Preparação e caracterização de matrizes nanoparticuladas na base de óxido de zinco e polímeros biodegradáveis para a liberação controlada de antimicrobianos
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Autor(es)
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Flávia Cavalieri Machado
Luiz Fernando Cappa de Oliveira
Luiz Carlos Alves de Oliveira
Elene Cristina Pereira Maia
Luiz Fernando Cappa de Oliveira
Luiz Carlos Alves de Oliveira
Elene Cristina Pereira Maia
Resumo
No presente trabalho foram desenvolvidos três sistemas de liberação controlada de antimicrobianos de interesse agrícola, como nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) carregando doxiciclina, nanopartículas de alginato-quitosana carregando curcumina e nanofibras poliméricas de policaprolactona-alginato e gelatina carregando curcumina. A atividade antimicrobiana e as cinéticas de liberação foram avaliadas em cada um dos sistemas estudados. Foram sintetizadas e caracterizadas nanopartículas de óxido de Zinco (ZnO) pelos métodos sol-gel, hidrotérmico e hidrotérmico assistido por microondas. Os compostos foram testados frente as bactérias E. carotovora, Pantoea sp, E. coli e S. aureus, apresentando ação antimicrobiana. O efeito antimicrobiano também foi avaliado por efeito fotocatalítico, onde foi evidenciada a eficiência do tratamento pela formação de defeitos na superfície como vacâncias de oxigênio e zinco intersticial. Estudos de EPR "spin trap" demostraram a relação entre densidade de defeitos de superfície e produção de radicais livre como radical hidroxila. Os estudos de absorção de dessorção de doxiciclina nas nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) mostraram a eficiência da matriz como plataforma de liberação controlada de fármacos catiônicos como doxiciclina. As nanopartículas poliméricas alginato-quitosana carregando curcumina apresentaram tamanhos de partícula entre 125 e 500 nm. Foram avaliadas frente as bactérias E. coli e S. aureus não apresentando atividade antimicrobiana. Os estudos de liberação de curcumina mostraram dependência de pH. As nanofibras poliméricas obtidas apresentaram diâmetros entre 215 - 1000 nm. O recobrimento da fibra concêntrica policaprolactona-alginato prolongou o tempo de liberação "in vitro" da curcumina. As fibras poliméricas não revelaram ação antimicrobiana nas bactérias testadas.
Abstract
In the present work three systems of controlled release of doxycycline and curcumin for agricultural use were developed as nanoparticles of zinc oxide (ZnO) carrying doxycycline, alginate-chitosan nanoparticles carrying curcuma and polymeric nanofibers of polycaprolactone-alginate and gelatin carrying curcuma. The antimicrobial activity and release kinetics were evaluated in each system under study. Nanoparticles of zinc oxide (ZnO) were prepared and characterized by microwave-assisted sol-gel, hydrothermal methods. The compounds were tested against the bacteria E. carotovora, Pantoea sp, E. coli and S. aureus that exhibited antimicrobial action. The antimicrobial effect was also evaluated by photocatalytic effect, where the efficiency of the treatment was evidenced by the formation of surface defects such as oxygen and interstitial zinc vacancies. EPR "Spin Trap" studies have demonstrated the relationship between surface defect density and free radical production as the hydroxyl radical. Studies of doxycycline desorption uptake in zinc oxide (ZnO) nanoparticles have shown matrix efficiency as a platform for the controlled release of cationic drugs such as doxycycline. The alginate-chitosan polymer nanoparticles carrying curcuma had particle sizes between 125 and 500 nm. They were assessed against the E. coli and S. aureus bacteria that exhibited no antimicrobial activity. The release studies showed pH dependence. The obtained polymer nano-fibers had diameters between 215-1000 nm. Coating of polycaprolactone-alginate concentric fiber extended the in vitro release time of curcuma. The polymer fibers exhibited no antimicrobial action on the tested bacteria.
Assunto
Química inorgânica, Nanopartículas, Cúrcuma, Oxidos metalicos, Agentes antibacterianos, Preparações de liberação controlada, Fibras, Materiais nanoestruturados, Compostos de zinco
Palavras-chave
nanopartículas poliméricas alginato-quitosana, Nanopartículas de óxido de Zinco, antimicrobiano, nanofibras poliméricas