Sistemas multiparticulados para liberação controlada de substâncias naturais com potencial biológico e farmacológico
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Data
2023-12-08
Autores
Orientador
Brighenti, Fernanda Lourenção 
Coorientador
Meneguin, Andréia Bagliotti
Barud, Hernane da Silva
Pós-graduação
Ciências Odontológicas - FOAR 33004030010P2
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
As doenças bucais biofilme-dependentes, como cárie dentária e doença periodontal, são consideradas um problema de saúde pública em todo o mundo. Nosso grupo de estudos tem pesquisado produtos naturais de origem vegetal para o controle mecênico e químico do biofilme bucal. Dessa maneira, o presente estudo teve como objetivo desenvolver, sintetizar e caracterizar in vitro sistemas multiparticulados – micro e/ou nanopartículas- baseados em polímeros naturais para liberação controlada da morina ou carvacrol e avaliá-los quanto à atividade antimicrobiana, antibiofilme e anti-inflamatória. Foram desenvolvidos dois sistemas de liberação controlada, micropartículas contendo morina e nanopartículas contendo morina ou carvacrol. As micropartículas foram obtidas a partir dos polímeros alginato de sódio e goma gelana por meio da técnica secagem por aspersão. As nanopartículas foram obtidas a partir dos polímeros alginato de sódio e quitosana por meio da técnica complexação polieletrolítica. Os sistemas foram então caracterizados quanto aos mecanismos de liberação in vitro, encapsulação das substâncias naturais e morfologia de superfície por meio da microscopia eletrônica de varredura. As nanopartículas foram ainda caracterizadas quanto ao tamanho das partículas e potencial zeta. A atividade antimicrobiana e antibiofilme das micropartículas contendo morina contra biofilme de Streptococcus mutans e patógenos periodontais, cultura planctônica de F. nucletaum e P. gingivalis e biofilme multi-espécies, e das nanopartículas contendo morina ou carvacrol contra biofilmes orais polimicrobianos foi avaliada por meio da viabilidade microbiana e biomassa, respectivamente, após a exposição aos diferentes tratamentos. A acidogenicidade também foi avaliada no biofilme de S. mutans e polimicrobiano. Para o biofilme multi-espécies, a viabilidade microbiana no biofilme também foi avaliada por meio da microscopia confocal de varredura a laser e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Para obtenção de biofilme polimicrobiano, um inóculo obtido a partir da saliva de um voluntário previamente selecionado foi utilizado. A atividade anti-inflamatória das micropartículas foi avaliada, por meio da modulação de secreção de citocinas pró-inflamatórias. Além disso, um ensaio de citotoxicidade por meio da análise da viabilidade celular foi realizado. A microscopia eletrônica demonstrou que as micropartículas apresentam forma esférica e superfície rugosa e as nanopartículas apresentam tamanho nanométrico, com formato esférico e superfície lisa. As micropartículas controlaram melhor a liberação das substâncias naturais quando comparada com as nanopartículas. As micropartículas contendo morina e as nanopartículas contendo morina ou carvacrol reduziram significativamente a biomassa dos biofilmes, a acidogenicidade e a viabilidade de S. mutans e a viabilidade de bactérias totais, acidúricas e estreptococos do grupo mutans, respectivamente. As micropartículas contendo morina reduziram significativamente a biomassa e viabilidade microbiana dos patógenos periodontais (cultura planctônica e biofilme multi-espécies) em comparação com o grupo controle, confirmado pelas imagens do MEV e confocal. As micropartículas contendo morina também atenuaram a secreção de citocinas pró-inflamatórias e não foram tóxicas para as células. Conclui-se que as técnicas utilizadas para obtenção de sistemas multiparticulados são eficazes para o desenvolvimento de sistemas à base de polímeros naturais para liberação de substâncias naturais. Além disso, os resultados mostraram que a morina e o carvacrol podem ser uma opção promissora para o controle de fatores de virulência das doenças bucais biofilme-dependentes.
Resumo (inglês)
Biofilm-dependent oral diseases, dental caries and periodontal disease, are considered a public health problem worldwide. Our study group has been researching natural products of plant origin for mechanical and chemical control of oral biofilm. The aim of this study was therefore to develop, synthetize and characterize in vitro multiparticulate systems based on natural polymers for morin and carvacrol controlled release and to assess their antimicrobial, antibiofilm and anti-inflammatory activity. Two controlled release systems were developed: microparticles containing morin and nanoparticles containing morin or carvacrol. The microparticles were obtained from the polymers sodium alginate and gellan gum using the spray drying technique. The nanoparticles were obtained from the polymers sodium alginate and chitosan using the polyelectrolytic complexation technique. The systems were then characterized in terms of in vitro release mechanisms, natural substances encapsulation and surface morphology using scanning electron microscopy. The nanoparticles were also characterized in terms of particle size and zeta potential. The antimicrobial and antibiofilm activity of the microparticles containing morin against Streptococcus mutans biofilm and periodontal pathogens, planktonic culture of F. nucletaum and P. gingivalis and multi-species biofilm, and of the nanoparticles containing morin or carvacrol against polymicrobial oral biofilms was evaluated by means of microbial viability and biomass, respectively, after exposure to the different treatments. Acidogenicity was also assessed in S. mutans and polymicrobial biofilms. For the multi-species biofilm, microbial viability in the biofilm was also assessed using confocal laser scanning microscopy and scanning electron microscopy (SEM). To obtain a polymicrobial biofilm, an inoculum obtained from the saliva of a previously selected volunteer was used. The microparticles anti-inflammatory activity was assessed by modulating the secretion of pro-inflammatory cytokines. In addition, a cytotoxicity test was carried out by analyzing cell viability. Electron microscopy showed that the microparticles were spherical in shape and had a rough surface, while the nanoparticles were nanometric in size, spherical in shape and had a smooth surface. The microparticles controlled the release of the natural substances better than the nanoparticles. Microparticles containing morin and nanoparticles containing morin or carvacrol significantly reduced biofilm biomass, acidogenicity and viability of S. mutans and viability of total bacteria, aciduric bacteria and mutans streptococci, respectively. Microparticles containing morin significantly reduced the biomass and microbial viability of periodontal pathogens (planktonic culture and multi-species biofilm) compared to the control group, as confirmed by SEM and confocal images. The microparticles containing morin also attenuated the secretion of pro-inflammatory cytokines and were not toxic to the cells. It is concluded that the techniques used to obtain multiparticulate systems are effective for the development of systems based on natural polymers for natural substances release. In addition, the results showed that morin and carvacrol could be a promising option for controlling virulence factors of biofilm-dependent oral diseases.
Descrição
Palavras-chave
Cárie dentária , Biofilmes , Flavonoides , Polímeros , Monoterpenos , Dental caries , Biofilms , Flavonoids , Polymers , Monoterpenes
Idioma
Português
Como citar
Sales LS. Sistemas multiparticulados para liberação controlada de substâncias naturais com potencial biológico e farmacológico [tese de doutorado]. Araraquara: Faculdade de Odontologia da UNESP; 2023.