Síntese do copolímero PEI-b-PEGMA-b-PCL visando aplicação no combate de biofilmes orais

Abstract

Os biofilmes orais são comunidades de microrganismos que se formam na cavidade bucal através da fixação gradual deles na superfície dos dentes e mucosa bucal. Suas estruturas são complexas contando com cavidades para fixação de mais células e canais para circulação de água nutrientes e secreções. Conforme os biofilmes se maturam os microrganismos secretam uma matriz extracelular composta por substâncias poliméricas extracelulares (SPE) que tem a função de proteger os microrganismos da ação do sistema imune, ataques antibióticos e alterações no ambiente a sua volta, além de função estrutural. Por ser composta, principalmente, por biopolímeros secretados pelas células, a SPE tem carga resultante negativa. Os biofilmes podem levar ao desenvolvimento de diversos problemas de saúde como aterosclerose, artrite reumatoide, diabete de tipo 2, doença de Alzheimer e alguns tipos de câncer como o bucal. Devido aos problemas causados por essas comunidades e dificuldade de tratamento, são necessárias estratégias eficientes para a erradicação desses microrganismos. Dessa forma, este trabalho propõe e avalia nanopartículas micelares do copolímero anfifílico PEI-b-PEGMA-b-PCL para liberação de fármacos. O copolímero PEGMA-b-PCL já é estudado no contexto de carreamento de fármacos, sendo ele uma espécie química atóxica e biodegradável. Assim, foi adicionado ao copolímero a poliamina catiônica PEI em sua estrutura para fazer com que a partícula tenha carga de superfície positiva e sofra atração eletrostática com o biofilme. O trabalho focou na caracterização estrutural e físico-química do material. A síntese foi realizada, primeiramente, por polimerização por abertura de anel e, posteriormente, por adição de aza-Michael para funcionalizar PEGMA-b-PCL com PEI e foi confirmada por análises de espectroscopia vibracional na região do infravermelho. A adição de PEI a estrutura fez com que as partículas, antes com carga negativa, adquirissem potencial-ζ positivo na faixa de pH de 4,5 a 7,0. Por fim, foram obtidas partículas com aproximadamente 100 nm de diâmetro hidrodinâmico. A interpretação dos resultados obtidos leva a conclusão de que o material tem potencial para a aplicação.

Oral biofilms are communities of microorganisms that are formed in the oral cavity through their gradual attachment to the surface of the teeth and oral mucosa. Its structures are complex, with cavities for the attachment of more cells and channels for the circulation of water, nutrients, and secretions. Biofilms are formed through the secretion of the extracellular matrix composed of extracellular polymeric substances (EPS), which have the function of protecting microorganisms from the action of the immune system, antibiotic attacks, and changes in the environment around them, in addition to their structural function. As it is mainly composed of biopolymers secreted by cells, EPS has a negative net charge. Biofilms can lead to the development of various health problems such as atherosclerosis, rheumatoid arthritis, type 2 diabetes, Alzheimer's disease, and some types of cancer, such as oral cancer. Due to the problems caused by these communities and the difficulty in treatment, efficient strategies are needed to eradicate these microorganisms. Therefore, this work proposes to evaluate micellar nanoparticles of the amphiphilic copolymer PEI-b-PEGMA-b-PCL for drug release. The PEGMA-b-PCL copolymer has already been studied in the context of drug delivery, as it is a non-toxic and biodegradable chemical species. Thus, the cationic polyamine PEI was added to the copolymer to make the particle have a positive surface charge and suffer electrostatic attraction with the biofilm. The work focused on the structural and physical-chemical characterization of the material. The synthesis was carried out, firstly, by ring-opening polymerization and, subsequently, by aza-Michael addition to functionalize PEGMA-b-PCL with PEI and was confirmed by spectroscopy analyses in the infrared region. The addition of PEI to the structure caused the particles, previously negatively charged, to acquire positive ζ-potential in the pH range of 4.5 to 7.0. Finally, particles with approximately 100 nm in hydrodynamic diameter were obtained. The interpretation of the results obtained leads to the conclusion that the material has potential for application.