Avaliação da atividade antimicrobiana de gel a base de carboximetilcelulose (CMC) contendo complexo de prata modificado com nióbio
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Maximiliano Delany Martins
Daniel Cristian Ferreira Soares
Daniel Cristian Ferreira Soares
Resumo
A resistência antimicrobiana representa um dos maiores desafios da saúde pública global, impulsionando a busca por novas estratégias terapêuticas. Nesse contexto, os nanomateriais metálicos têm se destacado por sua ampla atividade biocida e pela capacidade de contornar mecanismos convencionais de resistência. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um gel à base de carboximetilcelulose (CMC) incorporado com um complexo de nanopartículas de prata modificadas com polioxometalato de nióbio (AgNP@Nb-POM) e avaliar suas propriedades físico-químicas e atividade antimicrobiana frente a micro-organismos multirresistentes de relevância clínica. O complexo AgNP@Nb-POM foi caracterizado por espectroscopia UV-Vis, espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial zeta, difração de raios X (DRX), espectroscopia de refletância difusa (DRS) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), permitindo identificar a formação de nanopartículas homogêneas, bem dispersas e estruturalmente estáveis. Em seguida, o híbrido foi incorporado à matriz de CMC para obtenção do gel, que foi avaliado quanto às propriedades térmicas (TGA/DSC), reológicas e morfológicas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A atividade antimicrobiana foi investigada por ensaios de concentração inibitória mínima (CIM) e de inibição de biofilme frente a Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae e Candida auris. Os resultados demonstraram que o complexo AgNP@Nb-POM apresentou atividade antimicrobiana significativa frente às cepas sensíveis nos testes de CIM, mostrando ganho em relação aos compostos isolados de prata e nióbio. O sistema líquido apresentou maior ação frente a bactérias, enquanto o gel exibiu melhor desempenho contra fungos, com destaque para Candida auris mesmo em biofilmes formados. O estudo demonstrou que o sistema AgNP@Nb-POM é estável, funcional e apresenta potencial para evoluir em pesquisas voltadas a terapias complementares e estratégias preventivas, especialmente em formulações de uso tópico destinadas ao controle de micro-organismos multirresistentes e de biofilmes fúngicos, apresentando potencial promissor para aplicação em curativos e terapias tópicas.
Abstract
Antimicrobial resistance represents one of the greatest challenges to global public health, driving the search for new therapeutic strategies. In this context, metallic nanomaterials have gained attention due to their broad biocidal activity and ability to overcome conventional resistance mechanisms. This study aimed to develop a carboxymethylcellulose (CMC)-based gel incorporated with a complex of silver nanoparticles modified with a niobium polyoxometalate (AgNP@Nb-POM) and to evaluate its physicochemical properties and antimicrobial activity against clinically relevant multidrug-resistant microorganisms. The AgNP@Nb-POM complex was characterized by UV-Vis spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), zeta potential, X-ray diffraction (XRD), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), and transmission electron microscopy (TEM), confirming the formation of homogeneous, well-dispersed, and structurally stable nanoparticles. The hybrid was then incorporated into a CMC matrix to obtain the gel, which was evaluated for its thermal (TGA/DSC), rheological, and morphological properties by scanning electron microscopy (SEM). Antimicrobial activity was investigated through minimum inhibitory concentration (MIC) and biofilm inhibition assays against Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, and Candida auris. The results demonstrated that the AgNP@Nb-POM complex exhibited significant antimicrobial activity against the sensitive strains in MIC tests, showing enhanced performance compared to the isolated silver and niobium compounds. The liquid system showed stronger antibacterial activity, while the gel performed better against fungi, notably Candida auris, even in mature biofilms. The study demonstrated that the AgNP@Nb-POM system is stable, functional, and promising for further research focused on complementary therapies and preventive strategies, particularly in topical formulations aimed at controlling multidrug-resistant microorganisms and fungal biofilms, showing potential for application in wound dressings and topical antimicrobial therapies.
Assunto
Química – Inovações tecnológicas, Materiais nanoestruturados, Nanopartículas metálicas, Prata, Nióbio, Agentes antiinfecciosos, Biofilme
Palavras-chave
Nanopartículas de prata, Nióbio, Polioxometalato, Carboximetilcelulose, Gel antimicrobiano, Biofilme