Desenvolvimento e caracterização de membranas de nanofibras de PLGA associadas a antibiofilme

Abstract

O aprimoramento recente das técnicas que envolvem o desenvolvimento de nanofibras e o processo de eletrofiação a partir de polímeros têm resultado em novos materiais com funcionalidade controlada e grande potencial de aplicação na área de biomédica. As membranas, comumente utilizadas em biocompatibilidade, antimicrobianos e bioestimuladores. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e analisar a atividade de membranas funcionalizadas com antibiofilme na prevenção da formação de biofilmes de Streptococcus mutans em membranas eletrofiadas de PLGA. As nanofibras de PLGA foram preparadas com diferentes aditivos: óleos essenciais de Melaleuca alternifolia (tea tree) e Coffea canephora, furan-2(5H)-ona e uma nova lactama sintética, em três diferentes concentrações prgressivas (0.002, 0.004 and 0.008% w/v). As amostras de membranas foram caracterizadas por MEV, FTIR-ATR e CG-MS e expostas à culturas de S. mutans. Após 24 h e 48 h de incubação, determinou-se o crescimento planctônico por espectrofotometria e a formação de biofilmes foi avaliada por contagem de unidades formadoras de colônia (UFC·ml-1). A citotoxicidade dos novos biomateriais foi avaliada pelo ensaio de MTS, através da quantificação de células-tronco mesenquimais derivadas da placenta humana (CTMPs) viáveis, cultivadas sobre as membranas de nanofibras funcionalizadas. O MEV revelou características de morfologia, e membranas livre de beads. Os resultados de FTIR-ATR mostraram que não foram detectados resíduos de solventes nas membranas, mas os resultados de GC-MS mostraram que N,N-dimetilformamida e dimetilsulfóxido estavam presentes como resíduos nas membranas após a funcionalização. Os resultados da formação do biofilme indicaram uma redução significativa de ligação bacteriana às superfícies das membranas funcionalizadas (ANOVA e teste post-hoc de Tukey com nível de significância de p <0,05). Os resultados da citotoxicidade mostraram que as membranas funcionalizadas com furanona não demonstraram diferença estatística significativa na viabilidade celular em comparação com as membranas controle.

Abstract : Membranes of various polymers have been studied and used in several fields. One of the applications that receive more attention of researchers is the medical area, in the search for biocompatible materials with differentiated properties. In this context, poly (lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA) electrospun nanofibers have been studied as very promising materials for medical applications. One of these applications is related to the inhibition of biofilm formation in membrane surface. The aim of this work was to develop and analyze the activity of antibiofilm functionalized membranes in preventing Streptococcus mutans biofilm formation on PLGA electrospun membranes. PLGA nanofibers were prepared with different additives: Melaleuca alternifolia (tea tree) and Coffea canephora essential oils, furan-2(5H)- one and a novel synthetic lactam, in three concentrations (0.002, 0.004 and 0.008% w/v). Membrane samples were characterized by SEM, FTIR-ATR, and CG-MS and exposed to S. mutans cultures. Following a 24 h and 48 h incubation period, planktonic growth was determined by spectrophotometry and biofilm formation was evaluated by colony forming units (CFU·ml-1) counts. Cytotoxicity of the new biomaterials was assessed by MTS assay, through the quantification of viable placenta-derived stem cells (p-SCs) grown over the functionalized nanofibrous membranes. Observation of the electrospun membranes on SEM images revealed the smooth and bead-free morphology of the nanofibers. No solvent residues were observed by FTIR-ATR but the GC-MS results showed that N,N-dimethylformamide and dimethylsulfoxide were present as residues in the membranes after functionalization. Biofilm formation results exhibited a significant reduction in the bacterial attachment to the functionalized membrane surfaces (ANOVA and Tukey's post-hoc test with a significance level of p<0.05).Cytotoxicity results showed that furan-2(5H)-one- functionalized membranes demonstrated no statistically significant difference in the cell viability compared to the control membranes. indicating no influence on cell proliferation and a promise in prevention of biomaterial associated infections and provide tissue cell integration.