Complexos polieletrólitos de quitosana e xantana carregados com ativos naturais e sintéticos: estudo físico/químico e microbiológico para aplicação de drug delivery / Polyelectrolyte complexes of chitosan and xanthan loaded with natural and synthetic actives: physicochemical and microbiological study for drug delivery application

A eficácia dos implantes osseointegrados é amplamente reconhecida na literatura científica. Contudo, infiltrações bacterianas na junção implante-pilar podem desencadear inflamação nos tecidos circundantes, contribuindo para a evolução de condições mais sérias, como a peri-implantite. O objetivo desse estudo foi produzir complexos polieletrólitos (PECs) de quitosana (Q) e xantana (X) em forma de membranas, carregá-las com ativos naturais e sintéticos antimicrobianos, caracterizálas estruturalmente e avaliá-las frente a degradação enzimática, cinética de liberação e ações antimicrobianas com finalidade de aplicação para drug delivery. Membranas de QX a 1% (m/v) foram produzidas em três proporções, totalizando doze grupos experimentais: QX (1:1); QX (1:2), QX (2:1), QX-P (com própolis) (1:1); QX-P (1:2); QX-P (2:1); QX-C (com canela) (1:1); QX-C (1:2); QX-C (2:1) e CLX (com clorexidina 0,2%) (1:1); CLX (1:2); CLX (2:1). Para os estudos de caracterização foram feitas análises da espessura em estado seco; análises morfológicas superficial e transversal em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV); análise estrutural de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR); análise de degradação por perda de massa sob ação da enzima lisozima; e análise da cinética de liberação dos ativos em saliva artificial. Para os testes microbiológicos, análises de verificação de halo de inibição e ação antibiofilme foram feitas contra cepas de Staphylococcus aureus (S. aureus) e Escherichia coli (E. coli). Os resultados demonstraram que a espessura das membranas variou conforme a proporção, sendo que o grupo QX (1:2) apresentou a maior média de 1,022 mm ± 0,2, seguida respectivamente do QX (1:1) com 0,641 mm ± 0,1 e QX (2:1) com 0,249 mm ± 0,1. Nas imagens de MEV é possível observar uma maior presença de fibras, rugosidade e porosidade nos grupos QX (1:2) e QX (1:1) respectivamente, e, no QX (2:1) uma superfície mais lisa, uniforme e fina. No FTIR foram confirmados os picos característicos dos materiais isoladamente, além de observar as ligações iônicas que ocorreram para formação dos PECs. Na análise de degradação, os grupos com ativos naturais adicionados tiveram melhores taxas de sobrevida do que os grupos QX. No teste de liberação, os grupos QX-P tiveram uma cinética mais lenta que os QX-C, cuja liberação acumulada de 100% foi feita em 24 h. Já nos testes do halo inibitório, somente os grupos CLX tiveram ação sobre as duas cepas, e os QX-P tiveram sobre S. aureus. Nas análises antibiofilme, os grupos CLX apresentaram as maiores taxas de redução metabólica nas duas cepas (± 79%); os grupos QX-P apresentaram taxas de redução similares em ambas as cepas, porém com percentual um pouco maior para E. coli (60- 80%) e os grupos QX-C tiveram grande discrepância entre as duas cepas: de 35 a 70% para S. aureus e 14 a 19% para E. coli. Pode-se concluir que, frente as análises feitas, o comportamento do material foi afetado diretamente pelos ativos adicionados a matriz polimérica. As proporções de Q ou X afetaram somente a espessura final. Quanto a aplicação proposta de drug delivery, os dispositivos apresentaram grande potencial, principalmente os grupos CLX e QX-P. (AU)

The effectiveness of osseointegrated implants is widely recognized in scientific literature. However, bacterial infiltrations at the implant-abutment interface may trigger inflammation in surrounding tissues, contributing to the development of more serious conditions, such as peri-implantitis. The aim of this study was to produce chitosan (Q) and xanthan (X) polyelectrolyte complexes (PECs) in the form of membranes, load and evaluate them for enzymatic degradation, release kinetics, and antimicrobial actions for drug delivery applications. QX membranes at 1% (w/v) were produced in three proportions, totaling twelve experimental groups: QX (1:1), QX (1:2), QX (2:1), QX-P (with propolis) (1:1), QX-P (1:2), QX-P (2:1), QX-C (with cinnamon) (1:1), QX-C (1:2), QX-C (2:1), and CLX (with 0.2% chlorhexidine) (1:1), CLX (1:2), CLX (2:1). Characterization studies included analyses of dry state thickness, surface and crosssectional morphology using Scanning Electron Microscopy (SEM), structural analysis by Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, mass loss degradation analysis under lysozyme action, and active release kinetics analysis in artificial saliva. Microbiological tests included verification analyses of inhibition halos and antibiofilm action against strains of Staphylococcus aureus (S. aureus) and Escherichia coli (E. coli). Results showed that membrane thickness varied according to proportion, with group QX (1:2) presenting the highest average of 1.022 mm ± 0.2, followed by QX (1:1) with 0.641 mm ± 0.1, and QX (2:1) with 0.249 mm ± 0.1. SEM images showed greater presence of fibers, roughness, and porosity in groups QX (1:2) and QX (1:1) respectively, while QX (2:1) exhibited a smoother, more uniform, and thinner surface. FTIR confirmed characteristic peaks of the materials individually, besides showing ionic bonds formed for PECs. Degradation analysis revealed that groups with added natural actives had better survival rates than QX groups. In release tests, QX-P groups exhibited slower kinetics than QX-C, with 100% cumulative release achieved in 24 h. inhibitory halo tests, only CLX groups exhibited action against both strains, while QX-P acted against S. aureus. Antibiofilm analyses showed CLX groups with the highest metabolic reduction rates in both strains (± 79%); QX-P groups showed similar reduction rates in both strains, slightly higher for E. coli (60-80%), and QX-C groups had a significant discrepancy between strains: 35-70% for S. aureus and 14-19% for E. coli. In conclusion, material behavior was directly affected by added actives to the polymeric matrix. Proportions of Q or X only affected final thickness. Regarding proposed drug delivery applications, the devices showed great potential, especially CLX and QX-P groups.(AU)

Estudo de estabilidade da eletrossíntese e do desempenho eletroanalítico do compósito poli(l-metionina)-nano-Au na presença de dopamina e de ácido úrico / The stability study of the electrochemical synthesis and electroanalytical function of poly(l-methionine)-nano-Au composite in the presence of dopamine and uric acid

A eletrossíntese e o desempenho eletroanalítico do compósito poli-L-metionina -nano Au foram descritos matematicamente, sendo a primeira descrita etapa por etapa. Os modelos matemáticos foram analisados por meio da teoria de estabilidade linear e da análise de bifurcações. A partir da análise foram inferidas as condições do estado estacionário estável (do modo mais confortável para a eletropolimerização, e do melhor desempenho do sensor), bem como das instabilidades oscilatória e monotônica. As conclusões da modelagem vão ao encontro do observado experimentalmente, completando também o conhecimento do processo.

The electrosynthesis and the electroanalytic function of the poly-L-methioninenano-Au composite were mathematically described and the first one of the processes was described stage by stage. The mathematical models were analyzed by linear stability theory and bifurcation analysis. Basing on the analysis, the stable steady-state conditions, like also oscillatory and monotonic instability conditions were inferred.

Antibacterial activity of chitosan and the interpolyelectrolyte complexes of poly(acrylic acid)-chitosan

The antimicrobial activity of chitosan and water soluble interpolyelectrolyte complexes of poly(acrylic acid)-chitosan was studied. Chitosans of two different molecular weights were tested at different concentration for 0.5 to 5 g·L-1 as antimicrobial agents against P. aeruginosa and P. oleovorans. In both cases, the best microbial inhibition was obtained with the concentration of 5 g·L-1. However, the interpolyelectrolyte complexes of poly(acrylic acid)-chitosan with composition φ =2 produced higher antibacterial activity than the two chitosans at the concentration of 0.5 g·L-1. The NPEC2 complex was more effective than chitosans. This could be attributed to the number of moles of the amino groups of chitosan and the carboxylic acid groups of the interpolyelectrolyte complexes poly(acrylic acid).

A atividade antimicrobiana de quitosana e complexos interpolieletrolíticos hidrossoluvéis de poli(ácido acrílico)-quitosana foi estudada. Quitosanas de dois diferentes pesos moleculares foram testados em diferentes concentrações, 0,5 a 5 g • L-1, como agentes antimicrobianos nas P. aeruginosa e P. oleovorans. Em ambos os casos, obteu-se a melhor inibição microbiana com a concentração de 5 g • L-1, no entanto os complexos interpolieletrolíticos de poli (ácido acrílico)-quitosana com composição φ = 2 apresentaram maior atividade antibacteriana do que os dois quitosans na concentração de 0,5 g • L-1. O complexo NPEC2 foi mais eficaz do que as quitosanas, sendo que o resultado pode ser atribuído ao número de moles dos grupos aminos da quitosana e aos grupos carboxílicos dos complexos de poli(ácido acrílico).

Simple theoretical models for biochemical systems, with applications to DNA.

A set oflogically connected models, to study chemical systems ofbiological interest, is presented. The sequence in the set is dictated by a progressive reduction of details with a corresponding enlargement of the field of application. The exposition starts with models suitable for interactions among a finite number of molecules, passes then to models considering also solvent effects and ends with models specialized for DNA containing systems.