamanho nanométrico apresentam uma grande
área superficial, além de exibirem propriedades ópticas, magnéticas,
mecânicas ou químicas que diferem das superfícies e partículas em escala
macroscópicas (QUINA, 2004).
“Na forma de nanopartículas, as propriedades da prata são
significativamente aumentadas em virtude do aumento dos pontos de contato
disponíveis no material” (PARUSSULO, SOUSA e NAKATANI, S/D).
As nanopartículas de prata possuem diversas propriedades,
apresentando um largo espectro de aplicações na atual tecnologia, existem
estudos sendo realizados para conferir a sua ação antimicrobiana. Porém
existem poucos estudos referentes à saúde humana, no que diz respeito a
seus efeitos no sistema biológico, bem como seus possíveis efeitos tóxicos
(AKARI, 2007).
Observa-se
que
este
metal
nanoparticulado
apresenta
possivelmente ação antimicrobiana, deve-se, portanto estudar cientificamente
seus efeitos em diversas patologias, tais como as infecções respiratórias
destacando-se, portanto, as pneumonias as quais apresentam um alto índice
de óbito e de internação hospitalar. A pneumonia é uma infecção que vem
13
provocando o aumento do tempo de internação, causando, consequentemente
considerável aumento nos custos do tratamento (FRANCO, PEREIRA,
TORRES, 1998).
Frente as condicionantes expostas anteriormente, apresenta-se a
seguinte questão problema: Quais os efeitos in vitro das nanopartículas de
prata em bactérias pneumônicas?
Para melhor direcionar o problema apontam-se as seguintes
questões norteadoras da pesquisa:
a) As nanopartículas de prata in vitro apresentam ação sobre
as bactérias Pseudomonas aeroginosa e Staphylococcus
aureus ?
Há muito tempo sabe-se que a prata apresenta ação bactericida
sendo eficaz na destruição de inúmeros organismos patogênicos (CLEMENT &
JARRETT, 1994).
Há relatos na literatura sobre as nanopartículas de prata estarem
aderidas nas superfícies das bactérias causando a ela um déficit na respiração
celular, bloqueando seu sistema de energia. Pesquisas realizadas mostram
que foram afetados pela prata, apenas a superfície da célula contendo grupos
(-SH) como as células das bactérias, porém as células que fazem parte da
classe dos mamíferos, não apresentarem grupos (-SH) exteriores, ou na
superfície. Portanto os íons de prata não são capazes de permear através das
membranas das células dos mamíferos e posteriormente reagir com o interior
da célula contendo grupos de –SH (DAVIES & ETRIS, 1997).
Portanto acredita-se que as nanopartículas de prata apresentam
efeito bactericida sobre as bactérias pneumônicas.
b) As nanopartículas de prata quando impregnadas ao tubo
orotraqueal apresentam ação sobre as bactérias Pseudomonas
aeroginosa e Staphylococcus aureus?
14
Instrumentos médicos, como cateteres quando revestidos e
impregnados com materiais contendo prata foram desenvolvidos na esperança
de retardar a formação bacteriana durante os procedimentos médicos (COOK,
COSTERTON, & DAROUICHE, 2000).
Pesquisas recentes realizadas no Laboratório Nacional de SEUL
(Coréia do Sul) indicaram que as nanopartículas de prata quando impregnadas
em polímeros específicos, tornam-se um dos melhores materiais poliméricos
utilizados para tratamento de ferimentos devido ao seu efeito antimicrobiano,
portanto são opções que devem ser mais estudas para tornarem-se viáveis e
consequentemente serem utilizadas na indústria médica (HONG, 2006).
Portanto,
crê-se
que
as
nanopartículas
de
prata
quando
impregnadas no tubo orotraqueal e expostas às bactérias, terão efeito
bactericida.
O objetivo geral desta pesquisa foi analisar os efeitos in vitro das
nanopartículas de prata e da impregnação de nanopartículas de prata no tubo
orotraqueal em bactérias pneumônicas. Os objetivos específicos incluíram
analisar os efeitos das NP´s Ag na bactéria Pseudomonas aeroginosa e
Staphylococcus aureus, investigar os efeitos da impregnação de NP´s Ag em
tubo orotraqueal nas bactérias Pseudomonas aeroginosa e Staphylococcus
aureus.
Nanotecnologia envolve a criação e a manipulação de materiais em
nanoescala,
para
criar
produtos
que
exibem
novas
propriedades.
Recentemente, nanomateriais tais como nanotubos, nanofios, fulerenos e
pontos quânticos, tem recebido enorme atenção por criar novos tipos de
ferramentas analíticas para biotecnologia e ciências da vida. Nanomateriais,
cujas dimensões estão compreendidas na faixa de 1 a 100nm, tem sido usados
para criar dispositivos únicos numa escala nanométrica e apresentando novas
propriedades funcionais físicas e químicas (DURAN et. al, 2006; ZHAO et al.
2006).
Estudos recentes vêm demonstrando que quando se impregna
nanopartículas em materiais poliméricos estes tornam-se versáteis e podem ter
grande utilização nas aplicações médicas (MARTINS ET AL., 2007)
15
Recentemente as nanopartículas metálicas têm atraído a atenção de
muitos cientistas, tanto no campo cientifico como tecnológico, pois realizando a
Incorporação de metais nanoparticulados em matrizes poliméricas obtem-se
materiais com maior resistência mecânica e estabilidade térmica, apresentando
diversas propriedades ópticas, magnéticas ou elétricas, além de serem uma
nova alternativa para diversas aplicações médicas (ZHU et al., 2001; FOGG et
al.,2001).
Há muito tempo se sabe que a prata apresenta ação bactericida
sendo eficaz em inúmeros agentes patogênicos, tendo seu auge na 2ª Guerra
Mundial e vindo sendo estuda até hoje (CLEMENT & JARRETT, 1994;
SEGALA, 2009).
Dados do Brasil, de 2002, informam a pneumonia é responsável por
36,3% das internações por causas respiratórias. A pneumonia é uma doença
inflamatória das vias aéreas que atinge o parênquima pulmonar. As taxas de
incidência são relativamente altas em países em desenvolvimento, onde a
maior proporção da doença ocorre devido a causas bacterianas. Atualmente
evidencias demonstram que a faixa etária é um forte fator que influência os
indicadores da pneumonia, sendo que a faixa etária menor que 2 anos e maior
65 de idade são os mais propensos a adquirir a doença. A pneumonia é um
problema de saúde pública que é responsável por alta taxa de mortalidade,
portanto, deve ser dada a devida importância a esta patologia, por meio de
pesquisas que busquem a correta prevenção e principalmente o correto
tratamento, sendo este de forma eficaz, no menor tempo possível para evitar
complicações (Silva et al., 2006).
O tema foi proposto com a pretensão de ampliar conhecimentos na
área de pesquisa, através da realização de projetos que envolvam a pesquisa
na área de nanotecnologia com o intuito de desenvolver novos conhecimentos
científicos e novas alternativas terapêuticas para as infecções respiratórias.
Como delineamento, este estudo caracteriza-se por uma pesquisa
experimental.
Este trabalho está divido em cinco capítulos, assim distribuídos: o
atual; capítulo 2: Contextualização Teórica composta pelos seguintes capítulos:
2.1 Nanotecnologia: visão geral, 2.1.1 Nanopartículas de prata, 2.1.2
16
Propriedades antimicrobianas de nanocompósitos empregando Ag-NPs, 2.1.3
Aplicações de Ag-NPs com atividade antimicrobiana, 2.1.4 Toxicologia e
nanomateriais, 2.1.5
Impregnação de Nanopartículas em polímeros, 2.2
Fisiologia das Vias Respiratórias pulmonares, 2.3 Pneumonia, 2.3.1 Definição,
2.3.2 Incidência, 2.3.3 Tipos de Pneumonia, 2.3.4 Epidemiologia, 2.3.5
Etiologia e Fatores de Risco, 2.3.6 Fisiopatologia e Manifestações clínicas,
2.3.7 Diagnóstico, 2.3.8 Tratamento; capítulo 3: Materiais e Métodos,
subdivididos em: Características do estudo; Procedimentos da Pesquisa;
capítulo 4: Resultados e Discussão; capítulo 5: Conclusão.
17
2 CONTEXTUALIZAÇÃO TEÓRICA
2.1 Nanotecnologia: visão geral
Uma revolução vem acontecendo na ciência e tecnologia desde
quando começaram a estudar mais profundamente os materiais em escala
nanométrica
–
materiais
em
nanoescala
podem
apresentar
novos
comportamentos e/ou propriedades diferentes daquelas que geralmente
apresentam em escala macroscópica. O ramo da ciência que estuda esses
novos materiais/comportamentos foi atribuído o nome de nanociência, ou mais
comumente conhecido, nanotecnologia. O campo da nanotecnologia encontrase compreendido na dimensão de 0,1 à 100nm. (DURAN et al., 2006).
Fonte: www.ofitexto.com.br/conteudo/deg_230778.htm
A nanotecnologia teve seu início com o físico Richard Feynman em
1959 quando em uma conferência no California Institute of Technology,ele
afirmou que em um futuro não muito distante os cientistas iriam poder
manipular átomos, desde que as leis da natureza fossem mantidas,
possibilitando a construção de novos materiais ainda inexistentes na natureza
(SANTANA, MARTINS & ALVES, 2008).
18
A nanotecnologia diz respeito a materiais e sistemas cujas estruturas
e componentes exibem propriedades e fenômenos físicos, químicos e/ou
biológicos significativamente novos e modificados devido a sua escala
nanométrica. O objetivo é explorar essa propriedade por meio de controle de
dispositivos em níveis atômicos, moleculares, supramoleculares e aprender a
fabricar e usar esses dispositivos de maneira eficiente. A síntese e o controle
dos materiais em nano-escala podem antecipar a fabricação e o controle da
estrutura da matéria num nível molecular e representam o início de uma nova e
revolucionária era, onde poderemos ter acesso a novas propriedades e
comportamento de materiais e dispositivos de uma forma nunca vista antes
(DURAN et al., 2006).
A Nanotecnologia oferece a perspectiva de grandes avanços que
permitam melhorar a qualidade de vida e ajudar a melhorar o meio ambiente,
porém como em qualquer outra área da tecnologia que faz uso intensivo de
novos materiais e substâncias químicas, ela também trás consigo alguns riscos
ao meio ambiente e à saúde humana em geral (QUINA, 2004).
2.1.1 Nanopartículas de prata
A prata é um metal precioso e de alta condutividade elétrica. Na
forma de nanopartículas suas propriedades tornam-se aumentadas em razão
do aumento dos pontos de contato disponíveis no material, ou seja, as
propriedades dessas nanopartículas diferem daquelas em escala macroscópica
(PARUSSULO, ZOUZA & NAKATANI, S/D).
Uma das formas de obtenção das nanopartículas de prata é através
da redução química de nitrato de prata usando borohidreto de sódio (NaBH4)
como agente redutor em um sistema água em óleo de miscelas reversas,
usando um surfactante como agente estabilizador. O NaBH4 é amplamente
usado como agente redutor na síntese de nanopartículas de prata (ZHAO et al.,
2006).
Outra forma descrita é através da preparação das nanopartículas
com ácido mercaptosulfônico como estabilizador, fazendo com que fiquem
carregadas negativamente em solução aquosa, com isso produziu-se
nanopartículas esféricas estáveis, com diâmetro de aproximadamente 8nm.
19
Essas nanopartículas foram utilizadas para a produção de filmes multicamadas
com um policátion (ZHAO et al., 2006).
Em um estudo realizado foi investigado um novo tipo de material
nanocompósito baseado em nanopartícula de prata e complexos de rutênio (II).
O objetivo foi preparar soluções coloidais de nanopartícula de prata e controlar
o seu tamanho pela relação de Ag/[Ru] (MAYER, DUMAS & SÉCHERES,
2004).
As propriedades físicas e foto-físicas dos metais em escala
nanométrica são influenciadas pela forma das nanopartículas, podendo ser
nanoesféricas, nanotubos e nanofilamentos.
Uma nova estratégia foi desenvolvida para a obtenção de nanotubos
e nanofios. Uma “semente” de prata pré-formada foi usada para promover o
crescimento de prata na solução, pela redução química de um sal de prata. A
presença de uma micela tubular na solução promoveu a formação de tubos de
prata (JANA, GEARHEART & MURPHY, 2001).
2.1.2 Propriedades antimicrobianas de nanocompósitos empregando AgNPs
Constantemente
microorganismos.
os
Intensivas
seres
humanos
pesquisas
são
são
feitas
infectados
com
por
materiais
antimicrobianos contendo uma variedade de agentes inibidores de crescimento
ou biocidas. Entre eles a prata e os íons de prata têm sido bem reconhecidos
pelo seu forte efeito bacteriostático e bactericida, bem como sua ampla
atividade antimicrobiana. Assim, são fortes candidatos a revestimento para
equipamentos médicos.
A prata tem uma ação bactericida conhecida há muito tempo, sendo
eficaz na destruição de mais de 650 organismos patogênicos. Acredita-se que
os metais pesados liberam os íons que reagem com os grupos tióis e grupos (SH) das proteínas da superfície. Tais proteínas projetam-se através da
membrana celular bacteriana, permitindo o transporte dos nutrientes através da
parede celular. Íons monovalentes de prata (Ag+) substituem o cátion
hidrogênio (H+) de grupos (-SH) ou grupos tióis, inativando a proteína e assim,
20
diminuindo a permeabilidade da membrana, que pode causar eventualmente a
morte celular (CLEMENT & JARRETT, 1994; FENG et al., 2000).
A reação da prata monovalente com grupos (-SH) produz grupos (SAg) muito mais estáveis na superfície bacteriana da célula. Um estudo mostra
que somente na superfície da célula contendo grupos (-SH) foram afetados
pela prata, constatando uma ausência de prata no interior da célula bacteriana.
Isto poderia explicar porque somente as bactérias e os vírus são afetados pelos
íons prata, ao contrário das células que fazem parte da classe dos mamíferos,
não apresentarem grupos (-SH) exteriores, ou na superfície. Segundo estes
estudos, os íons prata não são capazes de permear através das membranas
celulares e então reagir com o interior celular (contendo grupos –SH), tornando
a prata relativamente não tóxica aos seres humanos e aos animais (DAVIES &
ETRIS, 1997).
2.1.3 Aplicações de Ag-NPs com atividade antimicrobiana
A prata já vem sendo usada há muito tempo como agente
antimicrobiano, porém teve seu auge na 2º Guerra Mundial. Eram utilizadas
injeções de prata em soldados feridos da guerra, com o intuito de minimizar a
infecção (SEGALA, 2009).
As mais intensas aplicações das nanopartículas de prata estão na
indústria médica. Produtos contendo prata, tais como pomadas tópicas que
contém sulfadizima de prata, foi usada para inibir infecções e impedir o
aparecimento de feridas (DURAN et al., 2006).
Nos últimos anos, novos produtos foram lançados no mercado norteamericano, como: Acticoat, uma película de polietileno revestida com
nanopartículas de prata; e Silverlon, um tecido feito de fibras de poliamida
revestido com prata (KLAUS et al., 1999; SILVER, 2003).
Catéteres revestidos e impregnados com materiais contendo prata
foram desenvolvidos na esperança de retardar a formação bacteriana e da
formação de biofilmes durante os procedimentos médicos. Recentemente,
materiais impregnados com prata têm sido implantados como válvulas do
coração (COOK, COSTERTON, & DAROUICHE, 2000).
21
Pesquisas têm sido realizadas no Laboratório Nacional de Seul
(Coréia do Sul), sobre o efeito antimicrobiano de nanofibras de PVA contendo
nanopartículas de prata. PVA é um polímero biocompatível solúvel em água,
tornando-o um dos melhores materiais poliméricos para ataduras e curativos
para ferimentos. A completa proteção antimicrobiana de um dispositivo capaz
de liberar íons prata indica que tais materiais podem brevemente ser opções
viáveis na indústria médica (HONG, 2006).
As nanopartículas de prata também estão presentes nos artigos
esportivos, como meias atléticas e até em sacos de dormir. Entretanto, em
quase todos os casos, a informação a respeito da segurança pública e a
importância real de tais materiais são indisponíveis ou inexistentes (DURAN et
al., 2006).
2.1.4 Toxicologia e nanomateriais
Apesar da ampla variedade de aplicações que estão sendo
desenvolvidas e investigadas para materiais com nanopartículas de prata,
muito pouco se sabe a respeito dos efeitos das nanopartículas de prata no
ambiente e na saúde humana em geral.
Apesar das diversas aplicações das nanopartículas de prata, pouco
sabe-se dos efeitos destes metais nanoparticulados na saúde humana em
geral (SEGALA, 2009).
A prata coloidal foi removida oficialmente da Farmacopéia dos
Estados Unidos em 1975, quando se descobriu que o uso em longo prazo das
preparações de prata levaria a uma doença conhecida como Argyria; uma
condição que torna a pele com a coloração acinzentada causada pelo depósito
de sais de prata na epiderme e nos órgãos internos (WADHERA & FUNG,
2005; FUNG & BOWEN, 1996).
22
Fotografia de Paul Karason, o “homem azul”.
A maioria dos pesquisadores acredita que os íons e as
nanopartículas de prata não causam nenhum efeito tóxico nos animais pelo
fato das células animais não possuírem grupos tióis exteriores e, portanto, não
há interação com a prata. Pesquisadores do Departamento de Biologia da
Universidade de Dayton (Dayton, Ohio), investigaram o efeito da prata em
gametócitos, ou células adultas. Os resultados destes estudos indicaram que a
sensibilidade das células adultas do C18-4 germline foi bastante sensível as
nanopartículas de prata do que outras linhas celulares geralmente usadas em
estudos de toxidade (BRAYDICH-STOLLE, 2005).
Nanopartículas de prata com 15 nm de diâmetro são capazes de
reduzir drasticamente a função das mitocôndrias, que são responsáveis em
converter nutrientes em energia em forma de ATP. O estudo sugeriu que a
prata nanoparticulada poderia ser tóxica para ossos e outros tecidos que
poderiam estar em contato direto com dispositivos médico implantados. Os
autores compararam a citotoxidade das nanopartículas de prata no germline da
célula adulta com metais nanopartículados, como o cádmio, o alumínio, e o
molibdênio, concluindo que a prata era de maneira surpreendente mais tóxica
aos gametócitos do que os outros metais, inclusive, as nanopartículas do
cádmio (BRAYDICH-STOLLE, 2005).
23
2.1.5 Impregnação de Nanopartículas em polímeros
A palavra polímero se origina do grego poli (muitos) e mero (unidade
de repetição), sendo assim o polímero é uma macromolécula composta por
muitas unidades de repetição denominadas meros, ligados por ligação
covalente. Muitas propriedades físicas dos polímeros são dependentes do
comprimento da molécula e de sua massa molecular, sendo que os polímeros
normalmente envolvem uma larga faixa de valores de massa molecular,
espera-se,
portanto
uma
grande
variação
em
suas
propriedades
(CANEVAROLO & SEBASTIÃO, 2002).
As nanopartículas metálicas têm atraído a atenção dos cientistas,
tanto no campo cientifico como tecnológico. Quando se realiza a incorporação
de cargas inorgânicas em polímeros se obtém materiais com maior resistência
mecânica e estabilidade térmica, e com diferentes propriedades ópticas,
magnéticas
ou
elétricas.
Além
disto,
a
utilização
destes
metais
nanoparticulados em combinação com polímeros condutores vem criando
possibilidades
em
diversas
aplicações
destes
materiais,
devido
às
possibilidades de formar novas propriedades sinergísticas. As nanopartículas
apresentam uma área superficial elevada sendo capaz de cobrir uma grande
área do polímero, mesmo em pequenas quantidades. A preparação de
nanocompósitos impregnados em matrizes poliméricas permite em muitos
casos encontrar baixo custo e elevado desempenho, devido a pouca
quantidade de carga utilizada e resultando num sinergismo entre os
componentes (ZHU et al., 2001; FOGG et al.,2001).
Estudos recentes mostram que polímeros impregnados com
nanopartículas, podem se tornar materiais versáteis sendo úteis nas aplicações
médicas (MARTINS et al., 2007)
2.2 Fisiologia das Vias Respiratórias pulmonares
O sistema respiratório é formado pelos pulmões, caixa torácica,
músculos ventilatórios e vias aéreas superiores e inferiores (PRESTO &
PRESTO, 2005).
24
A caixa torácica possui características elásticas, além de ter sua
forma relacionada com as estruturas ósseas, com objetivo de proteger os
órgãos vitais que se encontram em seu interior. Vias aéreas superiores vão
desde o nariz até a traquéia, e as vias aéreas inferiores vão da traquéia até os
alvéolos; as vias aéreas são responsáveis pela condução de gases pelo
sistema respiratório. Os pulmões apresentam a principal função de realizar
trocas gasosas. Os músculos ventilatórios são responsáveis pela variação das
pressões que ocorrem nos pulmões para possibilitar a passagem dos gases
pelas vias aéreas (SILVA, 1991; PRESTO & PRESTO, 2005).
A função da respiração é essencial à manutenção da vida e pode ser
definida, de um modo simplificado, como uma troca de gases entre as células
do organismo e a atmosfera (SILVA, 1991).
Didaticamente, a respiração pode ser dividida em fases: ventilação,
difusão e perfusão. Sendo que a ventilação é fase na qual ocorre a passagem
de ar pelas vias aéreas, sendo que é dependente do bom funcionamento dos
músculos ventilatórios e da complacência pulmonar. A fase da difusão ou
também chamada de troca gasosa é quando ocorre a passagem de gás do
meio mais concentrado para o menos concentrado, sendo intimamente
dependente da concentração de gás inalado. E a fase de perfusão é quando
ocorre a passagem do sangue pelos vasos sanguíneos, com o intuito de levar
oxigênio (carregado pela hemoglobina) para ocorrer a nutrição do organismo e
realizar a eliminação do gás carbônico, sendo dependente da função
cardiovascular. A perfusão dos alvéolos para que ocorra trocas gasosas na
membrana alvéolo-capilar, é realizada pelo ventrículo direito, através dos
ramos principais da artéria pulmonar, que vão se dividindo através do sistema
brônquico até chegar aos capilares. O retorno do sangue oxigenado é feito
através das vênulas, veias pulmonares que irão desembocar no átrio esquerdo
(PRESTO & PRESTO, 2005).
A função ventilatória expõe os pulmões constantemente a agressões
do meio externo, portanto o estado de saúde é mantido devido à eficácia dos
mecanismos de defesa que protegem o sistema respiratório. Porém algumas
doenças acometem o sistema, por diversos fatores, tornam-se mais fortes que
os mecanismos de defesa. Existem diversas patologias que podem acometer o
sistema respiratório, portanto umas das mais comuns são as infecções
25
respiratórias, sendo responsáveis por inúmeras internações hospitalares,
podendo em alguns casos levar a morte. Dentre as infecções respiratórias,
destaca-se a pneumonia como sendo um dos problemas de saúde pública
responsável por inúmeras causas de óbito e morbidade (SILVA, 1991; SILVA et
al., 2006).
2.3 Pneumonia
2.3.1 Definição
A pneumonia é uma doença inflamatória das vias aéreas que atinge
o parênquima pulmonar, incluindo os brônquios, bronquíolos e raramente a
pleura. O risco para adquiri-las é cinco vezes superior a pacientes em ambiente
hospitalar (SILVA et al., 2006).
A pneumonia é uma infecção que atinge o trato respiratório,
atingindo os alvéolos e vias aéreas adjacentes. Ela é produzida por diversos
fatores etiológicos gerando um quadro clínico característico e RX de
consolidação (ASSIS & FERREIRA, S/D).
2.3.2 Incidência
A pneumonia merece considerável importância, uma vez que ela
permanece como causa de morbidade e mortalidade, até mesmo em países
desenvolvidos, além de causar custos muito elevados (CARDOSO et al., 1998).
Segundo o I Consenso Brasileiro sobre Pneumonias, as doenças
respiratórias correspondem a aproximadamente 50% dos atendimentos
ambulatoriais. No Brasil as taxas mais elevadas de pneumonias ocorrem nos
estados do Norte e Nordeste, o Sul possui as menores taxas da patologia,
portanto, atualmente no Brasil, a pneumonia é a Segunda causa de óbito
(BRUNETTO & PAULIN, 2002).
A pneumonia é dos problemas de saúde pública responsável por
óbitos, principalmente entre crianças e idosos internados por problemas
respiratórios (SILVA et al., 2006).
26
As taxas de incidência da pneumonia são muito elevadas em países
em desenvolvimento, sendo que uma larga proporção da doença deve-se as
causas bacterianas. Dados revelam que no Brasil no ano de 2002 a pneumonia
era responsável por 14,2% das causas de óbito e por 36,3% dos pacientes
internados por problemas respiratórios (SILVA et al., 2006).
Sabe-se que pelos menos 5% dos pacientes que se encontram
hospitalizados em Unidade de Terapia Intensiva (UTI) adquirem infecções que
contribuem para o aumento da taxa de mortalidade, sendo que este tipo de
ocorrência torna-se cinco vezes mais comum que em outros setores das
enfermarias, sendo que estes pacientes estão em constante monitorização
cardiovascular, com presença de cateteres vesicais e tubos orotraqueais.
Estudos apontam que a maioria das complicações infecciosas são causadas
por estes fatores citados, causando aumento considerável na morbidade e
mortalidade (MERMEL, 2000)
2.3.3 Tipos de Pneumonia
A pneumonia comunitária atinge o indivíduo fora do ambiente
hospitalar, sendo responsável por grande número de internações. Existem dois
tipos de pneumonia comunitária, a atípica e a típica. Sendo que a típica
apresenta-se com início súbito de febre, tosse produtiva com presença de
escarro purulento, dispnéia e dor torácica pleurítica, sinais de consolidação
pulmonar que podem ser encontrados no exame físico nas áreas que
apresentam anormalidades radiológicas (ASSIS & FERREIRA, S/D).
A pneumonia hospitalar (PH) é definida como aquela que o indivíduo
adquire após 48 a 72 horas de internação, não sendo produzidas por germes
encubados no momento da admissão. A pneumonia associada a ventilação
mecânica (PAV) é aquela que se instala após 48 horas de ventilação mecânica
(FRANCO & TORRES, 1998). A presença de da PH vem aumentando a
permanência do indivíduo no ambiente hospitalar em 7 à 9 dias, com custo de
internação em 5.800 dólares por paciente, apresentando alto índice de
mortalidade entre 16-37%, sendo que este esta estimativa pode chegar a 70%
27
nos casos em o paciente apresenta infecção por Pseudomonas aeruginosa
(FRANCO, PEREIRA & TORRES, 1998).
A pneumonia associada à ventilação mecânica (PAV) é a infecção
adquirida na unidade de terapia intensiva (UTI) mais freqüente entre os
pacientes submetidos a este suporte ventilatório. Em contraste com infecções
que envolvem a pele, o trato urinário entre outros órgãos, a infecção pulmonar
resulta em taxas de mortalidade que variam entre 20% e 70%. As taxas de
mortalidade mais elevadas estão relacionadas com o envolvimento de
patógenos de alto risco ou nas situações em que a antibioticoterapia inicial não
é apropriada para o agente causal (CARRILHO et al., 2006).
É muito comum encontrar episódios de aspiração pacientes
internados na unidade de terapia intensiva (UTI) e cursam com graves
conseqüências aumentando a sua morbidade. Calcula-se a ocorrência de
mortalidade entre 7,5% e 72% após episódios de pneumonia aspirativa
(JUNIOR, CAMARGO & CARVALHO, 2007).
Além de ser responsável por aumento de mortalidade, tem sido
demonstrado que esta infecção prolonga o tempo de internação e a duração da
ventilação mecânica, o que leva a um aumento considerável nos custos do
tratamento. As causas de PAV são diversas e podem variar dependendo do
hospital, tipo de UTI e população estudada, enfatizando a necessidade de
vigilância local permanente. As medidas preventivas devem ser guiadas pela
compreensão da patogênese da doença e por dados epidemiológicos locais
(CARRILHO et al., 2006).
2.3.4 Epidemiologia
Entre as doenças respiratórias, ou seja, as infecções respiratórias
agudas, que comprometem o as vias aéreas superiores e inferiores, as
pneumonias correspondem a 50% dos quadros, em todas as faixas etárias. A
infecção respiratória é a primeira causa de consultas médicas, entre pacientes
menores de 5 anos e maiores de 65 anos (CARDOSO et al, 1998).
28
No Brasil existem poucos estudos sobre a epidemiologia da doença,
portanto torna-se necessário desenvolver novos estudos epidemiológicos,
visando a identificação de sinais clínicos, radiológicos e fatores de
comorbidade, além de tentar identificar o diagnóstico etiológico (CARDOSO et
al, 1998).
2.3.5 Etiologia e Fatores de Risco
Os agentes que causam a pneumonia chegam ao organismo através
da circulação sanguínea ou principalmente pela inalação, através da arvore
brônquica. A pneumonia pode ser causada por diversos tipos de bactérias,
fungos e protozoários. Existem também agentes não microbianos que podem
causar pneumonia: fumaça de incêndios, agentes químicos e tóxicos,
broncoaspiração, entre outros (RODRIGUES, FILHO & BRUSH, 2002).
A pneumonia bacteriana é das formas mais comuns e ocorre em
aproximadamente metade de todos os casos. A causa mais comum da
pneumonia bacteriana é uma bactéria chamada Pneumococo, estas costumam
estar presentes na cavidade bucal de algumas pessoas normais, sem causar
nenhum dano à saúde, porém quando as defesas do organismo enfraquecem,
as bactérias podem ser aspiradas para os pulmões e causar a pneumonia. Em
geral as pneumonias bacterianas são freqüentes na faixa etária pediátrica e
muitas vezes costumam ser graves. Mas quando são diagnosticadas
precocemente, em geral apresentam boa resposta ao tratamento realizado. A
pneumonia bacteriana ocorre em todas as idades, porém sua prevalência é
mais acentuada nos dois primeiros anos de vida (TARANTINO, 1997).
Existem alguns fatores que podem predispor um risco ainda maior
na pneumonia, como o envelhecimento, tabagismo, insuficiência cardíaca,
alcoolismo, deficiência nutricional e fatores ambientais. O tabagismo é um fator
de risco muito importante na pneumonia, pois pode causar alterações nas
defesas pulmonares, além de causar danos no sistema imune e nas funções
inflamatórias. Estudos demonstram que o risco aumentado da mortalidade em
fumantes está relacionado diretamente com o numero de cigarros fumados ao
dia e o tempo total do hábito de fumar. Em relação à insuficiência cardíaca, ela
29
é um fator de risco devido ao aumento do fluido alvéolo-pulmonar e a
alterações nos mecanismo de defesa locais. O álcool afeta adversamente o
sistema respiratório e imune, portanto o abuso do álcool é um fator de risco
para as pneumonias (GOMES, 2001).
Um dos fatores mais importantes que predispõe as pneumonias são
os fatores ambientais. Estudos já comprovaram que tais fatores são
responsáveis por altos níveis de natureza inflamatória das vias aéreas dos
ratos, quando estes estavam submetidos à poluição. Portanto os fatores
ambientais, ao qual estamos expostos diariamente, são um risco muito grande
a saúde da população devendo ser mais estudados e reconhecidos, pois são
um forte potencial de risco a saúde humana (GOMES, 2001).
2.3.6 Fisiopatologia e Manifestações clínicas
A pneumonia pode ocorrer em qualquer época do ano, porém é mais
comum durante o inverno. A via inalatória é por onde ocorre a maioria das
contaminações de doenças do trato respiratório.
A pneumonia é caracterizada por uma alveolite, que se trata de uma
lesão inicial que é resultante de um inóculo que irá passar pelas vias aéreas
até penetrar nos alvéolos pulmonares. A infecção pulmonar irá criar um quadro
de
hipersecreção
que
resultará
na
diminuição
da
capacidade
de
expansibilidade dos pulmões com o aumento das vias aéreas e também do
aumento trabalho respiratório. Ocorrerá portanto o efeito shunt, que é uma
alteração que ocorre na capacidade de troca gasosa podendo levar a hipóxia e
hipercapnia (ASSIS & FERREIRA, S/D).
O quadro clínico da pneumonia bacteriana normalmente ocorre de
maneira súbita. Os aspectos clínicos incluem sinais de febre, dispnéia, tosse,
ocorrendo freqüentes batimentos das asas do nariz além de apresentar
manifestações gastrointestinais, como vômitos, diarréia, distensão abdominal.
Podem ocorrer também cianose, insuficiência respiratória e choque, portanto
estes sinais devem ser avaliados porque são indicadores da gravidade da
doença (GOMES, 2001).
30
2.3.7 Diagnóstico
O diagnóstico etiológico das pneumonias adquiridas na comunidade
apresenta-se difícil devido as grande variedade de agentes etiológicos e a
dificuldade de obtenção de material das vias aéreas, representativo
pneumônico. Os sinais clínicos específicos, como cultura de vias aéreas
superiores, os índices laboratoriais de inflamação e os sinais das radiografias
representam fraca correlação com o agente etiológico. Os métodos para o
diagnóstico das pneumonias adquiridas na comunidade podem ser divididas
em métodos microbiológicos, imunobiológicos e de detecção do DNA do
agente patológico (RODRIGUES, FILHO & BRUSH, 2002).
Entre os critérios que são mais utilizados no diagnóstico das
pneumonias nosocomiais, incluem o aparecimento de infiltrado pulmonar novo
ou progressivo, febre, leucocitose e presença de secreção purulenta
traqueobrônquica, sendo que a presença de pelo menos três critérios já se
consegue realizar o diagnóstico. No diagnóstico da pneumonia bacteriana
encontram-se evidências radiológicas de broncopneumonia inespecífica no
inicio da doença, porém quando ocorre uma rápida progressão desta
broncopneumonia para um derrame pleural é sugestiva de que tenha ocorrido
pneumonia bacteriana (TARANTINO, 1997).
Ao realizarmos a ausculta pulmonar poderemos auscultar roncos
difusos quando o pulmão estiver com uma quantidade grande de secreções e
auscultaremos crepitações esparsas quando a quantidade de secreção for
pequena, além de ocorrer a presença de murmúrio vesicular diminuído em
bases pulmonares (ASSIS & FERREIRA, S/D).
2.3.8 Tratamento
O tratamento consiste no combate das alterações pulmonares e
sistêmicas provocadas por processo infeccioso juntamente com o antibiótico
escolhido. Em geral o tempo de tratamento dura em torno de 10 a 14 dias,
dependendo da gravidade da doença. O tratamento precoce da pneumonia
31
nosocomial através da antibióticoterapia reduz a morbidade da doença, porém
a opção empírica dos antibióticos vem se tornando um preocupante problema
na terapêutica da doença (FRANCO, PEREIRA & TORRES, 1998).
O tratamento fisioterapêutico é muito importante na terapêutica da
doença e tem como objetivo manter ou melhorar a ventilação do paciente com
pneumonia. As técnicas mais utilizadas no tratamento são as manobras de
higiene brônquica, manobras de reexpansão pulmonar com o objetivo de
aumentar o recrutamento alveolar e recrutamento tóraco-abdominal; estas
poderão ser utilizadas durante o tratamento para manter-se uma boa higiene
brônquica do paciente e prevenir possíveis complicações. As manobras
desobstrutivas mais utilizadas são: vibrocompressão, TEMP, AFE que tem o
objetivo de melhorar a ventilação pulmonar fazendo com que o muco que está
aderido na parede pulmonar seja deslocado para os brônquios e a traquéia pra
que as secreções possam sem expectoradas, deglutidas ou aspiradas (ASSIS
& FERREIRA, S/D).
32
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Características do estudo
3.1.1 Tipo de pesquisa
Baseado no contexto de classificação de Vieira e Hosnne (2001),
este estudo caracteriza-se como sendo do tipo transversal, em relação ao
problema quantitativo. Em relação aos objetivos e procedimentos ela é uma
pesquisa explicativa e de levantamento.
3.1.2 Local e Amostra
Esta pesquisa foi realizada no Laboratório de Síntese de Complexos
Multifuncionais – LASICOM, os dados foram coletados pela pesquisadora,
sendo que a mesma é bolsista da IC do laboratório.
3 .2 Procedimentos da Pesquisa
3.2.1 Preparação da Nano-Ag
a) Método:
As nanopartículas foram preparadas por redução química de
nitrato de prata empregando como agente redutor o borohidreto de sódio e
como agente estabilizante foi utilizado o citrato de sódio. Para a preparação foi
utilizado nitrato de prata em uma concentração de 1,5 x 10-3 M. Para a redução
e estabilização preparou-se uma solução de 3 x 10-3 M de NaBH4 juntamente
com citratro de sódio a 5,5 x 10-3 M. Será colocado num becker a solução de
nitrato de prata, após será adicionado a solução contendo citrato de sódio e
borohidreto de sódio juntos. Este protocolo foi baseado nas descrições de
OLIVEIRA (2005).
b) Espectroscopia
A técnica de espectroscopia de UV-visível foi empregada no
monitoramento e caracterização das nanopartículas geradas. Conforme a
33
banda do espectrofotômetro o pico ocorreu em 420nm, portanto encontra-se
nesta faixa nanopartículas de prata com tamanhos de 15-20nm. Este protocolo
foi baseado nas descrições de OLIVEIRA (2005).
3.2.2 Preparação do polímero Poli-{ácido acrílico-co-estireno} sulfonado
A polimerização em massa foi realizada em um reator, com
capacidade de 50 mL, empregando a razão monomérica de 9/1 (ácido
acrílico/estireno). A síntese foi realizada a 95ºC em banho de glicerina,
adicionando peróxido de benzoíla como iniciador radicalar, quando a
temperatura máxima for atingida. O meio reacional foi mantido sob agitação
mecânica até a sua polimerização. Após o término da reação, o polímero obtido
foi solubilizado em metanol e precipitado em tolueno, para a remoção de
eventuais monômeros que não polimerizaram, em seguida foi seco em uma
estufa a vácuo a 50ºC (SILVA et al. 2009).
Para a sulfonação de 5 g de poli-{ácido acrílico-co-estireno} utilizouse sulfato de acetila (WEISS et al., 1991).
Em um béquer de 100 mL, colocado em banho de gelo a uma
temperatura de 0ºC adicionou-se 14,7 mL de anidrido acético e 20 mL de
diclorometano. Após a temperatura se manter estável foi adicionado
lentamente 5,4 mL de ácido sulfúrico, sendo obtida uma solução límpida e
transparente. O reagente de sulfonação foi utilizado logo após a sua
preparação. O meio reacional foi mantido sob agitação mecânica em atmosfera
inerte de argônio, com temperatura controlada em 40ºC. O tempo de síntese foi
de 1 hora, na seqüência retirou-se o polímero do meio reacional lavando-o em
diclorometano para retirar o excesso de sulfato de acetila que eventualmente
tenha ficado. Para a secagem utilizou-se uma estufa a vácuo, em temperatura
de 50ºC. e precipitado em tolueno e seco a uma temperatura de 50ºC sob
vácuo.
Foram realizadas duas (2) amostras incorporando nanopartículas de
prata com as seguintes concentrações 1600 e 3200 PPM. Para um controle
negativo uma amostra foi mantida sem prata. A fim de comparação da
atividade antimicrobiana de nanopartículas de prata e dos íons Ag+, íons foram
adicionados por meio da adição de nitrato de prata com a concentração de
34
3200 PPM. A solubilização destas amostras foi feita sob agitação magnética e
em banho de ultra-som. Após, as amostras foram colocadas para secar na
estufa a vácuo a temperatura de 50ºC para evaporar a água formando um filme
polimérico.
3.2.3 Verificação do potencial antimicrobiano
A atividade antimicrobiana com prata e nanopartículas de prata
foram avaliadas nas concentrações de 1600 e 3200 PPM para o polímero
impregnado e 32 e 64 PPM para os dicos de papel filtro com nanoprata. O
método utilizado para a avaliação é o de disco difusão (Kirby-Bauer). As
bactérias Staphylococcus aureus (ATCC 6538) e Pseudomonas aeroginosa
(ATCC
27853)
foram
inoculadas
em
ágar
MacConkey
e
Cetrimide,
respectivamente. As culturas bacterianas foram crescidas a 37ºC por 24 horas.
Após a incubação, cada cultura foi diluída em solução salina estéril (NaCl
0,9%) de acordo com a escala de MacFarland 0,5, a fim de se obter uma
densidade bacteriana de aproximadamente 108 UFC/mL. Uma alíquota da
suspensão de Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeroginosa foram
inoculadas em placa contendo ágar Mueller Hinton. A alíquota bacteriana foi
espalhada de forma homogênea por meio de swab estéril. Foi depositado
assepticamente sobre a superfície dos meios inoculados, disco de papel filtro
após ter sido submetido separadamente por 1 hora em solução de
nanopartícula de prata na concentração de 32 PPM e solução contendo 64
PPM. As placas foram incubadas a 37ºC por 24 horas. Após a incubação foi
verificado a presença de halo de inibição ao redor do material e mensurado seu
diâmetro com auxílio de uma régua milimetrada. O mesmo procedimento foi
adotado para a avaliação da atividade do polímero com nanoprata.
35
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os seres humanos são frequentemente infectados por diversos
agentes patológicos, tal como bactérias, vírus, etc, no ambiente vivo. Alguns
agentes metálicos, entre eles a prata, são conhecidos há muito tempo por seu
forte efeito bactericida (CLEMENT & JARRETT, 1994).
Há algum tempo sabe-se que as nanopartículas de prata
apresentam
diversas
propriedades
que
diferem
daquelas
em
escala
nanométrica e apresentam um largo campo de aplicações na atual
nanotecnologia, muitos estudos estão sendo realizados para conferir a ação
antimicrobiana destas nanopartículas, porém poucos são os estudos sobre os
efeitos na saúde humana, no que diz respeito ao sistema biológico e os
possíveis efeitos tóxicos que podem apresentar (AKARI, 2007).
Observa-se que este metal nanoparticulado apresenta ação
antimicrobiana. Neste estudo foram avaliados os efeitos das nanopartículas de
prata e a impregnação das mesmas em polímeros analisando os efeitos em
bactérias pneumônicas (FRANCO, PEREIRA, TORRES, 1998)
Conforme a figura 1, a reação de formação da nanopartículas de
prata descrita por Oliveira (2005), foi monitorada por espectroscopia de UVvisível, apresentando uma banda com absorção máxima em 420 nm,
correspondente a superfícies plasmon ressonante. As bandas de absorção de
UV-visível de partículas metálicas mudam de acordo com a rota de preparação.
Sabe-se que a absorbância e a largura à meia altura da banda plasmon
dependem de inúmeros fatores, entre eles o tamanho, a distribuição de
tamanhos, o formato e a natureza do meio em que as nanopartículas se
encontram.
36
Figura 1. Banda de Absorção de plasmon ressonante correspondente a
nanopartículas de prata em meio aquoso.
Fonte da pesquisadora.
Primeiramente
avaliou-se
o
potencial
antimicrobiano
da
nanopartícula de prata incorporadas nos discos de papel filtro. Foram
estudadas as concentrações de 32 PPM e 64 PPM em comparação a um
controle negativo, isto é, sem adição de nanoprata. A avaliação da atividade
antimicrobiana foi efetuada empregando-se os microrganismos Staphylococcus
aureus (ATCC 6538) e Pseudomonas aeroginosa (ATCC 27853). De acordo
com a tabela 1 observa-se que houve a formação de um halo de inibição de 9
mm apenas com a bactéria Staphylococcus aureus (Figura 2), porém não
houve crescimento ao redor do disco na amostra contendo nanoprata para o
microorganismo Pseudomonas aeroginosa (Figura 3).
37
Tabela 1 – Atividade antimicrobiana da Nanopartícula de prata nas bactérias
Staphylocccus aureus e Pseudomonas aeroginosa.
Material
Diâmetro do Halo (mm)
Staphylocccus aureus
Pseudomonas aeroginosa
Nanopartículas de prata 32 ppm
9 mm
*
Nanopartículas de prata 64 ppm
9 mm
*
*Resistente, porém não houve crescimento ao redor do disco
Figura 2 – Cultura microbiana da bactéria Staphylococcus aureus
Fonte da pesquisadora
38
Figura 3 – Cultura microbiana da Bactéria Pseudomonas aeroginosa.
Fonte da pesquisadora
Pesquisas realizadas apontam que nanopartículas de óxido de cério
(CeO2) e óxido de ítrio (Y2O3) podem ter propriedades antioxidantes que
promovem a sobrevivência de células sob condições de estresse oxidativo.
Estes resultados indicam perspectivas de aplicação terapêutica para este grupo
de nanomateriais (SCHUBERT et al, 2006).
Alguns autores estudaram as constantes de susceptibilidade para os
microorganismos Escherichia coli e Bacillus subtilis em meio de cultura
contendo amostras impregnadas com nanopartículas de prata. Neste estudo, a
constante de susceptibilidade é sugerida como sendo um parâmetro
quantitativo para estimular a atividade antimicrobiana destas nanopartículas.
Este parâmetro seria útil para estabelecer valores de referência, podendo ser
utilizado na comparação de diversos estudos de sistemas antimicrobianos. Os
resultados mostraram que as bactérias ainda sobreviventes decrescem de
acordo com o grau de aumento da concentração de nanoprata. Vindo em
encontro com o que foi observado no artigo pesquisado e os teste realizados
pela pesquisadora, estes metais nanoparticulados surgem com sendo uma
39
alternativa terapêutica no combate as infecções respiratórias. (SEGALA, 2009;
SILVA et al., 2006).
Recentemente, foram realizadas diversas pesquisas utilizando a nanoprata
como agente antimicrobiano. Existe um grande interesse no campo da ciência
em desenvolver instrumentos contendo estas nanopartículas. Polímeros têm-se
mostrado como ótimos anfitriões para encapsular nanopartículas metálicas,
devido a sua habilidade de agir como estabilizadores ou agentes capturantes
na superfície. Quando as nanopartículas são encapsuladas em um polímero,
este termina o crescimento das partículas controlando a sua nucleação
(MBHELE et al., 2003; ZENG et al., 2002).
Portanto avaliaram-se os efeitos das nanopartículas de prata
impregnadas em poli-{ácido acrílico-co-estireno} sulfonado nas concentrações
de 1600 PPM e 3200 PPM de nanopartículas de prata em comparação a um
controle negativo, isto é, sem adição de nanoprata. A avaliação da atividade
antimicrobiana foi efetuada empregando os microrganismos Staphylococcus
aureus (ATCC 6538) e Pseudomonas aeroginosa (ATCC 27853). De acordo
com a tabela 2 observa-se que não houve a formação de um halo de inibição,
porém não houve crescimento ao redor do disco na amostra de copolímero
sulfonado
contendo
nanopartículas
de
prata
para
o
microorganismo
Staphylococcus aureus (figura 4) e Pseudomonas aeroginosa (Figura 5), sendo
que ocorreu crescimento bacteriano na amostra contendo apenas o copolímero
sulfonado, sem a adição de nanoprata.
40
Tabela 2 – Atividade antimicrobiana da Nanopartícula de prata nas bactérias
Staphylocccus aureus e Pseudomonas aeroginosa.
Diâmetro do Halo (mm)
Material
Staphylocccus aureus
Pseudomonas aeroginosa
Nanopartículas de prata 1600 ppm
*
*
Nanopartículas de prata 3200 ppm
*
*
Nitrato de Prata
*
*
Resistente
Resistente
Polímero sem prata
*Resistente, porém não houve crescimento ao redor do disco.
Figura 4 – Cultura microbiana de Staphylococcus aureus.
Fonte da pesquisadora.
41
Figura 5 – Cultura microbiana de Pseudomonas aeroginosa.
Fonte da pesquisadora.
Pesquisas que foram realizadas no Laboratório Nacional de SEUL
(Coréia do Sul) mostraram que estudos com as nanopartículas de prata
impregnadas em materiais poliméricos são uma alternativa, em curto prazo,
para o desenvolvimento de produtos viáveis na indústria médica. Estes metais
nanoparticulados já estão nos artigos esportivos, como em meias atléticas e
sacos de dormir (DURAN et al., 2006; HONG, 2006).
Contudo, efeitos adversos foram encontrados em estudos realizados
mostrando que a exposição de células BRL 3A (ATCC, CRL-1442) a
nanopartículas de prata por 24 h podendo resultar em aumento na degradação
da LDH (lactato de hidrogenase) dependendo da concentração, sugerindo
significante citotoxicidade na faixa de concentração de 10 a 50 µg/ml. Estudos
biológicos (bioquímicos) de outros materiais nanoparticulados na função
mitocondrial e em associação a estresse oxidativo decorrente da formação de
ERO’s (espécies reativas de oxigênio) (HUSSAIN et al., 2005).
Observa-se que existe uma grande variedade de aplicações de
nanopartículas de prata na indústria médica. Diversos produtos contendo prata
foram usados para inibir infecções. Instrumentos, como cateteres, foram
revestidos e impregnados com prata no intuito de retardar a formação de
42
bactérias. A busca pela prevenção do crescimento bacteriano tornou-se cada
vez mais importante na atual indústria médica, assim como produtos para a
higiene pessoal. Algumas técnicas têm sido desenvolvidas para desinfecção e
outras para a criação de novos produtos revestidos com nanocompósitos com
ação antimicrobiana para serem aplicados a diversos tipos de tecidos que
requerem atividade antimicrobiana, porém estudos ainda são necessários para
conhecimento dos possíveis efeitos tóxicos que estes metais nanoparticulados
podem apresentar (SEGALA, 2009; SILVA et al., 2006).
43
5 CONCLUSÃO
Constantemente os seres humanos são infectados por diversos
agentes patológicos, sendo responsável por diversas internações hospitalares,
aumentando o número de mortalidade e morbidade neste ambiente, além de
ter um aumento considerável nos custos de tratamento. Diversos estudos estão
sendo realizados para encontrar uma alternativa mais eficaz no tratamento de
patologias que mais acometem os ambientes hospitalares. Entre as doenças
em ambiente hospitalar, as mais comumente encontradas são as infecções
respiratórias. As nanopartículas de prata vêm surgindo como nova alternativa
terapêutica
em
diversas
patologias,
pois
apresentam
forte
efeito
antimicrobiano.
Com base nos dados obtidos no estudo pode-se observar que as
nanopartículas de prata incorporadas nos discos de papel filtro, apresentaram
efeito bactericida nas bactérias pneumônicas, sendo eficazes no combate as
bactérias
Pseudomonas
aeroginosa
e
Staphylococcus
aureus,
sendo
consideradas as que mais comumente atingem os ambientes hospitalares. Os
resultados mostraram que para a bactéria Staphylococcus aureus formou-se
um halo, indicando que as nanopartículas de prata apresentaram forte ação
antimicrobiana, destruindo a bactéria, porém para a bactéria Pseudomonas
aeroginosa não houve formação de halo, contudo não ocorreu crescimento
bacteriano ao redor do disco contendo nanopartículas de prata.
Tubos orotraqueais podem ser revestidos com material polimérico
impregnados com nanopartículas de prata, com intuito de prevenir as infecções
respiratórias. Neste estudo pode-se observar que os testes realizados com o
material polimérico impregnados com nanopartículas de prata apresentam
efeito antimicrobiano sobre as bactérias
Pseudomonas aeroginosa e
Staphylococcus aureus. Os resultados mostraram que para as bactérias
Pseudomonas aeroginosa e Staphylococcus aureus não houve a formação de
halo, porém não ocorreu crescimento bacteriano ao redor das amostras,
mostrando-se uma alternativa eficaz na prevenção da proliferação destes
agentes microbianos.
44
Ao término deste estudo, verificou-se que todos os objetivos
sugeridos no mesmo foram alcançados, os testes realizados pela pesquisadora
surgem como sendo uma alternativa na prevenção de diversas infecções
respiratórias, promovendo uma melhora na qualidade de vida dos pacientes
internados em ambiente hospitalar e diminuindo respectivamente os custos
elevados do tratamento.
Contudo, por este estudo ter sido realizado in vitro, seus resultados
podem ser diferentes quando realizados in vivo, portanto sugere-se que novos
estudos sejam realizados para investigar os possíveis efeitos tóxicos que estes
metais nanoparticulados podem causar nos seres vivos.
45
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