Membranas de quitosana associada a cúrcuma: produção, caracterização e avaliação da biocompatibilidade e efeitos antimicrobianos

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Data

2024

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Universidade Brasil

Resumo

Feridas cutâneas causam dor, comprometimento funcional e diminuem a qualidade de vida, causando um impacto econômico significativo. A quitosana e a cúrcuma possuem propriedades com potenciais de favorecer o reparo de feridas cutâneas. No entanto, a relação entre a quitosana de associada a cúrcuma, assim como as propriedades físico-química e os efeitos biológicos, ainda não foram elucidados. Assim, o objetivo do presente estudo foi produzir, caracterizar e avaliar, in vitro, a citotoxicidade de membrana a base de quitosana associada a cúrcuma produzidas através da técnica de casting, em linhagem de fibroblastos (L929), bem como, o potencial antimicrobiano para Staphylococcus aureus (S. aureus) e Escherichia coli (E. coli). Foram produzidas três membranas a base de quitosana de média massa molar através da técnica de formação de filmes finos casting (evaporação do solvente): membrana a base de quitosana 1% (m/v; QM); quitosana associado ao glicerol 30% (m/m em relação à massa da quitosana; QMG); quitosana associado ao glicerol 30% e a cúrcuma 1,5% (m/m em relação à massa da quitosana; QMGC). Para a caracterização das propriedades físico-químicas e morfológicas das membranas foram utilizadas as técnicas de espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), ângulo de contato e medidas de espessura. Para a avaliação da viabilidade/citotoxicidade celular foi utilizado células L929 na concentração de 1x104 por meio de ensaio de alamarBlue® e Picrogreen. Quanto a avaliação do potencial antimicrobiano foi utilizado Cepas de bactérias Gram-positivas S. aureus e de bactérias Gram-negativas E. coli na concentração de 1 x 108 por meio da avaliação do halo de inibição. Os resultados mostram que todas as membranas apresentaram ser autossustentáveis, homogêneas e flexíveis, sendo as membranas QMG e QMGC as mais flexíveis e mais hidrofílicas em comparação a membrana QM. Foi observado bandas vibracionais para grupos químicos de quitosana em todas as membranas e de glicerol em QMG e QHGC. Com relação à avaliação de citotoxicidade, todas as membranas apresentam aumento da atividade metabólica/viabilidade, assim como uma maior proliferação de células de fibroblastos no período experimental de 72 horas quando comparado ao de 24 horas de cultivo. Ainda, todas as membranas apresentaram halo de inibição aos microrganismos testados, sendo que a membrana QMGC promoveu o maior halo de inibição. Com os resultados obtidos no presente estudo, é possível confirmar o potencial reparador das membranas a base de quitosana produzidas através da técnica de casting, assim como seu potencial antimicrobiano, com destaque para a membrana associada a cúrcuma. Entretanto, faz-se necessário estudos que elucidem o uso das membranas como potenciais biomateriais para uso como curativos bioativos de feridas cutâneas.

Abstract

Skin wounds cause pain, functional impairment and quality of life and are associated with significant economic impact. Chitosan and turmeric have properties that have the potential to promote the repair of skin wounds. However, the relationship between medium molar mass chitosan associated or not with turmeric, as well as the physicochemical properties and biological effects have not yet been elucidated. Thus, the objective of the present study was to produce, characterize and evaluate, in vitro, the cytotoxicity of a membrane based on medium molar mass chitosan associated or not with turmeric in a fibroblast line (L929), as well as the antimicrobial potential for Staphylococcus aureus (S. aureus) and Escherichia coli (E. coli). Three chitosan based membranes of medium molar mass were produced using the casting (solvent evaporation) thin film formation technique: 1% chitosan-based membrane (m/v; QM); chitosan associated with 30% glycerol (m/m in relation to the mass of chitosan; QMG); chitosan associated with 30% glycerol and 1.5% turmeric (m/m in relation to the mass of chitosan; QMGC). To characterize the physicochemical and morphological properties of the membranes, infrared absorption spectroscopy (FTIR), contact angle and thickness measurements were used. To evaluate cell viability/cytotoxicity, L929 cells were used at a concentration of 1x104 using the alamarBlue® and Picrogreen assay; To evaluate the antimicrobial potential, strains of Gram-positive bacteria S. aureus and Gram-negative bacteria E. coli were used at a concentration of 1 x 108 by evaluating the inhibition halo. The results show that all membranes were sustainable, homogeneous and flexible, with the QMG and QMGC membranes being the most flexible and most hydrophilic compared to the QM membrane. Vibrational bands were observed for chemical groups of chitosan and glycerol in all membranes. Regarding the evaluation of cytotoxicity, all membranes showed higher values of metabolic activity/viability, as well as a greater proliferation of fibroblast cells in the experimental period of 72 hours when compared to 24 hours of culture. Furthermore, all membranes presented an inhibition halo to the tested microorganisms, with the QMGC membrane promoting the greatest inhibition halo. With the results obtained in the present study, it is possible to confirm the reparative potential of chitosan-based membranes of medium molar mass, as well as their antimicrobial potential, with emphasis on the membrane associated with turmeric. However, further studies are needed to elucidate the use of these membranes as potential biomaterials for bioactive wound dressings.

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Palavras-chave

Quitosana, Cúrcuma, Citotoxicidade, Efeito antimicrobiano, Curativo, Reparo de feridas

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