Pesquisadores da UAB e do ICN2 desenvolveram um material inovador para combater a propagação de patógenos, infecções e resistência antimicrobiana. Inspirado nas substâncias secretadas pelos mexilhões para aderir às rochas, pode ser utilizado como revestimento para proteger tecidos de cuidados de saúde e constitui uma alternativa eficaz aos materiais habitualmente utilizados, como papel, algodão, máscaras cirúrgicas e pensos comerciais.



A pesquisa foi publicada no Chemical Engineering Journal .

O uso excessivo de antibióticos levou ao desenvolvimento de resistência antimicrobiana (RAM), uma ameaça crescente à saúde pública em todo o mundo. A RAM ocorre quando as bactérias mudam ao longo do tempo e já não respondem a medicamentos, antibióticos e outros medicamentos antimicrobianos relacionados, tornando as infecções mais difíceis de tratar e aumentando o risco de propagação de agentes patogénicos, doenças graves e morte.

Na verdade, a Organização Mundial da Saúde (OMS) e as Nações Unidas (ONU) relataram que a RAM representa uma grande ameaça à saúde humana em todo o mundo, provavelmente ultrapassando o cancro como a principal causa de morte no mundo até 2050.

Neste cenário, o desenvolvimento de materiais antibacterianos novos e mais eficientes tornou-se essencial para reduzir a propagação de patógenos, prevenindo assim infecções. De relevância é o controle de populações bacterianas em ambientes de saúde como hospitais e outras unidades de saúde para evitar as chamadas infecções nosocomiais, principalmente devido à colonização bacteriana em superfícies biomédicas.

Hoje, este tipo de infecção é a sexta principal causa de morte nos países industrializados, e muito maior no mundo em desenvolvimento, afectando especialmente pacientes imunocomprometidos e de cuidados intensivos (por exemplo, queimaduras) e aqueles com patologias crónicas como a diabetes.

Entre os diferentes materiais que podem espalhar populações bacterianas, os tecidos representam parte integrante do cuidado do paciente:desde roupas de médicos, cirurgiões e enfermeiros até cortinas médicas, lençóis, fronhas, máscaras, luvas e bandagens, que estão diretamente em contato com suturas e feridas. Por todas estas razões, os revestimentos antibacterianos para tecidos médicos tornaram-se um campo de pesquisa muito ativo.

Pesquisadores do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular da UAB, do Instituto de Neurociências da UAB (INc-UAB) e do Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2) desenvolveram uma família de revestimentos biocompatíveis e bioinspirados produzidos pela copolimerização entre catecol derivados e ligantes amino-terminais.

Com base nisso, eles demonstraram que o uso desses revestimentos inspirados em mexilhões como materiais antimicrobianos eficientes, com base em sua capacidade de evoluir quimicamente ao longo do tempo na presença de ar e atmosferas úmidas, favorecendo a formação contínua de Espécies Reativas de Oxigênio (ROS) . Na verdade, além da formação de ERO, a metodologia sintética resulta num excesso de grupos amino livres superficiais que induzem a ruptura das membranas do patógeno.

“Um dos principais componentes encontrados nos revestimentos (derivados de catecol e polifenóis) está nos fios secretados pelos mexilhões, responsáveis ​​por sua adesão às rochas em condições extremas, sob água salina”, explica Victor Yuste, professor da UAB e pesquisador do ICN2. Sálvio Suárez. “O facto dos revestimentos que desenvolvemos serem inspirados neste organismo permite-lhes aderir a praticamente qualquer tipo de superfície e, além disso, são altamente resistentes a diferentes condições ambientais como a humidade ou a presença de fluidos.

“Além disso, os compostos naturais ajudam a obter materiais mais biodegradáveis, biocompatíveis e com menor resistência antimicrobiana em comparação com outros sistemas bactericidas que acabam gerando resistência e, portanto, perdem rapidamente a eficácia”.

Todos os equipamentos sanitários comumente usados, como papel, algodão, máscaras cirúrgicas e emplastros comerciais, exibiram atividade antibacteriana intrínseca de múltiplas vias com respostas rápidas contra um amplo espectro de espécies microbianas. Isto incluiu microrganismos que desenvolveram resistência a condições ambientais extremas (como B. subtilis), bem como agentes patogénicos considerados a principal fonte responsável por muitas infecções actuais, particularmente aquelas adquiridas em unidades de saúde.

Esses patógenos abrangem microrganismos multirresistentes tanto de Gram-negativos (E. coli e P. aeruginosa) quanto de Gram-positivos (S. aureus, S. aureus resistente à meticilina – MRSA e E. faecalis). Esses materiais também exibiram eficácia contra fungos como C. albicans e C. auris.

Além disso, foi demonstrada sua aplicação eficiente em atmosferas úmidas, como aquelas encontradas em ambientes de saúde, onde estão presentes gotículas respiratórias e/ou outros biofluidos, reduzindo assim os riscos de transmissão por contato indireto. Tal atividade antimicrobiana foi atribuída a um processo de morte por contato direto, onde o patógeno é inicialmente ligado ao revestimento por moléculas de catecol e outros derivados de polifenóis.

Em seguida, um efeito antibacteriano de múltiplas vias é ativado, focado principalmente na geração sustentada de níveis de biossegurança de ROS e interações eletrostáticas com grupos amino próticos expostos à superfície. Esses mecanismos antibacterianos induziram uma resposta rápida (180 minutos para bactérias e 24 horas para fungos) e eficiente (mais de 99%) contra patógenos, causando danos irreversíveis aos microrganismos.

Esses revestimentos inovadores seguem uma síntese simples, escalonável e de uma única etapa, sob condições amenas, usando materiais acessíveis e metodologias baseadas na química verde. Além disso, a natureza polifenólica das suas composições e a ausência de agentes antimicrobianos externos adicionais aumentam a simplicidade dos revestimentos bioinspirados e evitam a indução de RAM e os seus efeitos citotóxicos nas células hospedeiras e no ambiente.

Vale ressaltar que diferentes parâmetros como cor, espessura e aderência foram ajustados, oferecendo assim uma solução adaptável às diferentes demandas da aplicação do material final. Em geral, os revestimentos bioinspirados projetados demonstraram um enorme potencial para posterior tradução em clínicas, pois representam uma alternativa viável aos materiais antimicrobianos existentes.

Mais informações: Jose Bolaños-Cardet et al, Revestimentos à base de fenol bioinspirados para tecidos médicos contra resistência antimicrobiana, Chemical Engineering Journal (2024). DOI:10.1016/j.cej.2024.148674
Fornecido pela Universidade Autônoma de Barcelona