Polímeros com sais imidazólicos : materiais inovadores com propriedades antibiofilme frente a isolados de Candida

Abstract

As Candida spp. têm grande habilidade para colonizar e formar biofilmes em dispositivos médicos e biomateriais, provocando infecções nos hospedeiros humanos. O Polietileno de Alta Densidade (PEAD), Polihidroxibutirato (PHB) e o Ácido Polilático (PLA) apresentam propriedades interessantes para aplicações em dispositivos médicos. Os sais imidazólicos (SI) apresentam propriedades avançadas, inclusive antifúngicas, podendo ser utilizados como aditivos nestes polímeros. Neste estudo, foram preparados filmes poliméricos com diferentes teores dos SI cloreto de 1-n-hexadecil-3-metilimidazólico (C16MImCl) e metanossulfonato de 1-n-hexadecil-3- metilimidazólico (C16MImMeS), através dos processos de mistura no estado fundido (PEAD e PHB) e de Solvent Casting (PLA). Para avaliar se esses biomateriais apresentavam atividade antibiofilme foram realizados ensaios Antibiofilme, testados frente a isolados de Candida spp. Para determinar a porcentagem de impedimento da formação do biofilme foram realizados ensaios de Menor Concentração Antibiofilme, frente a isolados de Candida tropicalis. Análises de Microscopia Eletrônica de Varredura foram realizadas para verificar se ocorre o impedimento da formação do biofilme nos biomateriais. Foram avaliadas a citotoxicidade dos SI, a adesão celular e a biocompatibilidade celular de células-tronco mesenquimais humanas (CTMh) nos filmes de PEAD, PHB e PLA. Foram realizados ensaios histopatológicos dos biomateriais em pele de orelha de suínos para verificar se ocorre lesões microscópicas. Os filmes de PEAD, PHB e PLA foram caracterizados para avaliar a morfologia, a presença dos SI na superfície e as propriedades físicoquímicas dos mesmos. Os filmes de PEAD, PHB e PLA com diferentes teores dos SI C16MImCl e C16MImMeS apresentaram atividade antibiofilme frente a isolados de Candida tropicalis, C. parapsilosis e C. albicans. Com o ensaio MCA foi possível verificar que com o aumento do teor dos SI (C16MImCl e C16MImMeS) no PLA e PHB ocorre em geral um aumento na porcentagem de impedimento da formação do biofilme, sendo que isso em geral não ocorre com o PEAD. As micrografias de MEV mostraram o efetivo impedimento da formação do biofilme. Em geral os SI não apresentaram citotoxicidade em baixas concentrações. Os biomateriais mostraram uma boa adesão celular e são biocompatíveis com CTMh. Na avaliação histopatológica de pele da orelha suína com os biomateriais não foram observadas lesões microscópicas agudas. Em combinação com as boas propriedades morfológicas, físico-químicas e mecânicas, estes biomateriais são promissores para serem utilizados na confecção de dispositivos médicos.

Candida spp. have great ability to colonize and form biofilms on medical devices and biomaterials, causing infections in human hosts. High-density polyethylene (HDPE), Polyhydroxybutyrate (PHB) and Polylactic acid (PLA) exhibit interesting properties for applications in medical devices. Imidazolium salts (IS) have advanced properties, including antifungal, which could be explored as additives in these polymers. In this study, polymer films with different IS (1-n-hexadecyl-3- methylimidazolium chloride (C16MImCl) and 1-n-hexadecyl-3-methylimidazolium methanesulfonate (C16MImMeS)) contents were prepared, using either the melt blending (HDPE and PHB) or the solvent casting process (PLA). The antibiofilm assay with Candida spp. isolates was performed to assess the antibiofilm activity of these biomaterials. Inhibition percentages of biofilm formation of Candida tropicalis isolates were determined by the minor antibiofilm concentration (MAC) assay. Scanning electron microscopy was applied to verify the inhibition of biofilm formation on these biomaterials. The cytotoxicity of IS and the cell adhesion and biocompatibility of human mesenchymal stem cells (hMSC) of the HDPE, PHB and PLA films was studied. Histopathologic assays were performed with these biomaterials on ear pigskin to verify the occurrence of microscopic lesions. The HDPE, PHB and PLA films were characterized to understand their surface morphology, the presence of IS on the surface and the physicochemical properties thereof. The polymer films with different concentrations of the IS C16MImCl and C16MImMeS presented antibiofilm activity against isolates of Candida tropicalis, C. parapsilosis and C. albicans. The MAC assay enabled to determine that an increasing IS (C16MImCl and C16MImMeS) content in the PLA and PHB biomaterials promoted, in general, an increase in the inhibition percentage of biofilm formation, which was not observed for the HDPE films. The SEM micrographs showed the effective prevention of biofilm formation on the IS containing biomaterials. Lower concentrations of the IS showed no cytotoxicity. The biomaterials presented good cell adhesion percentages and biocompatibility with hMSC. Furthermore, no acute microscopic lesions were identified in the histopathological evaluation after contact between the biomaterials and ear pigskin. In combination with the good morphological, physicochemical and mechanical properties, these biomaterials can be considered as promising for use in the manufacturing of medical devices.