Vetorização de compostos 5-nitro-heterocí­clicos com atividade frente a microrganismos multirresistentes. Obtenção de nanopartí­culas carregadas e avaliação da atividade antimicrobiana / Vectorization of 5-nitro-heterocyclic compounds with activity against multiresistant microorganisms. Obtaining of loaded nanoparticles and evaluation of antimicrobial activity

Pacientes com queimaduras e outras lesões cutâneas de grande extensão apresentam alta propensão a infecções multirresistentes. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é a obtenção de nanopartículas de quitosana carregadas com composto derivado de 5-nitro-heterocíclico com estrutura análoga à nifuroxazida, N'-((5-nitrofurano-2-il)metileno)-2-benzidrazida (C-H), que apresentou importante atividade frente a diversas cepas de bactérias multirresistentes. Por sua vez, a quitosana é um biopolímero com atividade antimicrobiana, analgésica, regeneradora tecidual e que, mediante contato com exsudato de lesões cutâneas forma filmes hidrogéis protetores no local de aplicação, sendo estas atividades importantes para a prevenção e tratamento de infecções e da exsudação excessiva de lesões de grande extensão. As nanopartículas de quitosana carregadas com o composto (Nps-H) foram obtidas pelo método de gelificação iônica com tripolifosfato de sódio como agente reticulante, variando a concentração de NaCl e polissorbato 80 do sistema, orientada por análise fatorial. As Nps-H obtidas foram caracterizadas por Dynamic Light Scattering (DLS) para determinação do tamanho, índice de polidispersão (IPD) e potencial zeta (ζ). A eficiência de encapsulação (EE%) foi determinada por espectrofotometria UV/VIS a 370 nm por método indireto. Entre os experimentos desenvolvidos, aquele que apresentou os melhores resultados resultou em partículas de tamanho médio de 321 d.nm, IPD 0,18, Pζ +37 mV e EE% de 48%. A morfologia e superfície das Nps-H foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e mostraram que as Nps-H são esféricas e de superfície irregular. A partir da obtenção e caracterização das Nps-H determinou-se a concentração inibitória mínima (CIM) das Nps-H, do composto livre (C-H) e das nanopartículas de quitosana vazias (Nps-Cs) por método colorimétrico e microdiluição frente às cepas de Staphylococcus aureus ATCC 29213, hVISA e ORSA. As Nps-H apresentaram atividade bastante superior comparando-se ao C-H e as Nps-Cs frente às cepas de S. aureus estudadas. Com vista à preparação de uma formulação farmacêutica estável, partiu-se para a liofilização das Nps-H e com esse objetivo realizou-se análises térmicas das Nps-H por Differential Scanning Calorimetric (DSC) para determinação das temperaturas de transição vítrea e eutética (Tg' e Teut) e análise por criomicroscopia para determinação da temperatura de colapso (Tcol). Amostras de Nps-H com lio/crioprotetores glicina, lactose e sacarose a diferentes concentrações foram liofilizadas a -40 ºC a 100 mTorr. As amostras de Nps-H com lactose e sacarose ambas a 2,5% e 5% demonstraram preservar as características originais das Nps-H após o processo de liofilização. Observou-se, com os resultados obtidos neste trabalho que as Nps-H representam uma promissora alternativa na prevenção e tratamento de pacientes com lesões cutâneas infeccionadas por bactérias multirresistentes e no controle da exsudação excessiva, principalmente por suas atividades terapêuticas em conjunto, diminuindo a mortalidade e morbidade desses quadros

Patients with burns and others extensive skin lesions show high propension to multiresistant infections. In this context, the aim of this project is to obtain chitosan nanoparticles carried with 5-nitro-heterocyclic derivate with structure analogue to nifuroxazide N'-((5-nitrofuran-2-yl) methylene)-2-benzhydrazide, that showed important activity against multiresistant bacteria strains. In its turn, the chitosan is a biopolymer with antimicrobial, analgesic, tecidual regenerator activities and by contact with excessive burns and extensive skin lesions exsudate process, form protective hydrogel films on place of application, being these activities important to infection and excessive exsudate treatment and prevention of extensive burns and lesions. The chitosan nanoparticles carried with compound (Nps-H) were obtained by ionic gelation method with sodium tripolyphosphate as crosslinker agent, varing the NaCl and polysorbate 80 concentrations in the system, oriented by factorial analyze. The Nps-H obtained were characterized by Dynamic Light Scattering (DLS) to size determination, polydispersion index (PDI) and zeta potential (ζ-P). The encapsulation efficiency (EE%) were determined by spectrophotometry UV/VIS at 370 nm by indirect method. Bepolissorbato the experiments developed, the one who showed the best results, resulted in particles with size of 321 d.nm, PDI of 0,18, ζ-P of +37 mV and EE% of 48%. The Nps-H morphology and surface were analyzed by Scanning Electronic Microscopy (SEM) and showed that Nps-H are spherical and with irregular surface. Starting of Nps-H obtain and characterization were determined the Nps-H, free compound (C-H) and empty chitosan nanoparticles (Nps-Cs) Minimal Inhibitory Concentrations (MIC) by colorimetric method and microdilution against Staphylococcus aureus ATCC 29213, ORSA and hVISA strains. The Nps-H showed the superior activity comparing to C-H and Nps-H against all strains tested. With a view to preparation of stable pharmaceutic formulation, started to Nps-H freeze-drying and with this aim, were realized Nps-H thermal analyzes by Differential Scanning Calorimetric (DSC) to determine glass transition and euthetic temperatures (Tg' and Teut) and the cryomicroscopy analyze to determine collapse temperature (Tcol). The Nps-H samples with lyo/cryoprotectants as glycine, lactose and sucrose at different concentrations were lyophilized at -40 ºC at 100 mTorr. The Nps-H samples with lactose and sucrose both at 2,5% and 5% demonstrated to preserve the original Nps-H characteristics after freeze-drying process. Were observed, with the results obtained in this project that Nps-H represent the promising alternative to prevention and treatment of patients with infected skin lesions by multiresitant bacteria and to control of excessive exudate process, mainly by their therapeutic activities combined, decreasing the mortality and morbidity of these cases

Permeabilidade in vitro e in silico de análogos à nifuroxazida com atividade potencial frente a cepas multirresistentes de Staphylococcus aureus / In vitro and in silico permeability of nifuroxazide derivatives with potential activity against multidrug-resistant Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA, Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus) é um dos principais responsáveis por infecções nosocomiais, sendo identificado também em infecções associadas à comunidade. Embora potentes fármacos anti-estafilocócicos estejam disponíveis, as infecções causadas por este patógeno continuam a apresentar significativa morbidade e mortalidade devido ao aparecimento de cepas com resistência a múltiplos fármacos, incluindo vancomicina e teicoplanina. Compostos 5-nitro-heterocíclicos com estrutura análoga à nifuroxazida, antimicrobiano utilizado em infecções gastrintestinais, têm apresentado satisfatória atividade in vitro frente a estas cepas multirresistentes, sendo importante e necessária a avaliação de sua biodisponibilidade oral como próximo estágio no desenvolvimento de um novo fármaco, visando à seleção eficiente e ao aprimoramento da estrutura molecular. Neste contexto, o presente estudo tem por objetivo empregar ensaios in vitro, utilizando células Caco-2, e métodos in silico, utilizando descritores moleculares VolSurf, a fim de analisar a permeabilidade de análogos à nifuroxazida com atividade antimicrobiana apresentando, principalmente, atividade potencial frente a cepas multirresistentes de S. aureus. Empregou-se o método de MTT (brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazólio) para a avaliação da citotoxicidade. Nos estudos de permeabilidade in vitro foram utilizadas membranas de células Caco-2 cultivadas em placas Transwel® por 21 dias. A quantificação das frações permeadas foi realizada por cromatografia a líquido de alta eficiência com detecção UV (CLAE-UV), com métodos validados de acordo com a Resolução 899/03. Os estudos in silico foram realizados por meio de análise exploratória, pelo método de consenso de análise de componentes principais (CPCA, Consensus Principal Component Analysis), e análise de regressão, por quadrados mínimos parciais (PLS, Partial Least Squares). As células...

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is one of the main pathogens responsible for nosocomial infections, also identified in community-associated infections. Although potent anti-staphylococcal drugs are available, infections caused by this bacteria continues to show significant morbidity and mortality due to the emergence of strains with resistance to multiple drugs, including vancomycin and teicoplanin. The 5-nitro-heterocyclic derivatives of nifuroxazide, which is an antimicrobial used to treat gastrointestinal infections, have shown satisfactory in vitro activity against multidrug-resistant strains of S. aureus. As a next step in the development of a new drug, it is important and necessary the evaluation of the oral bioavailability to achieve an efficient selection and refinement of the molecular structure. In this context, this study aims to develop in vitro assays through Caco-2 cells, and in silico approaches, using VolSurf molecular descriptors, in order to analyze the permeability of 5-nitro-heterocyclic compounds analogues to nifuroxazide with antimicrobial activity, especially showing promising activity against multidrug-resistant Staphylococcus aureus. The MTT (bromide 3-(4,5-dimethyltiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium) method was employed to perform the cytotoxicity evaluation. Caco-2 cell monolayers cultivated for 21 days in Transwel® plates were used for the in vitro permeability assays. The quantification of the permeated fractions was done by High Performance Liquid Chromatography with UV detection (HPLC-UV), with validated methods according to the Resolution 899/03. In silico studies were performed through exploratory analysis by consensus principal component analysis (CPCA) and regression analysis by partial least squares (PLS). Caco-2 cells showed suitable cell viability for the permeability studies against all nifuroxazide analogues except the MeTIO (5-nitro-2-thiophilydene 4-methylbenzidrazide). The nifuroxazide...

Estudos de QSAR-3D em derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos com atividade frente a Staphylococcus aureus multi-resistente / 3D QSAR studies of 5-nitrothiophene derivatives with antimicrobial activity against multidrug-resistant Staphylococcus aureus

Campos moleculares extraídos de aplicativos utilizados em estudos de QSAR-3D apresentam, em geral, grande número de informações, muitas vezes irrelevantes na expressão da atividade biológica. O programa Volsurf converte as informações presentes em mapas de energia de interação tridimensionais em número reduzido de descritores bidimensionais que se caracterizam como de fácil entendimento e interpretação. Assim, foram avaliados, neste estudo, dezoito derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos com atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus multi-resistente, correlacionando as características tridimensionais destes ligantes com a referida atividade. Para o desenho e conversão tridimensional dos ligantes foram utilizados os aplicativos Sybyl (Tripos Inc) e CORINA (Molecular Networks GmbH Computerchemie), respectivamente. Os campos de interação molecular foram calculados no programa GRID (Molecular Discovery Ltd). A aplicação do programa Volsurf (Molecular Discovery Ltd) resultou em modelo estatisticamente robusto (r² = 0,93, q² = 0,87) com 48 descritores estruturais, mostrando ser a hidrofobicidade propriedade fundamental no condicionamento da atividade antimicrobiana.

Studies in three-dimensional molecular fields generally contain a large amount of data, some of which are redundant or not relevant. The program Volsurf, a quite fast method, is able to compress the relevant information present in 3D molecular structures into a few easy bidimensional descriptors. This study correlates the antimicrobial activity of eighteen 5-nitro-2-thiophylidene derivatives against multidrug-resistant Staphylococcus aureus with three-dimensional molecular fields of these ligands. For molecular structures sketching and 3D conversion, Sybyl and CORINA programs were used, respectively. The GRID force field was applied to generate the 3D interaction energies. The Volsurf characterization results on significant statistic model with 48 descriptors (r² = 0,93, q²= 0,87), observing a significant influence of hydrophobic properties on antimicrobial activity performance.