Fitossíntese de nanopartículas de prata a partir de extrato de cascas de romã e desenvolvimento de formulação para tratamento de feridas: avaliação antimicrobiana, citotóxica e potencial cicatrizante em um modelo in vivo - Fernandes, Renan Aparecido [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2017)
O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de produção de nanopartículas de prata através do extrato da casca de romã, e produzir formulações contendo estas nanopartículas para uso em feridas. Elas foram testadas quanto à ação antimicrobiana, citotóxica e potencial cicatrizante. Para a produção das nanopartículas de prata propôs-se uma síntese utilizando-se como base duas metodologias já estabelecidas na literatura, utilizando-se para reação carboximetilcelulose, propilenoglicol, nitrato de prata, água e extrato da casca de romã como agente redutor. O extrato da casca de romã foi caracterizado em parâmetros como pH, massa seca e quantidade de taninos bioativos (ácido elágico e totais fenólicos expressos em ácido gálico). Os totais fenólicos do extrato foram também dosados após seu aquecimento nas diferentes condições de tempo e temperatura propostos para as sínteses das nanopartículas de prata (12 minutos, 1 hora e 2 horas, à 50ºC e 100ºC). As nanopartículas de prata produzidas foram, então, adicionadas a uma solução contendo compostos para produção de formulações para serem utilizadas no tratamento de feridas. Elas foram caracterizadas através de espectroscopia UV-Visível, microscopia eletrônica de varredura (MEV), potencial zeta e dosagem de íons remanescentes após as reações. A atividade antimicrobiana tanto das nanopartículas como de suas formulações contra Candida albicans SC 5314 e Staphylococcus aureus ATCC 25923 foi avaliada por meio do método da microdiluição. Na avaliação dos extratos, apesar de ocorrer um aumento na concentração de totais fenólicos com o aumento da temperatura, a concentração inibitória mínima (CIM) manteve-se estável com valores de 391 µg/ml e 781 µg/ml para S. aureus e C. albicans. A formação das nanopartículas de prata foi confirmada com a formação de picos característicos na espectroscopia UV-Visível e pelas imagens de MEV, onde verificou-se que a síntese com tempo de reação de 12 minutos e aquecimento a 50ºC gerou nanopartículas mais uniformes e melhor distribuídas na formulação. As sínteses propostas promoveram a redução iônica da prata de aproximadamente 100%, independente do tempo temperatura utilizados na reação. Valores de CIM para as nanopartículas de prata foram de 67,50 µg/ml e 68,75 µg/ml respectivamente para S. aureus e C. albicans independente das variações das condições de síntese. Após a seleção da síntese das nanopartículas de prata por 12 min à 50ºC, estas partículas foram também caracterizadas por difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), e as respectivas formulações por meio de espalhamento de luz dinâmica, dosagem de íons livres, potencial zeta, MEV e TEM. Para essas formulações foi também realizado um teste de estabilidade variando-se umidade e temperatura. Além da atividade antimicrobiana contra Candida albicans SC 5314 e Staphylococcus aureus ATCC 25923, a citotoxicidade em fibroblastos (L929) das nanopartículas de prata e das formulações destas partículas e do extrato da casca de romã foram também avaliadas. Para os extratos foram observados valores de 3,13, 86,39±0,96% m/m, 3,64±0,03 mg/g, 392,0±9 mg/g respectivamente para pH, massa seca, ácido elágico e totais fenólicos. Como controle, foram produzidas nanopartículas de prata sintetizadas convencionalmente (AgNP química), e observou-se potencial redutor de 99,89% e 99,51% para as sínteses utilizando-se extrato de romã (AgNP green) e um agente redutor químico convencional (AgNP química). Verificou-se a formação de partículas com tamanhos médios de 89 e 19 nm para nanopartículas green e química. A formulação contendo as nanopartículas de prata apresentaram um potencial antimicrobiano expressivamente maior do que o princípio ativo isolado, sendo 255 e 4 vezes mais efetiva contra S. aureus e C. albicans, respectivamente. Os valores de citotoxicidade foram consideravelmente menores para as nanopartículas de prata sintetizadas pelo extrato de romã quando comparadas as produzidas convencionalmente. De acordo com os valores de CIM e da citotoxicidade, a concentração das formulações foi ajustada, gerando assim três formulações: i) AgNP green, ii) AgNP química e iii) extrato de romã, nas concentrações de 337,5 µg/ml, 5,55 µg/ml e 94 µg/ml respectivamente. Para o estudo in vivo, utilizou-se como controle um medicamento comercial contendo prata indicado para tratamento de feridas (Sulfadiazina de prata). Foram selecionados noventa ratos Wistar machos com peso médio de 180 gramas. Foi induzida diabetes nos ratos, e, em seguida, realizou-se duas incisões no dorso dos animais e as lesões foram imediatamente infectadas com S. aureus (ATCC 25923) e C. albicans (SC 5314). Após 24 h, os animais foram divididos em grupos de acordo com as formulações propostas em cada tratamento, seguindo-se um protocolo de duas vezes ao dia por 2, 7 e 14 dias. Após o período de tratamento os animais foram eutanasiados e verificado o potencial reparador através do índice de fechamento de ferida, avaliação do infiltrado inflamatório, angiogenese, mieloperoxidase e hidroxiprolina. Ainda foi verificado o potencial antimicrobiano das formulações através da contagem de células viáveis de cada microrganismo infectado nas feridas. De forma geral, as formulações contendo nanopartículas de prata mostraram os melhores resultados para o fechamento das feridas, apresentando ainda uma atividade anti-inflamatória maior que a do extrato de casca de romã, o qual apresentou atividade pró inflamatória. Todos os tratamentos não foram capazes de reduzir de forma significativa o número de células de C. albicans, enquanto para S. aureus todos os tratamentos apresentaram redução significativa após quatorze dias de tratamento. Independente das nanopartículas de prata serem produzidas quimicamente ou por meio do extrato da casca de romã, ambas apresentaram considerável potencial de reparo de feridas infectadas em modelos in vivo com ratos. Os achados das presentes pesquisas reforçam e estimulam o uso potencial das nanopartículas de prata no tratamento de feridas, com destaque para a síntese green por gerar menos danos ao meio ambiente e às pessoas envolvidas tanto em sua produção como aos pacientes, e por apresentar, ainda, custo inferior quando comparada às sínteses utilizando reagentes químicos e processos convencionais.

The aim of this study was to investigate the production of silver nanoparticles through peel extract of pomegranate, and produce formulations containing these particles to be used in wound healings. Its antimicrobial action, cytotoxicity and healing potential were tested. The synthesis of silver nanoparticles were based on two methods proposed in the literature with some modifications, which were used carboxymethylcellulose, propylene glycol, silver nitrate, water and peel extract of pomegranate as reducing agent. The peel extract was characterized by pH, dry mass and bioactive tannins (elagic acid and total phenols expressed as galic acid). The total phenols were also quantified after being heated at 50ºC and 100ºC for 12 minutes, 1 hour and 2 hours. Then, silver nanoparticles were added in a solution containing products to develop a formulation to be tested in wound healing. They were characterized by UV-Vis spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), zeta potential and the quantification of remaining silver ions after the synthesis reaction. The antimicrobial activity of the nanoparticles and formulations were tested against Candida albicans (SC 5314) e Staphylococcus aureus (ATCC 25923) by microdilution method. After submitting the peel extract to different conditions of temperature and times (50ºC and 100ºC for 12 minutes, 1 hour and 2 hours), it was noted that the values of the minimum inhibitory concentration was not affected and were 391 µg/ml and 781 µg/ml for S. aureus and C. albicans. The formation of silver nanoparticles was confirmed through the formation of characteristic peaks in the UV-Vis spectroscopy and SEM images, and it was observed that the reaction at 50ºC for 12 min produced silver nanoparticles with regular forms and better dispersed in the formulation. The synthesis proposed promoted the reduction of silver ions at about 100%, regardless of the time and temperature used in the reaction, which also did not interfere in antimicrobial activity against C. albicans (68,75 µg/ml) and S. aureus (67,50 µg/ml). After selecting the reaction at 50ºC for 12 min, the silver nanoparticles produced ere also characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM), and the respective formulations through dynamic light scattering, free ion dosage, zeta potential, SEM and TEM. The stability test varying humidity and temperature was also performed for those formulations. Besides antimicrobial assays, the cytotoxicity (L929 fibroblasts) of the silver nanoparticles and the formulations of these particles and of the pomegranate peel extract were evaluated. It was observed in the peel extract the values of 3,13, 86,39±0,96% m/m, 3,64±0,03 mg/g and 392,0±9 mg/g respectively for pH, dry mass, elagic acid and total phenols concentrations. Silver nanoparticles produced by conventional chemical method was prepared and used as controls, and it was noted the reduction potential of 99,89% and 99,51% for the synthesis using pomegranate peel extract (AgNP green) and chemical reducing agent (AgNP chemical). The averages sizes of green and chemical AgNP were 89 and 19 nm. The formulation containing silver nanoparticles presented an antimicrobial potential expressively higher than the active input, being 254 and 5-fold more effective against S. aureus and C. albicans. Also, the cytotoxicity was notable reduced when silver nanoparticles were produced using pomegranate peel extract. Based on the MIC values and the cytotoxicity findings, the concentration of the formulations were determined: i) AgNP green at 337.5 µg/ml, ii) AgNP chemical at 5.55 µg/ml, and iii) pomegranate peel extract at 94 µg/ml. In the in vivo study, a commercial form of silver (Sulfadizsine) to the wound healing was used as control. Ninety Wistar male rats were selected, and, after inducing diabetes, two incisions on the dorsum of the animals were made and followed infected with S. aureus (ATCC 25923) and C. albicans (SC 5314). After the infection, the animals were treated with the formulations twice a day for 2, 7 and 14 days. Then, the animals were euthanized and the repair potential was verified through wound closure index, inflammatory infiltrate evaluation, angiogenesis, myeloperoxidase and hydroxyproline. It was also determined the antimicrobial potential by counting the viable cells of each microorganism used to infect the wounds. In general, the formulations containing silver nanoparticles promoted a better closure of the wounds, and a higher anti-inflamatory activity than the peel extract formulation which otherwise presented a pro-inflamatory effect. All formulations could not significantly reduce the viable cells of C. albicans, while for S. aureus they reduced significantly the cells after 14 days of treatment. Silver nanoparticles produced by both green and conventional chemical process present notable potential in repairing infected wounds in in vivo rat model. The findings of the present research strengthen and stimulate the potential application of silver nanoparticles in wound healings, highlighting the green production of these particles which apart from being lower costly, it is ecofriendly and less detrimental to people involved in its production and use.
Phytosynthesis of silver nanoparticles using pomegranate peel extract and development of formulation for wound healing: antimicrobial and cytotoxicity evaluation and repair potential in a in vivo model
Keywords: Biofilmes; Candida albicans; Staphylococcus aureus; prata; nanotecnologia; Biofilms; Silver; Virulence nanotechnology