Aplicação dos lipossomas como estratégia para superar a resistência bacteriana aos antibióticos

Dissertação de mestrado, Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Resistência bacteriana aos antibióticos como um problema de saúde pública : o papel do farmacêutico enquanto promotor de saúde

Os antibióticos são utilizados para melhorar uma infecção estabelecida e possuem a finalidade de eliminar ou impedir o crescimento bacteriano. Ao longo dos anos, as bactérias patogénicas tornaram-se resistentes a muitos antibióticos devido ao seu uso abusivo e incorrecto. A título de exemplo da importância da realização de análises microbiológicas antes da terapêutica antibiótica ser estabelecida, foi seguido o doente A.S. no Hospital Cuf Descobertas com diagnóstico de insuficiência respiratória global. De acordo com os seus antecedentes clínicos confirmou-se que o doente esteve durante uma semana a tomar um antibiótico para o qual era resistente, o que poderá ter contribuído para o agravamento da situação clínica do doente. Com o objectivo de avaliar o conhecimento dos utentes em relação ao consumo dos antibióticos e possíveis incorrecções no respectivo tratamento, realizou-se um questionário aos utentes frequentadores da Farmácia Campos Gomes. Participaram neste estudo 106 indivíduos com idade igual ou superior a 16 anos. A maioria dos inquiridos é do sexo feminino (67,92%) e possui o 1º ciclo de escolaridade (36,79%). O tratamento de infecções na garganta é a principal razão para o consumo de antibióticos (22,64%). Recorrendo-se à análise bivariada, identificaram-se variáveis de natureza sócio-demográfica que apresentam associações, estatisticamente significativas, com as variáveis “conhecimento do tipo de infecções combatidas pelos antibióticos” e “destino das sobras de antibióticos”. De acordo com a escala de Morisky, 14,2% dos inquiridos têm um nível de adesão baixo ao tratamento com antibiótico, 56,6% com nível de adesão médio, e 29,2% com nível de adesão alto. Existe uma consciência mundial do problema das resistências aos antibióticos, tornando este estudo importante e oportuno. A eficácia e segurança do tratamento com antibióticos depende de todos os profissionais de saúde, pelo que é importante obter informações sobre o padrão de utilização tanto para conhecimento próprio quanto para os cuidados farmacêuticos.

Perfis de resistência de cepas de Escherichia coli isoladas em urocultura e a correlação com os fatores de risco diversos para infecção do trato urinário

As infecções do trato urinário (ITUs) são uma das causas mais comuns de consultas médicas. No ambiente hospitalar estão entre as mais frequentes infecções relacionadas à assistência à saúde (35 a 45%). Nos Estados Unidos da América, resultam em 3.600.000 consultas médicas anuais e mais de 100.000 hospitalizações. No Reino Unido, representam 23% das infecções relacionadas à assistência à saúde. Estudos mostram que a E. coli é a bactéria mais isolada em uroculturas (75% a 80%), tanto em pacientes hospitalizados quanto não hospitalizados. A antibioticoterapia para ITU é comumente iniciada empiricamente, antes da urocultura e do antibiograma, por isso, faz-se necessário conhecer a sensibilidade e resistência dos prováveis agentes etiológicos, deve-se considerar o histórico clínico epidemiológico do paciente. No presente estudo foi realizada a análise da resistência das cepas de E. coli isoladas em 261 uroculturas de pacientes assistidos no serviço ambulatorial e hospitalar do Hospital Universitário Pedro Ernesto (HUPE) e, também, de 81 cepas isoladas em uroculturas de pacientes assistidos no serviço ambulatorial de um Hospital Maternidade do Município do Rio de Janeiro (HMMRJ), no período de maio de 2010 a dezembro de 2010. A susceptibilidade aos antimicrobianos foi determinada pela metodologia de disco difusão por Kirby e Bauer. Foram realizadas triagens fenotípicas para cepas produtoras de ESBL e para cepas produtoras de carbapenemases. Através dos dados contidos nos prontuários dos pacientes com uroculturas positivas para E. coli (≥ 105 ufc/mL), foi realizada a pesquisa clínica epidemiológica para se verificar a ocorrência de fatores de risco diversos, para ITU por E. coli. Observou-se que pacientes do sexo feminino são mais susceptíveis a ITU e o uso de antibiótico até 03 meses antes do episódio infeccioso (p= 0,04746), diabetes (p= 0,01683), trauma recente (p= 0,000238), cirurgia abdominal ou pélvica prévia (p= 0,00221), patologia crônica de bexiga (p= 0,002150), uso de cateter urinário (p=0,0002), insuficiência renal crônica (p= 0,02178), e hospitalização por até 06meses prévios (p= 0,01802) podem ser considerados fatores de risco para ITU por E. coli. Verificou-se que o uso de cateter urinário (p=0,000399), cirurgia abdominal ou pélvica prévia (p=0,004458) e o uso de antimicrobianos prévios ao processo infeccioso (p=0,002625), podem ser considerados fatores de risco importantes, para ITU por E. coli multirresistentes. Os pacientes do sexo masculino, apesar de minoria no estudo, representam a maioria dos pacientes com ITU por E. coli multirresistente. Verificou-se que a classe de antimicrobiano utilizado previamente ao episódio infeccioso, aumenta a chance de ocorrer ITU por E. coli multirresistente, principalmente quando associadas ao uso de cateter urinário e cirurgia abdominal ou pélvica prévia. Os perfis de resistência da cepas isoladas dos pacientes assistidos no serviço ambulatorial e hospitalar do HUPE apresentam semelhanças. Apesar do baixo número de cepas multirresistentes entre as isoladas dos pacientes assistidos no serviço ambulatorial do HMMRJ, essas apresentam perfil de resistência semelhante aos perfis das cepas isoladas dos pacientes assistidos no serviço ambulatorial e hospitalar do HUPE. A partir das evidências, percebe-se que o uso racional de antimicrobianos é muito importante para diminuir a problemática da resistência bacteriana

Análise da prevalência de resistência aos antimicrobianos em pacientes com infecção urinária comunitária de um laboratório privado na cidade do Rio de Janeiro

Descrever a prevalência das espécies bacterianas isoladas nas infecções urinárias comunitárias. Descrever os perfis de susceptibilidade aos antibióticos de uso oral utilizado frente às bactérias isoladas nas infecções urinárias comunitárias. Avaliar a prevalência de fenótipos de resistência bacterianos através dos resultados dos testes de susceptibilidade e dos rastreamentos específicos utilizados. Amostras colhidas exclusivamente no atendimento ambulatorial com contagens de unidades formadoras de colônias entre 100.000 a ≥1.000.000 por mililitro (UCF/ml) Com ou sem piúria no exame de elementos anormais na urina e sedimentoscopia (EAS). Foram analisados retrospectivamente os resultados de urinoculturas e dos testes de susceptibilidade a antimicrobianos, realizados em um Laboratório da rede privada na cidade do Rio de janeiro, de pacientes atendidos em ambulatórios e com quadros de ITU. As amostras de urina coletadas englobavam basicamente os seguintes bairros: Botafogo, Barra da Tijuca, Ipanema, Copacabana, Tijuca e Centro. Foram analisados um total de 8.475 culturas de urina divididas em 7.286 urinas de pacientes femininos e 1.189 de pacientes masculinos entre Janeiro de 2006 a Dezembro de 2012. As amostras foram todas coletadas na Cidade do Rio de Janeiro e englobavam basicamente os seguintes bairros: Botafogo, Barra da Tijuca, Ipanema, Copacabana, Tijuca e Centro. Encontramos um percentual de resistência de 27% para ciprofloxacina frente à Escherichia coli que com 68.23% é a principal etiologia encontrada na ITU na comunidade os resultados das três fluoroquinolonas avaliadas no estudo, ciprofloxacina (2 geração), levofloxacina (3 geração) e norfloxacina (2 geração), acharemos respectivamente 27%, 25% e 20% de resistência em Escherichia coli. O uso de fluoroquinolonas em infecções urinárias comunitárias e consequentemente os achados de padrões de resistência neste estudo, reforçam o que já foi descrito em outros trabalhos. A cefalosporina de 2 geração (cefuroxima), demonstrou percentuais de resistência bastante satisfatórios frente as principais etiologias. Em Escherichia coli o percentual foi de 2%, em Klebsiella pneumoniae 3% e em Proteus mirabilis não houve nenhum achado de resistência. Uma das vantagens da cefuroxima é ser ativa quanto à produção de beta lactamase, conferindo um espectro maior frente a possíveis produtoras desta enzima. Seu esquema posológico é de 250mg duas vezes ao dia por 7 dias para infecções urinárias não complicadas. O meio mais eficaz de melhorar a administração antimicrobiana provavelmente envolverá um programa abrangente que incorpora múltiplas estratégias e colaboração entre as diversas especialidades dentro de uma determinada instituição de saúde. Neste contexto, a observação periódica da incidência bacteriana com seus respectivos índices de resistência aos antimicrobianos por sitio de infecção e correlação com os antibióticos mais comumente utilizados, é mandatória para o sucesso terapêutico.

Estudo da resistência aos antimicrobianos em enterobactérias isoladas de mãos de manipuladores de alimentos em cantinas permissionárias de uma universidade no Município do Rio de Janeiro

A contaminação dos alimentos e transmissão de patógenos via manipuladores pode ocorrer se as condições de higiene, armazenamento e preparo não estiverem satisfatórios. Procedimentos inadequados de manipulação oferecem um perigo potencial à saúde pública devido ao alto risco de ocorrência de doenças de origem alimentar por microrganismos resistentes aos antimicrobianos. Neste estudo foram coletados swabs das mãos de 49 manipuladores de alimentos, isoladas e identificadas por metodologia convencional 244 enterobactérias de 7 cantinas permissionárias em uma Universidade do Município do Rio de Janeiro. Foram utilizados discos contendo os seguintes antimicrobianos: aztreonam, tobramicina, ceftazidima, cloranfenicol, tetraciclina, sulfa, amicacina, ampicilina e sulbactam, ciprofloxacina, gentamicina, cefalotina, cefepime, cefoxitina, imipenem, ampicilina, cefotaxima. A pesquisa de genes que codificam β-lactamases foi realizada pela Reação em Cadeia da Polimerase para os genes blaTEM, blaSHV, blaCTX, blaOXA-1 e blaCMY-2. As espécies mais prevalentes identificadas foram: Enterobacter cloacae (21,3%), Citrobacter braakii (15,2%), Escherichia coli (12,7%), Klebsiella pneumoniae subesp. Pneumoniae (12,2%). O perfil de resistência aos antimicrobianos revelou que 94 (38,5%) cepas identificadas apresentaram resistência a pelo menos dois antibióticos, 55 cepas (22,5%) a pelo menos um antibiótico, 34 cepas (13,9%) a três antibióticos, 14 cepas (5,7%) mostraram-se resistentes a quatro antibióticos. Uma cepa de E. cloacae mostrou resistência múltipla a dez antibióticos e 140 cepas (57,3%) foram resistentes simultaneamente a cefalotina e cefoxitina. Nenhuma cepa foi resistente ao aztreonam e a sulfa e apenas 01 foi resistente ao ciprofloxacina, 01 ao imipenem e 02 a cefotaxima. Foi identificado a presença do gene blaSHV em uma cepa de K. pneumoniae subsp. pneumoniae. Este dado aponta para uma mudança no perfil dessas bactérias isoladas da comunidade que passam a ter características semelhantes com as de origem hospitalar. Os resultados alertam para um perigo à saúde dos consumidores e conseqüentemente à saúde pública, devido a presença de enterobactérias resistentes aos antimicrobianos nas mãos de manipuladores de alimentos.

Mecanismos de Resistência aos Antibióticos

Este trabalho aborda como principal tema os mecanismos de resistência aos antibióticos. Em primeiro lugar, refere-se às bases genéticas desta resistência, em que os genes que conferem esta resistência estão contidos em plasmídeos R, A transmissão horizontal de genes por conjugação. A resistência pode ser intrínseca, se a bactéria possuir características estruturais ou enzimáticas que levam à resistência a um determinado antibiótico, ou, na maioria das vezes, adquirida. A resistência adquirida refere-se a quatro grandes grupos, a alteração da permeabilidade ou do local de acção do antibiótico, bombas de efluxo e o mecanismo enzimático da degradação ou inactivação do antibiótico. Diversas organizações, tanto nacionais, como o Instituto Nacional de Saúde Doutor Ricardo Jorge, como internacionais como a OMS, têm tido um desempenho essencial no combate à resistência bacteriana, nomeadamente na descrição de estratégias. No entanto é necessário a contribuição dos governantes, dos profissionais de saúde bem como da sociedade em geral.

Bases moleculares da resistência ao mercúrio em bactérias Gram-negativas da Amazônia brasileira

Mercúrio é um dos elementos mais tóxicos tanto para seres humanos como os demais animais. Em ambientes naturais seus compostos podem ter origem em fontes naturais ou em decorrência da ação do homem. A atividade microbiana tem papel crítico na biorremediação. A resistência ao mercúrio nas bactérias está associada a um conjunto de genes organizados no operon mer. Considerando este cenário realizamos um estudo com bactérias Gram-negativas isoladas de sedimento de rios de duas áreas com distintos graus de atividade antropogênica, Barreiras e Caxiuanã. A resistência ao mercúrio foi avaliada em ensaios de crescimento in vitro da bactéria em meio contendo Hg. A presença do operon mer foi determinada por PCR para os genes RTPCABD, componentes do operon. O ensaio in vitro, determinou que apenas 2 isolados dos 107 avaliados, Acinetobacter baumannii de Caxiuanã e Pseudomonas stutzeri de Barreiras, apresentavam resistência ao Hg. Um operon mer foi identificado e caracterizado apenas do isolado Acinetobacter baumannii. Este apresenta os genes RTPCAD e sua organização e seqüência nucleotídica possui identidade total com o operon mer de um isolado de Acinetobacter calcoaceticus da Rússia.

Caracterização dos compostos derivados de furoxano como inibidores da atividade de bombas de efluxo em Mycobacterium tuberculosis e estudo da influência do efluxo e da halotolerância nos perfis de resistência do bacilo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Frequência de resistência a múltiplos fármacos em pseudomonas aeroginosa

A multirresistência bacteriana tem crescido significativamente nos últimos anos. Entre os gram negativos a P. aeruginosa demonstra facilidade de desenvolvimento de resistência aos antibióticos. O objetivo deste estudo foi determinar a frequência de resistência a múltiplos fármacos em isolados de Pseudomonas aeruginosa e detectar cepas multirresistentes em um hospital público de Maceió/AL. De forma retrospectiva, descritiva e transversal, entre janeiro de 2012 a dezembro de 2013, iniciou-se uma ampla análise documental dos registros de atendimento no setor de Microbiologia do Hospital Universitário Professor Alberto Antunes (HUPAA/UFAL) para avaliar o material obtido de pacientes que apresentaram cultura positiva para P. aeruginosa. Vários espécimes clínicos foram obtidos e as cepas identificadas fenotipicamente pelo método automatizado Vitek®, bem como as análises do perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos, seguindo os critérios adotados pelo National Committee for Clinical and Laboratory Standards (NCCLS). Foram obtidas 78 culturas com isolados positivos para P. aeruginosa, sendo a maioria procedente de pacientes da UTI geral (47,4%), seguida da Clínica cirúrgica (16,7%). Entre as amostras clínicas analisadas, a secreção traqueal foi a de maior incidência com 25,6%, seguida de secreção de ferida (20,5%) e escarro (18%). O composto mais ativo contra a P. aeruginosa foi a Colistina (100,0%). Detectou-se elevada multirresistência de P. aeruginosa aos betalactâmicos, cefalosporinas e carbapenêmicos. Baseando-se nos dados apresentados, torna-se evidente a necessidade de um monitoramento rotineiro do perfil de sensibilidade desta bactéria em ambiente hospitalar, sendo de extrema utilidade para a escolha adequada na terapêutica empírica, proporcionando conhecimento prévio dos antimicrobianos que apresentam boa eficácia diante deste patógeno, favorecendo o uso racional de antimicrobianos. PALAVRAS-CHAVE: Multirresistência; Pseudomonas aeruginosa;Sensibilidade; Antimicrobianos.

Novas estratégias para entender o sistema de influxo de antibióticos e a resistência antimicrobiana a nível molecular

As fluoroquinolonas são antibióticos que têm um largo espectro de ação contra bactérias, especialmente Gram-negativas. O seu mecanismo de ação assenta na inibição de enzimas responsáveis pela replicação do DNA. Porém, devido ao seu uso indevido, o surgimento de resistência bacteriana a estes antibióticos tem-se tornado um grave problema de saúde pública. Uma vez que os seus alvos de ação se situam no meio intracelular, a redução da permeabilidade da membrana externa de bactérias Gram-negativas constitui um dos mecanismos de resistência mais conhecidos. Esta redução é associada à baixa expressão ou mutações em porinas necessárias para permitir o seu transporte, mais concretamente, da OmpF. Estudos prévios demonstraram que a coordenação de fluoroquinolonas com iões metálicos divalentes e 1,10-fenantrolina (genericamente designados metaloantibióticos) são potenciais candidatos como alternativa às fluoroquinolonas convencionais. Estes metaloantibióticos exibem um efeito antimicrobiano comparável ou superior à fluoroquinolona na forma livre, mas parecem ter uma via de translocação diferente, independente de porinas. Estas diferenças no mecanismo de captura podem ser fundamentais para contornar a resistência bacteriana. De forma a compreender o papel dos lípidos no mecanismo de entrada dos metaloantibióticos, estudou-se a interação e localização dos metaloantibióticos da Ciprofloxacina (2ª geração), da Levofloxacina (3ª geração) e Moxifloxacina (4ª geração) com um modelo de membranas de Escherichia coli desprovido de porinas. Estes estudos foram realizados através de técnicas de espectroscopia de fluorescência, por medições em modo estacionário e resolvida no tempo. Os coeficientes de partição determinados demonstraram uma interação mais elevada dos metaloantibióticos relativamente às respetivas fluoroquinolonas na forma livre, um facto que está diretamente relacionado com as espécies existentes em solução a pH fisiológico. Os estudos de localização mostraram que estes metaloantibióticos devem estar inseridos na membrana bacteriana, confirmando a sua entrada independente de porinas. Este mecanismo de entrada, pela via hidrofóbica, é potenciado por interações eletrostáticas entre as espécies catiónicas de metaloantibiótico que existem a pH 7,4 e os grupos carregados negativamente dos fosfolípidos da membrana. Desta forma, os resultados obtidos neste estudo sugerem que a via de entrada dos metaloantibióticos e das respetivas fluoroquinolonas deve ser diferente. Os metaloantibióticos são candidatos adequados para a realização de mais testes laboratoriais e uma alternativa promissora para substituir as fluoroquinolonas convencionais, uma vez que parecem ultrapassar um dos principais mecanismos de resistência bacteriana a esta classe de antibióticos.

Estudo sobre a ocorrência de enterobactérias produtoras de ESBL isoladas de pacientes internados em unidades de pós-operatório de cirurgia cardíaca de um hospital da rede pública do Rio de Janeiro

As infecções associadas aos cuidados de saúde constituem um problema grave nas unidades hospitalares bem como nos serviços de atendimento extra-hospitalares. Diferentemente de outros países, no Brasil, existe uma incidência alta dessas infecções causadas por microorganismos Gram-negativos produtores de β-lactamase de espectroestendido (ESBL). Estas enzimas hidrolisam compostos β-lactâmicos e são consideradas mundialmente como de importância clínica, pois a localização de seus genes emelementos móveis facilitam a transmissão cruzada. Este estudo foi realizado com amostras bacterianas isoladas de material clínico e de fezes de pacientes internados em um hospital da rede pública no Rio de Janeiro, Brasil. Estes pacientes estavam internados em duas unidades de terapia intensiva cardiológica, no período de janeiro a dezembro de 2007. O estudo teve por objetivo realizar a caracterização fenotípica e genotípica desses isolados associados à colonização ou infecção dos pacientes. Os testes fenotípicos e genotípicos foram realizados na Universidade do Estado do Rio de Janeiro e incluíram provas bioquímicas, teste de susceptibilidade, teste confirmatório para a expressão da produção da enzima ESBL e Reação de Polimerase em Cadeia (PCR) com iniciadores específicos para cinco genes: blaTEM, blaSHV, CTX-M1, Toho1 e AmpC. As espécies bactérianas mais frequentemente isoladas foram Escherichia coli (25%) e Klebsiella pneumoniae (30,56%), e os genes mais prevalentes foram blaTEM (41,6%), AMPC (41,6%) blaSHV (33,3%), CTX-M1 (25%), e Toho1 (19,44%). Identificamos em 25% das amostras enterobactérias que não eram E. coli, K. pneumoniae ou Proteus sp, com fenótipo para ESBL e a expressão dos mesmos genes, confirmando a necessidade de investigação nestes grupos microbianos. O substrato mais sensível para a expressão da área de sinergismo no Teste de Aproximação foi o ceftriaxone (80%). Identificamos também que 17% das amostras positivas para ESBL apresentaram co-produção para AmpC e 50% apresentaram mais de um gene para os iniciadores testados. A presença da carbapenemase foi avaliada em amostras bacterianas com susceptibilidade intermediária para ertapenem, através do Teste de Hodge modificado. Os achados do presente estudo caracterizaram a co-produção de AmpC e ESBL, bem como sugerem a necessidade da revisão e a ampliação dos métodos para a detecção de outros padrões de resistência na nossa Instituição.

Avaliação da toxicidade da emodina e sua associação com radiação ultravioleta A em cepas de Escherichia coli e células da linhagem A549

A emodina é uma antraquinona estruturalmente semelhante à aloe-emodina e ambas tem sido apontadas como capazes de causar lesões oxidativas pela produção de ERO. Sua presença em produtos dermocosméticos e de higiene pessoal, associada às informações de que a fotoativação de antraquinonas levaria ao aumento de lesões oxidativas causadas por ERO, torna relevante o estudo da associação da emodina com a radiação UVA. O objetivo desse trabalho foi avaliar a citotoxicidade induzida pela associação da emodina com doses subletais de radiação UVA, em células de Escherichia coli (selvagem e cepas deficientes em enzimas do BER), através de ensaios de sobrevivência bacteriana (taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 108kJ/m ao final de 90min de experimento), e em células da linhagem A549 pela exclusão do corante azul de tripan e sobrevivência clonogênica(taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 36kJ/m ao final de 30min de experimento). Além disso, a genotoxicidade desses agentes foi estudada por eletroforese em gel de agarose de DNA plasmidial (taxa de dose de UVA igual a 16J/m/s, totalizando 57,6kJ/m ao final de 60min de experimento). De acordo com os resultados: i) Concentrações iguais ou abaixo de 5,55mM de emodina não alteraram a sobrevivência em nenhuma das cepas estudas; ii) As proteínas Xth e Fpg parecem ter um papel importante no reparo das lesões causadas pela emodina, em altas concentrações, sugerindo a participação do reparo por excisão de bases (BER) nesse processo; iii) A associação da emodina com a radiação UVA se mostrou citotóxica em todas as cepas de E. coli; iv) O gene nfo foi o mais importante na resistência bacteriana às lesões induzidas pela associação dos dois agentes, reforçando o envolvimento do BER e indicando uma possível participação do reparo por incisão de nucleotídeos (NIR); v) A emodina parece ter interagido com o DNA plasmidial, alterando seu padrão de migração no gel de agarose; vi) Em células da linhagem A549, a emodina causa efeitos tóxicos imediatos que parecem ser reparados ao longo do tempo. Porém, quando a droga permaneceu por 24 horas em contato com as células, houve uma diminuição na sobrevivência celular que parece ser dosedependente; vii) As concentrações de 10μM e 25μM de emodina, quando associadas ao UVA, se mostraram responsáveis pela redução de mais de 50% na sobrevivência nas células A549, chegando a 100% de morte quando a concentração de emodina foi de 50μM; viii) A radiação UVA potencializou os efeitos citotóxicos da emodina, nos 2 modelos experimentais do presente estudo, indicando que a interação da emodina com a radiação UVA seja genotóxica e portanto prejudicial à saúde.

Development of polymeric materials to inhibit bacterial quorum sensing

Bacterial infections are an increasing problem for human health. In fact, an increasing number of infections are caused by bacteria that are resistant to most antibiotics and their combinations. Therefore, the scientific community is currently searching for new solutions to fight bacteria and infectious diseases, without promoting antimicrobial resistance. One of the most promising strategies is the disruption or attenuation of bacterial Quorum Sensing (QS), a refined system that bacteria use to communicate. In a QS event, bacteria produce and release specific small chemicals, signal molecules - autoinducers (AIs) - into the environment. At the same time that bacterial population grows, the concentration of AIs in the bacterial environment increases. When a threshold concentration of AIs is reached, bacterial cells respond to it by altering their gene expression profile. AIs regulate gene expression as a function of cell population density. Phenotypes mediated by QS (QSphenotypes) include virulence factors, toxin production, antibiotic resistance and biofilm formation. In this work, two polymeric materials (linear polymers and molecularly imprinted nanoparticles) were developed and their ability to attenuate QS was evaluated. Both types of polymers should to be able to adsorb bacterial signal molecules, limiting their availability in the extracellular environment, with expected disruption of QS. Linear polymers were composed by one of two monomers (itaconic acid and methacrylic acid), which are known to possess strong interactions with the bacterial signal molecules. Molecularly imprinted polymer nanoparticles (MIP NPs) are particles with recognition capabilities for the analyte of interest. This ability is attained by including the target analyte at the synthesis stage. Vibrio fischeri and Aeromonas hydrophila were used as model species for the study. Both the linear polymers and MIP NPs, tested free in solutions and coated to surfaces, showed ability to disrupt QS by decreasing bioluminescence of V. fischeri and biofilm formation of A. hydrophila. No significant effect on bacterial growth was detected. The cytotoxicity of the two types of polymers to a fibroblast-like cell line (Vero cells) was also tested in order to evaluate their safety. The results showed that both the linear polymers and MIP NPs were not cytotoxic in the testing conditions. In conclusion, the results reported in this thesis, show that the polymers developed are a promising strategy to disrupt QS and reduce bacterial infection and resistance. In addition, due to their low toxicity, solubility and easy integration by surface coating, the polymers have potential for applications in scenarios where bacterial infection is a problem: medicine, pharmaceutical, food industry and in agriculture or aquaculture.

Bioatividade de Líquidos Iónicos derivados do Ácido Valpróico em bactérias Gram-negativa

Os Líquidos Iónicos (LIs) são sais orgânicos constituídos exclusivamente por iões e possuem pontos de fusão inferiores a 100ºC. As suas propriedades únicas e o facto de ser possível ajustar as suas propriedades físicas, químicas e biológicas, de acordo com o objetivo pretendido, tornam esta classe de compostos, um grande objeto de estudo de inúmeros investigadores. Desde os inícios da sua aplicação até à atualidade, a investigação nesta área expandiu o seu raio de ação, estando já descrito o seu potencial como agentes antimicrobianos e, mais recentemente, como compostos farmacêuticos ativos. Atualmente muitas das suas aplicações são baseadas nas suas propriedades biológicas. Esta Tese teve como objetivo avaliar a influência que os LIs podem exercer a nível do crescimento bacteriano e estudar alternativas de combater a resistência bacteriana. Todos os LIs utilizados neste trabalho tinham como anião o ácido valpróico, sendo utilizados catiões orgânicos de amónio e de imidazólio. Foram utilizadas 4 bactérias e avaliou-se a atividade biológica e a respetiva taxa de crescimento. O estudo da sua atividade biológica foi feito através da determinação da Concentração Mínima Inibitória (CMI) e a análise das suas curvas de crescimentos na presença e ausência de composto. Com este trabalho foi possível verificar que dentro dos compostos em estudo, LIs derivados do valproato, o Valproato com o cetilperidínio [valp] [cetylpir] foi o que influenciou o crescimento de todas as bactérias estudadas. Este estudo demonstrou o potencial antibacteriano de alguns compostos, podendo desta forma vir a ser utilizados para fins farmacêuticos

Síntese de muropéptidos bacterianos para estudos de interacção com a vancomicina

A vancomicina é um membro da família dos antibióticos glicopeptídicos considerado de último recurso no tratamento de infecções causadas por bactérias Gram-positivas. A fim de encontrar novos agentes para combater a resistência bacteriana é importante compreender os detalhes do mecanismo de acção de antibióticos glicopeptídicos. Estes antibióticos evitam a formação de peptidoglicano (PGN), o principal componente da parede celular bacteriana, o qual é constituído por uma cadeia alternada de N-acetil-glucosamina (GlucNAc) e ácido N-acetil-murâmico (MurNAc) ligados entre si poruma ligação glicosídica β(1→4), e estas cadeias ligam-se entre si por pequenas cadeias peptídicas. Está bem estabelecido que a substituição do último aminoácido da cadeia peptídica ligada à unidade MurNAc altera a interacção das bactérias com os antibióticos glicopéptidicos. Até agora, os estudos de interacção foram limitados ao uso de dipéptidos e tripéptidos N-protegidos. De modo a clarificar a forma como as diferentes composições da unidade peptídica e da unidade de carbohidratodos muropéptidos bacterianos afectam o reconhecimento pela vancomicina, desenvolvemos neste estudo a síntese de uma pequena biblioteca de muropeptidos e péptidos para futuros testes de interação molecular. A unidade MurNAc foi sintetizada por duas vias diferentes, envolvendo diferentes grupos protectores do grupo amina, o acetilo e o aliloxicarbonilo. O derivado de MurNAc 8 foi preparado em 7 passos, com 3% de rendimento pela via envolvendo a GlucNAc. Para a síntese das cadeias peptídicas utilizou-se a técnica de síntese de péptidos em fase sólida (SPFS). Os péptidos e muropéptidos foram sintetizados utilizando como terminal de D-Ala, Gly e D-Ser por SPFS com sucesso. Os estudos preliminares de interacção entre a vancomicina e a unidade MurNAc sugerem uma possível alteração conformacional da vancomicina na presença de MurNAc, pelo que de futuro as interações entre estas duas estruturas e os muropéptidos sintetizados deverão ser investigadas.